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Jul 31, 2023

Il nuovo pallone della NASA

NASA is using an AI-powered technique called “generative design” to dramatically

La NASA sta utilizzando una tecnica basata sull’intelligenza artificiale chiamata “design generativo” per accelerare notevolmente il processo di progettazione dell’hardware per le prossime missioni – e una delle prime missioni progettate dall’intelligenza artificiale utilizzerà un enorme pallone per sollevare un telescopio nella stratosfera.

L'esigenza:Il peso è una delle considerazioni più importanti quando gli ingegneri della NASA progettano parti per un nuovo veicolo spaziale: più pesante è l’oggetto finale, più carburante sarà necessario per lanciarlo e più costosa sarà la missione.

Tuttavia, gli ingegneri non possono sacrificare la robustezza in nome del contenimento del peso: se una parte si rompe una volta nello spazio, sostituirla o ripararla in genere non è un'opzione.

La sfida:Progettare hardware il più leggero possibile ma comunque in grado di resistere all'ambiente spaziale ad alto stress è un processo lungo e noioso alla NASA.

Tradizionalmente, quando si inizia a sviluppare un nuovo strumento, agli ingegneri vengono forniti una serie di requisiti per ciascuna parte, fino alle più piccole staffe e supporti per strumenti. Poi penseranno a come potrebbe apparire una parte e ne creeranno un modello utilizzando un software di progettazione.

"Progetteremo le cose letteralmente per anni prima di costruire qualcosa da testare."

Successivamente, discuteranno il progetto con un analista delle sollecitazioni, lo perfezioneranno se necessario e quindi lo invieranno a un macchinista, che costruirà effettivamente la parte, possibilmente dopo aver fornito il proprio feedback sulla progettazione.

"Nella misura in cui queste persone si scambiano feedback, la situazione migliora, ma questi cicli di feedback sono davvero, davvero lenti perché le persone vanno in vacanza, le persone si allenano", ha detto l'ingegnere di ricerca della NASA Ryan McClelland al podcast Small Steps, Giant Leaps.

"Molte volte nel mondo della NASA, progetteremo cose letteralmente per anni prima di costruire qualcosa da testare", ha aggiunto.

"Un'intelligenza artificiale presenta una serie di opzioni diverse su come potrebbe apparire quel progetto."

Progettazione generativa: Durante la pandemia, McClelland ha iniziato a esplorare l’idea di utilizzare l’intelligenza artificiale per accelerare questo processo. Si è imbattuto in un approccio chiamato "design generativo", con alcuni software commerciali costruiti attorno al concetto, che possono funzionare a ritroso dai requisiti al progetto.

"Inizi con i requisiti della tua struttura, cosa deve sostenere, che tipo di carico deve sopportare... e poi un'intelligenza artificiale presenta una serie di opzioni diverse su come potrebbe apparire quel progetto, e in realtà evolve un aspetto ottimale struttura", ha spiegato McClelland.

"Mentre si sta sviluppando una struttura ottimale, si tiene conto di come verrà fabbricata", ha continuato. "Fa in modo che, se intendi lavorarlo, possa essere lavorato con gli strumenti che hai a portata di mano."

"Le strutture tendono a funzionare molto meglio... nell'ordine di tre volte meglio."

L'impatto:McClelland chiama i pezzi creati utilizzando il design generativo "strutture evolute" e afferma che la tecnica sta aiutando gli ingegneri della NASA a progettare hardware migliore, più rapidamente.

"È molto più veloce elaborare la struttura, circa 10 volte più velocemente, e poi le strutture tendono a funzionare molto meglio, quindi sono nell'ordine di tre volte migliori in termini di prestazioni", ha detto a Small Steps.

"E quando intendo prestazioni, intendo davvero il rapporto rigidità/peso", ha continuato, "quindi sono molto rigidi e molto leggeri, e sono anche un po' più resistenti delle strutture progettate dall'uomo."

Disegni "Alieni":I progetti possono anche avere un aspetto un po’ più strano rispetto alle strutture progettate dall’uomo – McClelland descrive alcune parti come somiglianti alle ossa di una specie aliena – il che ha reso ancora più difficile convincere alcune persone della NASA ad accettare il design generativo. .

"C'è solo una specie di paura dell'ignoto, di provare qualcosa che non è stato testato... penso che sia una delle barriere, solo che sembrano strani", ha detto McClelland.

Ma la NASA si sta rapidamente rendendo conto che i vantaggi del design generativo superano qualsiasi reazione istintiva all’aspetto delle creazioni dell’intelligenza artificiale.