Компьютерное проектирование (САПР) — основной метод проектирования большинства современных физических продуктов. Инженеры используют САПР, чтобы превратить 2D-эскизы в 3D-модели, которые затем можно протестировать и доработать, прежде чем отправить окончательную версию на производственную линию. Однако программное обеспечение САПР славится своей сложностью: в нём тысячи команд на выбор. Чтобы в совершенстве овладеть программным обеспечением, требуется много времени и практики.
Инженеры MIT упрощают изучение САПР с помощью ИИ-модели
Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) стремятся упростить изучение САПР с помощью ИИ-модели, которая использует программное обеспечение САПР так же, как и человек. Получив 2D-эскиз объекта, модель быстро создаёт его 3D-версию, нажимая кнопки и выбирая параметры файлов, подобно тому, как это сделал бы инженер.
Создание нового набора данных VideoCAD
Команда MIT создала новый набор данных под названием VideoCAD, который содержит более 41 000 примеров того, как создаются 3D-модели в программном обеспечении САПР. Изучая эти видео, которые шаг за шагом иллюстрируют, как создаются различные формы и объекты, новая система ИИ может теперь работать с программным обеспечением САПР так же, как и пользователь-человек.
С помощью VideoCAD команда работает над созданием ИИ-помощника для САПР. Они предполагают, что такой инструмент сможет не только создавать 3D-версии дизайна, но и работать с пользователем-человеком, предлагая следующие шаги, или автоматически выполнять последовательности сборки, которые в противном случае было бы утомительно и отняло бы много времени выполнять вручную.
«Есть возможность для ИИ повысить производительность инженеров, а также сделать САПР более доступным для большего числа людей», — говорит Гади Нехме, аспирант факультета машиностроения MIT.
«Это важно, потому что снижает барьер для входа в проектирование, помогая людям без многолетнего обучения работе с САПР создавать 3D-модели более легко и использовать свой творческий потенциал», — добавляет Фаез Ахмед, доцент кафедры машиностроения MIT.
Шаг за шагом: как работает ИИ-агент
Команда MIT стремится разработать ИИ-управляемого пользовательского агента, который возьмёт на себя управление программой САПР для создания 3D-версии 2D-эскиза, шаг за шагом. Для этого команда сначала обратилась к существующему набору данных объектов, разработанных в САПР людьми. Каждый объект в наборе данных включает последовательность высокоуровневых команд проектирования, таких как «нарисовать линию», «окружность» и «выдавить», которые использовались для создания конечного объекта.
Однако команда поняла, что одних только высокоуровневых команд недостаточно, чтобы обучить ИИ-агента фактически использовать программное обеспечение САПР. Реальный агент также должен понимать детали, стоящие за каждым действием. Например: какую область эскиза выбрать? Когда нужно увеличить масштаб? И какую часть эскиза нужно выдавить? Чтобы преодолеть этот разрыв, исследователи разработали систему для перевода высокоуровневых команд в действия пользовательского интерфейса.
«Например, предположим, мы нарисовали эскиз, проведя линию от точки 1 до точки 2», — говорит Нехме. «Мы перевели эти высокоуровневые действия в действия пользовательского интерфейса, то есть сказали: перейти от этой пиксельной координаты, нажать, а затем перейти ко второй пиксельной координате и нажать, выбрав при этом операцию „линия“».
В итоге команда создала более 41 000 видеороликов с объектами, разработанными человеком с помощью САПР, каждый из которых описан в режиме реального времени с точки зрения конкретных кликов, перетаскиваний мышью и других действий с клавиатурой, которые изначально выполнил человек. Затем они ввели все эти данные в разработанную ими модель для изучения связей между действиями пользовательского интерфейса и созданием объектов САПР.
После обучения на этом наборе данных, который они называют VideoCAD, новая модель ИИ может получить на вход 2D-эскиз и напрямую управлять программным обеспечением САПР, нажимая, перетаскивая и выбирая инструменты для создания полной 3D-формы. Объекты варьировались по сложности от простых кронштейнов до более сложных проектов домов. Команда обучает модель на более сложных формах и предполагает, что и модель, и набор данных однажды смогут стать основой для ИИ-помощников для дизайнеров в самых разных областях.
«VideoCAD — это ценный первый шаг к созданию ИИ-помощников, которые помогают новым пользователям и автоматизируют повторяющуюся работу по моделированию, следующую знакомым шаблонам», — говорит Мехди Атаей, старший научный сотрудник Autodesk Research, которая разрабатывает новые инструменты для проектирования. «Это — лишь начальный этап, и я был бы рад увидеть последователей, которые охватывают несколько систем САПР, более сложные операции, такие как сборка и ограничения, а также более реалистичные, хаотичные рабочие процессы человека».
1. Какие проблемы решает разработка ИИ-агента для САПР?
Разработка ИИ-агента для САПР решает проблему сложности программного обеспечения САПР и необходимости многолетнего обучения для работы с ним. ИИ-агент может упростить процесс создания 3D-моделей на основе 2D-эскизов, делая САПР более доступным для широкого круга пользователей.
2. Какие данные использовались для обучения ИИ-агента?
Для обучения ИИ-агента использовался набор данных VideoCAD, который содержит более 41 000 примеров того, как создаются 3D-модели в программном обеспечении САПР. Эти примеры включают последовательности высокоуровневых команд проектирования и действий пользовательского интерфейса, которые были переведены в формат, понятный ИИ-модели.
3. Какие возможности предоставляет ИИ-агент для пользователей САПР?
ИИ-агент может создавать 3D-версии дизайна на основе 2D-эскизов, предлагать следующие шаги в процессе проектирования и автоматически выполнять последовательности сборки. Это может повысить производительность инженеров и сделать САПР более доступным для людей без многолетнего обучения работе с ним.
4. Какие перспективы открывает использование ИИ-агентов в САПР?
Использование ИИ-агентов в САПР может привести к созданию ИИ-помощников для дизайнеров в различных областях. Эти помощники могут автоматизировать повторяющуюся работу по моделированию, следующую знакомым шаблонам, и помочь новым пользователям освоить САПР.
5. Какие цели ставит перед собой команда MIT при разработке ИИ-агента для САПР?
Команда MIT стремится разработать ИИ-управляемого пользовательского агента, который возьмёт на себя управление программой САПР для создания 3D-версии 2D-эскиза, шаг за шагом. Они также хотят создать основу для ИИ-помощников для дизайнеров в самых разных областях, которые могут автоматизировать рутинные задачи и повысить эффективность работы инженеров.