Generatív tervezés

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. július 25-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 18 szerkesztést igényelnek .

A generatív tervezés vagy generatív tervezés egy digitális  vagy fizikai termék (webhely, kép, dallam, építészeti modell, részlet, animáció stb.) tervezésének és tervezésének megközelítése, amelyben egy személy a folyamatok egy részét átruházza számítástechnika és platformok [1] .

Ebben az esetben a tervező , mérnök vagy más megrendelő nem közvetlenül a problémára keres megoldást, hanem annak paramétereit, korlátait írja le a programnak, ami után elkészíti (generálja) a termék jövőképét formáló megoldási lehetőségeket [2 ] .

A hagyományos tervezési és mérnöki eszközökkel ellentétben a generatív rendszerek félig autonóm módon hoznak létre és választanak ki olyan megoldásokat, amelyek megváltoztatják a rendszerrel való emberi interakció természetét: a programot nem eszközként, hanem a kreatív folyamat teljes értékű résztvevőjeként tekintik . „ partner[3] .

Egyes generatív rendszerek lehetővé teszik a felhasználó számára a probléma újrafogalmazását, javítását és finomítását a közbenső eredmények alapján, valamint a megoldások keresése során önálló tanulást is. [négy]

Történelem

Példák a generatív kreativitásra a számítógép előtti korszakban

A generatív kreativitás technikáit már jóval a számítástechnika feltalálása előtt használták. Sokak számára gyermekkoruk óta ismert elemi generatív eszköz egy kaleidoszkóp . [5] Egy bonyolultabb, számítógép előtti generatív eszközre példa a jósoló kártyák és a terjesztéssel előrejelzéseket generáló jósnő - a generatív eszközök használata F. Galanter szerint „olyan régi, mint maga a művészet” [ 6] . Véleménye szerint a generatív modellek nem kötődnek semmilyen technológiához, a kreatív tevékenység generatív eszközei pedig nem biztos, hogy csúcstechnológiásak, és még az ókori kultúrákban is megtalálhatók. Az eszközök és algoritmusok generálása (például kockadobás) sok játék "mechanizmusa" - például az ókori Indiában volt egy kockajáték, amely a világteremtés "kreatív elvének" megszemélyesítője volt.

A középkorban Lull megalkotott egy mechanikus generátort (Ars), amely minden kérdés megválaszolására szolgál: úgy gondolják, hogy a mechanizmus a Kabbala elgondolásán alapult, amely szerint a világról minden lehetséges tudást kimerítenek a permutációk, kombinációk. és a héber ábécé betűinek elhelyezése – az Ars-t úgy tervezték, hogy a tudás ezen elsődleges elemeinek minden "értelmes" kombinációját generálja.

1751-ben W. Hayes feltalált egy generatív módszert, amellyel "a legaljasabb tehetségek" számára komponált zenét. [2]

Ben Laposky modernebb kísérletei is, akik 1952-től oszcilloszkóp segítségével bámulatos képeket („elektronikus absztrakciók”, „oszcillonok”) készített, szintén a generatív kreativitás számítógép előtti gyakorlatának tulajdoníthatók. [7] Valójában Laposky feltalált egy „előtagot”, amely megjeleníti az elektromos jelek amplitúdóját és időparamétereit. Laposky kísérletei azért érdekesek, mert az elsők között vizualizálta a generatív kreativitás folyamatait és eredményeit – a vizualizáció elve a generatív tervezés egyik alapelve.

A generatív tervezés modern története

A műtermékektől eltekintve a generatív tervezés története a 20. század közepén kezdődött, amikor megjelentek az első képeket létrehozó számítógépek.

A generatív rendszerek működésének általános elve és a velük való interakció

Jelenleg a generatív modellek lenyűgöző elméleti alapokon és gyakorlati tapasztalatokon alapulnak. Először is az úgynevezett evolúciós algoritmusokról beszélünk , amelyek a természetes evolúció mechanizmusainak matematikai modelljein alapulnak. A következő módszereket széles körben használják: cellás automaták , fraktálok , neurális hálózatok , " mesterséges élet ", Lindenmeier-rendszerek (L-rendszerek) , " matematikai káosz ", randomizáció, " Perlin-zaj " és mások.

A megközelítések különbözősége ellenére a generatív tervezési rendszerrel való felhasználói interakciónak számos alapvető szakasza van:

  1. Feladat megfogalmazása  - a felhasználó által elérni kívánt eredmény leírása. Annak ellenére, hogy részben véletlenszerű eredményről vagy eredményhalmazról beszélünk, az alapfeladat meg van adva.
  2. Paraméterek beállítása  - így vagy úgy, a rendszer olyan jellemzőket kap, amelyeknek a generált megoldásoknak meg kell felelniük (ez megvalósítható kérdőív, varázsló vagy beállítási panel formájában).
  3. Generáció  - a program az adott feltételek és az abba beágyazott algoritmusok alapján "válogatja" a kombinációkat és vizualizálja a folyamatokat, objektumokat. Az algoritmusok biztosítják a generált objektumok „értelmességét”: például ha a generáló eszköz egy dallamszintetizátor, akkor a generált objektumokat dallamként (és nem kakofóniaként) kell felismerni.
  4. Objektumok kiválasztása  - a felhasználó kiértékeli a generált opciókat, és kiválasztja a számára megfelelő opciót. Ha az automatizálás terén lenyűgöző fejlődést értek el a korábbi műveletek terén, akkor az értékelés olyan emberi képességeken alapul, mint az ízlés és a józan ész – és ezek rosszul formalizáltak, ami arra utal, hogy a generatív rendszerek nem fogják helyettesíteni a szakembereket [16] .

Alkalmazások és szoftver példák

Ipari formatervezés

„A generatív tervezés (generatív tervezés) olyan új automatizált tervezési eszközök halmaza, amelyek a gyártás optimalizálására, a termék súlyának csökkentésére és a felhasznált anyagok megtakarítására szolgálnak. Ezeknek az eszközöknek az eredménye szerves, sőt éteri megjelenésű alkatrészek, amelyek csökkentik a gyártási költségeket.” F. Keene [8]

Napjaink egyik jól ismert ipari tervezőrendszere az Autodesk Dreamcatcher [9] , amely lehetővé teszi a tervezés és a tervezés alkalmazott problémáinak megoldását, figyelembe véve a különféle anyagokra, gyártási módokra, hatékonyságra vonatkozó követelményeket [17] : a felhasználó tölti be a tervezést. követelményeknek, a rendszer számos algoritmikusan szintetizált megoldást talál, és ezeket ajánlja fel a felhasználónak a feladat kiértékelésére vagy javítására.

Példaként a generatív tervezési technológiák sikeres alkalmazására ezzel és hasonló programmal:

Web design

„Ezek az eszközök segítenek leegyszerűsíteni az interfész-építést, a grafika és a tartalom elkészítését, valamint a termékek személyre szabását” (Jurij Vetrov, a Mail.ru portál tervezőcsapatának vezetője és az algorithms.design webhely szerzője) [20]

Grafikai tervezés és adatvizualizáció

Építészet

"Nem egy konkrét objektum tervezésére gondolunk, hanem sok objektum létrehozására." Arról beszél, hogy az építészeti tervezés "objektumról folyamatra" vált, ami lehetővé teszi, hogy "egyetlen műtermék létrehozása helyett... számítási modellek segítségével tervezze meg számtalan műalkotás létrehozásának folyamatát". (Michael Hansmeyer) [9] .

A generatív megközelítések kilátásai az építészetben és az építőiparban manapság elsősorban a BIM technológiákhoz kapcsolódnak [30] [10] . A BIM technológiák lehetővé teszik az épületek pontos virtuális modelljeit, amelyek figyelembe veszik az objektum összes építészeti, tervezési, technológiai, gazdasági, működési, háztartási és egyéb paraméterét. Az Egyesült Királyság tapasztalatai, ahol a BIM technológiákra való átállást a brit kormány 2011-ben elfogadott építési stratégiája írja elő, azt mutatják, hogy a BIM technológiák 52%-kal csökkenthetik a tervezési munkák költségeit, és a költségek alakulása miatt. -hatékony megoldások, 38%-kal csökkentik az építési költségeket. [31]

Művészetek és szórakoztatás

Alkalmazási és fejlesztési kilátások

„A generatív kreativitás módszereinek köszönhetően már ma is számos területen a kreativitás demokratizálódása zajlik. Az ötlet és a megvalósítás közötti időintervallum csökkentésével a generatív kreativitás felgyorsítja az új ... formák, funkciók és esztétika megjelenését. …Az új technológiákkal együtt… a generatív kreativitás teljesen felborítja az olyan fogalmakat, mint a termelés, a fogyasztás, a munkaerő és az innováció.” R. Peters és S. Winiger, "Creative AI" [10] .

Bár manapság vannak olyan területek, ahol a generatív tervezést aktívabban alkalmazzák és fejlesztik, maga a megközelítés nem korlátozódik egyetlen alkalmazási területre sem.

F. Galanter szerint a generatív tervezés (generatív kreativitás) „minden művészi gyakorlatra utalhat, ahol a szerző egy folyamatot határoz meg: nyelvi szabályok halmazát, gépet vagy más eljárási eszközt, amely bizonyos szintű működésbe lép. autonómiát, és amely ennek eredményeként, és részben vagy egészben művet hoz létre” [6] .

R. Peters és S. Winiger a "Creative AI" [10] című cikkében négy fő trendet azonosít a "generatív kor" fejlődésében (ezek szerintük megváltoztatják a világot):

  1. Generatív perspektíva . „Az emberiség történetében először alkothatunk kevert, generatív perspektívából – a kollektív, az egyéni és a gépi szemszögből vett elemek keverékét. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy feszegetjük a kreativitás határait… és teljesen új tárgyakat hozzunk létre.”
  2. Generatív előrejelzések . A generatív technológiák képesek előre jelezni a cselekvéseket és az eseményeket, lehetővé téve az emberek számára, hogy „a tervezés szempontjait preferenciáik szerint módosítsák”.
  3. Generatív piacok , ahol az emberek generatív modelleket cserélnek. „Ma élelmiszerpiacok működnek… a jövőben pedig generatív receptpiacok lesznek, ahol sok új terméket hozhatunk létre.”
  4. Generatív termelés . Ezek fizikai objektumok létrehozására használt generatív rendszerek (ez az irány szorosan összefügg az additív gyártás fejlődésével, erre példa a 3D nyomtatók).

A generatív tervezés esztétikája

A generatív tervezés széleskörű elterjedése a videóművészetben, a nyomdászatban, a webdizájnban, az építészetben, a belsőépítészetben, a ruházat- és lábbelitervezésben, a bútorokban stb. sajátos esztétikát eredményezett. Az algoritmusok, neurális hálózatok használata gyakran megismétli a természet által megalkotott megoldást, ugyanakkor rendezettebb, kiszámíthatóbb körvonalaik vannak, konkrét problémák megoldására optimalizálva. Az általában ellentétes formák: "természetes" és "technológiai" fúziója a furcsaság, a különleges "made" érzését kelti. A generatív tervezés fogyasztási cikkekben való alkalmazása gyakran felkelti a közönség érdeklődését, de nem mindig okoz vásárlási kedvet, mert. túl szokatlannak és furcsának tűnik.   

Jegyzetek

  1. V.N. Kanyagin. Az Orosz Föderáció ipari formatervezése: a tervezési akadály leküzdésének lehetősége. - Műszaki Egyetem Kiadója, 2012. - 37. o.
  2. ↑ 1 2 Metelik T.S. Generatív tervezési módszer és megvalósításának módszerei a grafikai tervezésben // Üzleti és tervezési áttekintés: folyóirat. - 2017. - T. 1 , 2. szám (6) . - S. 11 .
  3. Jurij Vetrov. Algoritmikus tervezés . Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  4. Irina Cserepanova. Szolgáltatások neurális hálózatokon a tervező segítségére . Cossa (2017. július 27.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 4..
  5. Jurij Iljin. Generatív művészet: amikor a művész leveszi a kezét . Computerra (2013. március 19.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  6. ↑ 1 2 Galanter P. Mi a generatív művészet? A komplexitáselmélet mint a művészetelmélet kontextusa – New York: New York University, 2005.
  7. Digitális művészet a számítógépek hajnalán . Nézz rám (2009. január 26.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  8. ↑ 1 2 3 Philip Keen. A generatív tervezés a nagy teljesítményű termékek új korszakát hozza létre . Isicad (2017. július 27.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  9. ↑ 1 2 3 Hramkova E. Design: a dolgok létrehozásától a jövő tervezéséig (2011. március 20.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2022. január 23.
  10. ↑ 1 2 3 4 Roelof Peters, Samim Winiger Fordítás: AIC. KreatívAI . CMS Magazin (2017. január 12.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  11. Goodfellow jan. Mély tanulás. - DMK Press, 2017. - 652 p. - ISBN 978-5-97060-554-7 .
  12. Margaret Rhodes. Egy publikációs eszköz, amely mesterséges intelligencia által üzemeltetett webhelyeket készít . Vezetékes (2014. szeptember 10.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  13. Kaya Ismail. A rács végre itt van . CMS-kritikus (2016. szeptember 13.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  14. Peter O'Donovan, Aseem Agarwala, Aaron Hertzmann. DesignScape: Tervezés interaktív elrendezési javaslatokkal . Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 11.
  15. A Google közzéteszi a Quick, Draw! . Tproger (2017. május 20.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  16. Alekszej Grammatcsikov. Mark Zuckerberg kiáll a mesterséges intelligencia mellett . Expert Online (2017). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  17. "Teljesítményvezérelt mérnöki tervezési megközelítések generatív tervezésen és topológiaoptimalizálási eszközökön: Összehasonlító tanulmány" . Alkalmazott Tudományok folyóirata . 2022.
  18. WANDA LAU. A Living és az Autodesk Bionic Designot alkalmaz egy Airbus 320 partícióra . építész (2016. január 21.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 14..
  19. TYLER KOSLOW. A TOYOTA & MATERIALIZE CSAPATA KÖNNYŰ AUTÓÜLÉS 3D NYOMTATÁSÁHOZ . 3D Nyomdaipar (2015. szeptember 17.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2016. október 23.
  20. Jurij Vetrov. "Designer's Exoskeleton": Mit hoz az algoritmikus tervezés az ipar számára . Vc.ru (2016. június 20.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. február 23..
  21. Vaszilij Szicsev. A neurális hálózatot interfész képekből tanították meg az elrendezésre . N+1 (2017. május 30.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  22. AI konferencia eredményei: Microsoft AI Tools, IBM Bold Solutions, VisionLabs Smart Technologies, AI Startup Battle és egyebek . Tudomány és Élet (2017. április 28.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 4..
  23. Arany János. Deklaratív tervezési eszközök (2016. június 2.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  24. MELISSA GOLDIN. A prototípus bárki számára lehetővé teszi az eredeti betűtípusok tervezését . Mashable (2014. május 5.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  25. Kirill Oleinicsenko. 600 éves tervezési automatizálás: a nyomdától a webiparig . Awdee.ru (2017. augusztus 2.). Letöltve: 2022. január 29. Az eredetiből archiválva : 2021. május 18.
  26. Paskevics Anasztázia. A Google AutoDraw programja gyönyörű rajzokká varázsolja emblémáit . Lifehacker (2017. április 12.). Letöltve: 2022. január 29. Az eredetiből archiválva : 2022. január 29.
  27. Alexandra Selezneva. A Nutella egy algoritmus segítségével hétmillió egyedi mintázatú üveget készített . Vc.ru (2017. június 2.). Letöltve: 2022. január 29. Az eredetiből archiválva : 2022. január 29.
  28. [ NodeBox áttekintése] . infogra.ru . Letöltve: 2022. január 29. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  29. Nyikolaj Ironov / Vélemények . Artlebedev . Letöltve: 2022. január 29. Az eredetiből archiválva : 2022. január 29.
  30. Vlagyiszlav FEDOROV. BIM-technológiák: szórakoztató 3D-s „rajz” vagy sok lehetőség, amit nem használnak ki? . Construction.ru (2017. május 10.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  31. Marina Korol. A britek elmondták a világnak, hogy mi a 3. szintű BIM: ez a Digital Built Britain . Isicad (2015. március 6.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  32. Miguel Chevalier: A művészek is felfedezik. . strelka.com . Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.
  33. A hidrográfustól a teljes művészetig: Egy fejlesztő utazása a felméréstől a szinesztéziáig . A virtuális jelentés (2017. július 12.). Letöltve: 2017. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.

Irodalom

Linkek