AI v bionike: Inžinieri kopírujú prírodu s pomocou AI

Inovatívna spoločnosť Mara nedávno predstavila tri nové komponenty na tepelnú správu, ktoré sa inšpirovali prírodou. Táto bionická revolúcia je poháňaná pokrokmi v oblasti simulácií a výroby, čo umožňuje inžinierom vytvárať systémy efektívnejšie ako kedykoľvek predtým. V tomto článku sa pozrieme na to, ako AI zrýchľuje proces návrhu a ako tieto nové technológie menia svet elektromobility.

Inšpirácia od prírody: Tučniaky, koraly a sovy

Mara využila prírodu ako zdroj inšpirácie pre svoje najnovšie komponenty. Prvým je ventilátor (blower) navrhnutý podľa aerodynamického tvaru plutvy tučniaka. Druhý, chladiaca doska batérie, sa inšpirovala vetvenou štruktúrou riek a koralov, čo zabezpečuje efektívnejší prietok chladiacej kvapaliny po celej ploche batérie. Nakoniec, dizajn pomocného ventilátora pre tepelnú správu vozidla vychádza z krídel tichej sovy.

Prečo teraz? Pokrok v AI a výpočtovej technike

Kopírovanie prírody nie je jednoduché. Dovtedy boli prírodné návrhy príliš komplexné na to, aby sme ich plne pochopili a využili. Vďaka pokroku v oblasti AI a výpočtového výkonu je však teraz možné tieto zložité systémy simulovať a optimalizovať oveľa rýchlejšie.

Ako funguje AI v procese návrhu?

Simulácia prírodných systémov je veľmi náročná na výpočty. Namiesto toho, aby sa riešili všetky komplexné rovnice tekutín od začiatku, inžinieri používajú tzv. surrogate modely (náhradné modely) založené na strojovom učení. Tieto modely sa naučia z menšieho počtu presných simulácií a následne dokážu rýchlo predpovedať výsledky rôznych návrhov.

Vďaka tomu môžu inžinieri simulovať milióny konfigurácií lopatiek ventilátora, aby našli tú najlepšiu pre danú aplikáciu. AI tak pomáha optimalizovať návrh na základe prírodných systémov a zároveň zohľadňuje rôzne parametre ako aerodynamiku, hluk a efektivitu.

Praktické výsledky: Zníženie hluku a zvýšenie efektivity

Mara použila svoje interné AI modely a platformu Neural Concept na návrh bionických komponentov. Napríklad, ventilátor inšpirovaný tučniakom dosiahol zníženie hluku o 60 % a zlepšenie efektivity o 15 %. Chladiaca doska batérie s vetvenými kanálmi (inšpirovaná koralmi) zvýšila chladiacu kapacitu a znížila tlakové straty až o 20 %, pričom sa zároveň znížilo množstvo použitého materiálu o 15 %. Ventilátor inšpirovaný sovou je ľahší, o 10 % efektívnejší a o 4 decibely tichší ako konvenčné návrhy.

Kľúčové poznatky:

• Bionická revolúcia: Spoločnosť Mara predstavila nové komponenty na tepelnú správu inšpirované prírodou (tučniaky, koraly a sovy).
• AI zrýchľuje návrh: AI umožňuje simulovať komplexné prírodné systémy oveľa rýchlejšie ako predtým.
• Surrogate modely: Strojové učenie sa používa na vytváranie náhradných modelov, ktoré dokážu rýchlo predpovedať výsledky rôznych návrhov.
• Výrazné zlepšenia: Nové komponenty dosiahli výrazné zlepšenia v oblasti hluku, efektivity a hmotnosti.

Budúcnosť bionického inžinierstva

Kombinácia prírodnej inšpirácie, obrovského výpočtového výkonu, AI a moderných výrobných metód vytvára dokonalú synergiu na riešenie neefektívností. Táto revolúcia v dizajne sa stala ekonomicky životaschopnou vďaka pokrokom v materiáloch a výrobných procesoch, ako je 3D tlač.

Odporúčania:

Je jasné, že AI otvára nové možnosti pre inžinierov a umožňuje im reimaginovať dizajn a výkon komponentov. Táto technológia má potenciál zmeniť nielen svet elektromobility, ale aj mnoho ďalších odvetví. Je zaujímavé sledovať, ako sa bude bionické inžinierstvo ďalej vyvíjať a aké nové inovácie nám prinesie v budúcnosti.

Zdroje:

• Mahle uses Neural Concept to design a ground-breaking new radial blower for automotive air conditioning systems
• Bionic Battery Cooling

Približne 128 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.64 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.