NASA gebruikt kunstmatige intelligentie (AI) om missiehardware te maken die beter presteert dan onderdelen die door mensen zijn ontworpen. NASA’s uitrusting presteert nu structureel beter vanwege het nieuwe Evolved Structures-proces, dat onderzoeksingenieur Ryan McClelland heeft gemaakt. Het vermindert ook de ontwerptijd en het gewicht drastisch.
Metalen beugels en steunen worden geproduceerd met behulp van een door AI aangedreven generatief systeem voor verschillende ruimteverkenningsmissies. Volgens McClelland wordt er elke minuut een ontwerpherhaling gemaakt door het AI-systeem. Dit is veel sneller dan de iteratiecyclus van een menselijk ontwerp, die weken in beslag neemt. Door het aantal iteratiecycli te vergroten, kan het systeem snel optimale ontwerpen maken.
De Evolved Structures-techniek werd gebruikt om zowel een steiger voor NASA’s door een ballon gedragen EXCITE-telescoop als een optische bank voor een UV-beeldvormingsspectrometer te ontwerpen. Volgens McClelland is de optische bank een van de meest indrukwekkende toepassingen. Dit komt omdat het ongeveer 10 stuks reduceert tot een enkel onderdeel dat nog steeds kan worden vervaardigd met behulp van computer numerieke besturingstechnologie (CNC).
Het AI-systeem is afhankelijk van een gedetailleerde briefing die mensen leveren met de specificaties voor het onderdeel. Dit omvat de belasting en druk waaraan het zal worden blootgesteld. De ideale structuur wordt gecreëerd door elke iteratie voort te bouwen op de vorige. Het generatieve ontwerpprogramma kan in slechts enkele uren 30 tot 40 iteraties voltooien. Een digitaal fabricageproces dat in slechts één week van ontwerp naar productie kan gaan, kan direct met het eindproduct worden gevoed.
De Evolved Structures-benadering is volgens McClelland ongeveer tien keer sneller dan het standaard ontwerpproces van NASA. Om het ontwerp te voltooien, is het noodzakelijk om het over te dragen tussen een ontwerper, een spanningsanalist en een machinist. De nieuwe procedure reduceert langdurig heen en weer naar werk dat volledig door een computer kan worden gedaan, wat tijd en moeite bespaart.
De resulterende secties hebben organische vormen die “bijna botachtig” zijn. Bovendien zijn ze bestand tegen grotere structurele druk dan door mensen gemaakte onderdelen. Door AI ontworpen componenten zijn tot tweederde lichter en hebben tot tien keer lagere spanningsconcentraties. In termen van structurele prestaties ontdekte McClelland dat de nieuwe componenten drie keer beter presteren.
Elk jaar worden honderden aangepaste onderdelen geproduceerd door NASA voor zijn vele missies.
Volgens McClelland zal de Evolved Structures-techniek waarschijnlijk vaak worden toegepast bij het ontwerpen van structurele componenten, elektronica en andere subsystemen voor NASA’s instrumenten en ruimtevaartuigen. Daardoor zou ruimteverkenning sneller en voor minder geld kunnen plaatsvinden.
McClelland beweert dat AI de mogelijkheid heeft om de kosten van het maken van gecompliceerde systemen aanzienlijk te verlagen. Hyperganic, een Duits softwarebedrijf, heeft eerder een op AI gebaseerd prototype van een raketmotor gemaakt dat in één stuk 3D-geprint is. Een andere illustratie van hoe AI kan worden toegepast om het ontwerp en de productie van complexe systemen te verbeteren, is de nieuwe procedure van NASA.
