Blog

Apr 26, 2023

Le nouveau ballon de la NASA

La NASA utilise une technique alimentée par l'IA appelée "conception générative" pour considérablement

La NASA utilise une technique alimentée par l'IA appelée "conception générative" pour accélérer considérablement le processus de conception du matériel pour les missions à venir - et l'une des premières missions conçues par l'IA utilisera un ballon massif pour soulever un télescope dans la stratosphère.

Le besoin:Le poids est l'une des considérations les plus importantes lorsque les ingénieurs de la NASA conçoivent des pièces pour un nouveau vaisseau spatial - plus l'objet final est lourd, plus il faudra de carburant pour le lancer et plus la mission sera coûteuse.

Cependant, les ingénieurs ne peuvent pas sacrifier la force au nom de la réduction du poids - si une pièce se casse une fois qu'elle est dans l'espace, la remplacer ou la réparer n'est généralement pas une option.

Le défi:Concevoir du matériel aussi léger que possible mais toujours capable de résister à l'environnement spatial très stressant est un processus long et fastidieux à la NASA.

Traditionnellement, lorsqu'il commence à développer un nouvel instrument, les ingénieurs reçoivent un ensemble d'exigences pour chaque pièce, jusqu'aux plus petits supports et supports d'instrument. Ils réfléchiront ensuite à ce à quoi pourrait ressembler une pièce et en créeront un modèle à l'aide d'un logiciel de conception.

"Nous concevrons des choses pendant littéralement des années avant de construire quoi que ce soit à tester."

Après cela, ils discuteront de la conception avec un analyste des contraintes, l'affineront si nécessaire, puis l'enverront à un machiniste, qui construira réellement la pièce, éventuellement après avoir donné son propre avis sur la conception.

"Dans la mesure où ces personnes se donnent des commentaires, cela s'améliore, mais ces boucles de rétroaction sont vraiment, vraiment lentes parce que les gens partent en vacances, les gens suivent une formation", a déclaré l'ingénieur de recherche de la NASA Ryan McClelland au podcast Small Steps, Giant Leaps.

"Souvent, dans le monde de la NASA, nous concevons des choses pendant littéralement des années avant de construire quoi que ce soit à tester", a-t-il ajouté.

"Une IA propose un tas d'options différentes pour ce à quoi cette conception pourrait ressembler."

Conception générative : Pendant la pandémie, McClelland a commencé à explorer l'idée d'utiliser l'IA pour accélérer ce processus. Il est tombé sur une approche appelée "conception générative", avec des logiciels commerciaux construits autour du concept, qui peuvent fonctionner à rebours des exigences à une conception.

"Vous commencez par les exigences de votre structure, ce qu'elle doit supporter, le type de charge qu'elle doit voir… puis une IA propose un tas d'options différentes pour ce à quoi cette conception pourrait ressembler, et évolue en fait de manière optimale. structure », a expliqué McClelland.

"Comme il évolue vers une structure optimale, il prend en compte la façon dont il va être fabriqué", a-t-il poursuivi. "Il garantit que si vous allez l'usiner, il peut être usiné avec les outils que vous avez sous la main."

"Les structures ont tendance à fonctionner beaucoup mieux… quelque part de l'ordre de trois fois mieux."

L'impact:McClelland appelle les pièces créées à l'aide de la conception générative des "structures évoluées" et affirme que la technique aide les ingénieurs de la NASA à concevoir un meilleur matériel, plus rapidement.

"Il est beaucoup plus rapide de créer la structure, environ 10 fois plus rapide, puis les structures ont tendance à être beaucoup plus performantes, elles sont donc quelque part trois fois meilleures en termes de performances", a-t-il déclaré à Small Steps.

"Et quand je parle de performance, je veux vraiment dire le rapport rigidité/poids", a-t-il poursuivi, "donc ils sont très rigides et très légers, et ils sont aussi un peu plus solides que les structures conçues par l'homme."

Dessins "extraterrestres":Les conceptions peuvent également être un peu plus étranges que les structures conçues par l'homme – McClelland décrit certaines des pièces comme ressemblant aux os d'une espèce extraterrestre – ce qui a ajouté au défi d'amener certaines personnes de la NASA à adhérer à la conception générative. .

"Il y a juste une sorte de peur de l'inconnu, d'essayer quelque chose qui n'a pas été testé… Je pense que c'est l'un des obstacles, juste qu'ils ont l'air étrange", a déclaré McClelland.

Mais la NASA constate rapidement que les avantages de la conception générative l'emportent sur toute réaction instinctive à l'apparition des créations de l'IA.

Selon McClelland, l'agence spatiale incorpore des structures évoluées dans plusieurs missions à venir, notamment Dragonfly, une mission sur Titan dont le lancement est prévu en 2027, et la mission Mars Sample Return proposée pour récupérer des échantillons de la planète rouge.

La conception générative a également été utilisée pour développer des parties de l'EXoplanet Climate Infrared TElescope (EXCITE) - en 2024, un ballon de la taille d'un stade de football va soulever le télescope de la taille d'un SUV à 25 miles au-dessus de la surface de la Terre afin qu'il puisse imager les "Jupiters chauds". ."

"Nous avons quelques domaines avec des exigences de conception très délicates", a déclaré Peter Nagler, chef de la mission EXCITE. "Il y avait des combinaisons d'interfaces spécifiques et de spécifications de charge rigoureuses qui s'avéraient être un défi pour nos concepteurs."

"J'imagine qu'à travers la NASA… il y a des milliers de ces types de structures en cours d'élaboration qui sont uniques."

La grande image:La conception générative ne remplacera pas les ingénieurs de la NASA – l'IA suggère parfois que des pièces qu'un ingénieur peut voir immédiatement seraient trop minces, selon McClelland, et le logiciel ne peut pas encore concevoir de structures en plusieurs parties non plus.

Cependant, il considère que la technique joue un rôle de plus en plus important à la NASA, où presque chaque conception est sur mesure.

"J'imagine qu'à travers la NASA, il y a juste, à tout moment, des milliers de ces types de structures en cours d'élaboration qui sont uniques… Je pense que ces technologies sont vraiment adaptées au travail que nous faisons à la NASA, et je pense que c'est tellement puissant", a-t-il déclaré.

Nous aimerions recevoir de vos nouvelles! Si vous avez un commentaire à propos de cet article ou si vous avez une astuce pour une future histoire de Freethink, veuillez nous envoyer un courriel à [email protected].