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AIstructure-Copilot-v0.2.6:给马儿换上精饲料,AIstructure设计效果持续改善

 陆新征课题组 2024-05-11 发布于北京

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引言

AI设计就是根据输入的数据进行学习,然后模仿生成新的设计。所以输入的数据质量越好,AI模仿生成的新设计质量就越高。优秀的学习数据就像给马儿喂了精饲料,马儿的表现就更好。

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改进简介

自2023年11月,基于Diffusion Model驱动的建筑结构智能设计算法发布以来,AIstructure-Copilot就可以实现三驾马车并驾齐驱,为用户提供生成对抗网络(GAN)、图神经网络(GNN)、以及扩散模型(Diffusion Model)的三套独立算法,实现更加多样性的智能设计。

在4月19日发布的文案中,我们提到了软件设计效果有所提升,主要源于我们对三驾马车的动力系统进行了全方位的提升,通过优化算法提升了数据质量。包括:
(1) 采用左右互搏大法进行稀少数据补充(详见:左右互搏大法 | 新论文及发明专利:基于结构优化和半监督学习方法提升AI设计效果);
(2) 采用拓扑-模式-尺寸三层次的优化改进结构设计(详见:拓扑-模式-尺寸三层次的优化改进AI结构设计 | 新论文:基于规则学习与编码的剪力墙智能设计优化);
(3) 利用高速估算结构材料用量算法,来提升结构经济性(详见:揭秘:AI如何做到1秒内算出用钢量?| 新论文:基于知识增强图神经网络的建筑结构材料用量评估方法);
(4) 采用经验规则编码高效评价合理性(覃思中, 等, 工程力学, 2023)。

从优化方法和性能评估等方面,多管齐下,大力出奇迹!实现了数据质量的有效提升。
在本版本AIstructure改进完成后,我们进行了多次的测试,设计效果有比较明显的提升,特别是一些细节的处理更完善,欢迎大家继续试用。

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具体改进内容

2.1 对局部细节处理能力的提升

(1)封闭管井的处理

如图a所示的更新前剪力墙的布置结果,蓝图框中的局部我们进行放大,图(b)可见局部的封闭管井AI布置了剪力墙,不符合工程实际,本次更新后,AI可以自动识别管井位置,并在布置结构方案的时候合理的避开(如图c)。



(a)剪力墙布置结果(更新前)

(b)更新前局部设计效果

(c)更新后局部设计效果

(2)建筑外轮廓角部细节处理

本次更新后,扩散模型可以更好的关注到建筑外轮廓角部的细节处理,布置的剪力墙也更加符合工程实际需求,如下图蓝色图框中所示。

(a)更新前设计效果

(b)更新后设计效果

(3)避免不合理布置

如下图蓝色图框中所示,本次更新后,避免了局部剪力墙布置过于琐碎和“一字墙”等问题。

(a)更新前设计效果

(b)更新后设计效果

2.2 取消了GAN算法对于平面尺寸的限制要求

本次更新后,对超出51m×25m的平面图纸GAN也可以很好的完成设计。

(a)原始建筑图(平面尺寸51.7m×18.1m )

(b)更新前超出平面尺寸GAN无法完成设计

(c)更新后GAN可以很好的完成设计

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结语

我们通过优化算法提升数据质量,给三驾马车提供更加精细的饲料,从而对设计效果进行了全方位的提升,更符合工程师的经验习惯,可以辅助工程师更好的开展智能设计,欢迎大家试用。

参考文献:

  • Fei YF, Liao WJ, Lu XZ, et al. Semi-supervised learning method incorporating structural optimization for shear-wall structure design using small and long-tailed datasets[J]. Journal of Building Engineering, 2023, 79: 107873.

  • 陆新征,韩进,韩博,等.基于规则学习与编码的剪力墙智能设计优化[J].东南大学学报(自然科学版),2023,53(06):1199-1208.

  • Fei YF, Liao WJ, Lu XZ, et al. Knowledge‐enhanced graph neural networks for construction material quantity estimation of reinforced concrete buildings[J]. Computer‐Aided Civil and Infrastructure Engineering, 2024, 39(4): 518-538.

  • 覃思中,廖文杰,林元庆,等. An efficient assessment method for intelligent design results of shear wall structure based on mechanical performance, material consumption, and empirical rules[J].工程力学,2023,40(12):148-159.

后续,我们还将不断完善相关产品功能。欢迎大家持续关注我们的工作,多多支持!

温馨提示:为更好使用AI设计工具,请仔细阅读使用说明书。

--End--

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  14. Fei YF, Liao WJ, Lu XZ*, Taciroglu E, Guan H, Semi-supervised learning method incorporating structural optimization for shear-wall structure design using small and long-tailed datasets, Journal of Building Engineering, 2023, DOI:10.1016/j.jobe.2023.107873

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  16. Zhao PJ, Liao WJ, Huang YL, Lu XZ*, Beam layout design of shear wall structures based on graph neural networks, Automation in Construction, 2024, 158: 105223. DOI: 10.1016/j.autcon.2023.105223

  17. Qin SZ, Liao WJ*, Huang SN, Hu KG, Tan Z, Gao Y, Lu XZ, AIstructure-Copilot: assistant for generative AI-driven intelligent design of building structures, Smart Construction, 2024, DOI: 10.55092/sc20240001

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