Un progetto DARPA esplora la capacità dei sistemi di apprendimento automatico di cambiare il modo in cui complessi sistemi di ingegneria vengono progettati.
di Jackie Snow
Oggi le intelligenze artificiali sono già in grado di inventare celebrità immaginarie, quindi potrebbero anche aiutare l’esercito a immaginare nuove e rivoluzionarie componenti per i loro mezzi. Questo è il traguardo fissato per un nuovo progetto della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), l’ente per la ricerca del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti d’America.
La DARPA vuole che i partecipanti abbinino i recenti sviluppi nel campo dell’apprendimento automatico alle fondamenta della matematica e dell’ingegneria per reinventare i metodi adoperati finora per progettare componenti complesse.
L’IA sta trovando un numero sempre maggiore di applicazioni nella progettazione di nuove cose, dai volti di celebrità immaginarie agli indumenti (vedi “The GANfather: The man who’s given machines the gift of imagination”). I sistemi utilizzati per esplorare nuove idee stanno ancora compiendo i loro primi passi, ma il loro percorso pare già ben definito.
L’apprendimento automatico ha anche fatto il suo ingresso in campi del design e dell’ingegneria, ma il progetto della DARPA mira ad ampliarne maggiormente l’applicazione, e per compiti fondamentali quali la determinazione di funzione e forma. “Stiamo utilizzando ben pochi strumenti computazionali”, commenta Jan Vandenbrande, il capo progetto della DARPA. “È un processo molto artigianale”.
Uno dei progetti selezionati dalla DARPA è il D-FOCUS, sviluppato dai ricercatori della University of Wisconsin-Madison e PARC, la società di ricerca distaccatasi da Xerox.
D-FOCUS non crea nuovi design dal nulla ma offre alternative a quelli esistenti. Se la prima fase del processo progettuale è automatizzata, un designer umano può esplorare ulteriori opzioni e comparare fra loro gli eventuali benefici prima di optare per un progetto potenzialmente costoso, spiega Johan de Kleer, il rappresentante PARC del progetto.
Nella sfida lanciata dalla DARPA, il software deve elaborare modelli che riescano a risolvere alcuni classici quesiti ingegneristici, come ad esempio una soluzione per trasportare acqua lungo una pendenza.
Avvalendosi delle consolidate leggi della fisica e dei requisiti funzionali forniti da un designer umano, D-FOCUS può esplorare potenziali concept innovativi. Per il problema del trasporto di acqua in salita, ad esempio, il sistema ha suggerito di sfruttare l’effetto Leidenfros – un fenomeno in cui le gocce d’acqua poste su una superficie molto calda creano un sottile strato di vapore sotto di esse e generano una forza repulsiva che permette loro di scorrere lungo la superficie. I ricercatori ammettono che questo concept è altamente sconveniente, ma questa è la forma di pensiero che potrebbe permettere ai designer di elaborare nuovi e innovativi design.
La DARPA ha una lunga storia di supporti a tecnologie ai primi stadi di sviluppo. La competizione DARPA Grand Challenge, ad esempio, è stata la prima a investire nelle automobili a guida autonoma nel 2004, ed ha portato all’attuale slancio nello sviluppo di tecnologie dedicate. Recentemente, la DARPA ha finanziato il programma Explainable AI (XAI), volto allo sviluppo di nuovi sistemi di intelligenza artificiale più facili da comprendere per gli esseri umani.
Mike Haley, direttore senior per l’intelligenza artificiale di Autodesk, sosotiene che l’IA potrebbe espandere il design oltre i limiti imposti da pregiudizi e pensieri comuni nei quali gli esseri umani potrebbero ricadere. “Penseremo oltre i limiti del nostro cervello ed elaboreremo idee che non avremmo mai potuto avere prima”, commenta Haley. “È come avere il mentore migliore al mondo”.
