AI与机器学习在工程设计中的应用

AI与机器学习在工程设计

人工智能优化为机械工程师带来诸多益处，包括更快更准确的设计与仿真、提高效率、通过流程自动化降低开发成本，以及增强预测性维护和质量控制。

某机构机械工程系副教授指出：“在机械工程领域，机器学习、人工智能和优化正发挥着重要作用。”在其教授的2.155/156课程中，学生运用人工智能和机器学习工具解决机械工程设计问题，专注于新产品创建和工程设计挑战。

课程助教表示：“机械工程师有很多理由考虑使用机器学习和AI来加速设计过程。”该课程自2021年开设以来，已成为机械工程系最受欢迎的非核心课程之一，吸引了来自多个院系的学生。

课程面向本科生和研究生，重点是在真实机械设计问题中实施先进的机器学习和优化策略。从自行车架设计到城市网格规划，学生参与AI物理系统竞赛，在友好竞争的氛围中攻克优化挑战。

学生获得挑战性问题和初始代码，“给出了解决方案，但不是最佳方案”，机械工程研究生解释道，“我们的任务是思考如何做得更好？”实时排行榜激励学生不断改进方法。

系统设计与管理研究生表示，这个过程为探索所学知识的应用提供了空间，并锻炼了“实际编程”的技能。

课程包含研究论文讨论，学生还进行针对特定工程问题的机器学习实践练习，包括机器人、飞机、结构和超材料。在最终项目中，学生团队合作运用AI技术解决自选的复杂设计问题。

课程教师表示：“看到学生项目的多样性和高质量令人欣喜，这些项目经常促成研究论文发表，甚至获得奖项。”最近一篇论文获得了某机械工程师协会2025年最佳论文奖。

机械工程研究生认为：“最终项目最棒的部分是让每个学生都有机会将课堂所学应用到他们感兴趣的领域。”她的项目选择“标记运动捕捉数据”来预测跑步者的地面反作用力，效果远超预期。

其他学生项目包括使用“猫树”设计框架为不同家庭创建定制化解决方案，以及开发设计新型3D打印机架构的软件。

“当你在流行文化中看到机器学习时，它非常抽象，你会感觉其中涉及非常复杂的内容，”一位学生表示，“这门课程揭开了它的神秘面纱。”