衍生设计：互联时代设计业的“革命者”

中国经济导报记者|王晓涛

    在日新月异的信息技术时代，巨变不单是机器人对制造工厂的冲击，设计业也正在迎来一场巨大的变革。
    在日前举行的欧特克行业软件集及2017新产品媒体沟通会上，欧特克大中华区技术总监李和良博士举了一个椅子的设计案例：设计者只需告诉计算机自己要一把椅子，承载重量300磅，以及其他一些工作条件，并输入有多少材料，周边的空间有什么约束。计算机就可以生成上千个满足要求的解决方案，然后由设计者和客户来判断哪种设计方案是自己最喜欢的。
    这就是衍生设计。传统的设计方法是“一个人+一台计算机=有限的设计方案”，而全新的设计方式则是计算机和设计师一同创造，即“一个人+人工智能算法+无限的云计算能力=数以千计的设计方案”。
    衍生设计分为四个步骤：第一步，设计师和工程师利用衍生设计系统设定设计目标和限制条件，并规定材料类型、重量、强度和成本等具体参数；第二步，计算机利用算法和推理能力生成1000多种设计，并对每种方案进行性能分析；第三步，设计师和工程师对设计方案进行研究，修改设计目标和限制条件，同时计算机进行迭代，人类直觉和计算机人工智能合力识别最可行的解决方案；第四步，设计师和工程师通过铣削或3D打印制作原型，如有需要将重复进行第三步。
    航空巨头空中客车与欧特克The Living设计工作室合作，为其空客A320飞机开发了一个大尺寸的“仿生”机舱后部隔离结构。这种结构是用一种被称为Scalmalloy的新型超强且轻质合金材料使用直接金属激光烧结成型技术3D打印而成的。虽然如今在空客的飞机上3D打印的金属零部件已不鲜见，但这是首次将金属3D打印部件用于飞机机舱设计。与现有的隔离结构相比，新型的仿生隔离结构由几个不同的部件组成，不仅强度更高，而且总量减轻了45%。如果应用到整个机舱，空客估计，新的设计方法每年可以减少46.5万吨的二氧化碳排放，相当于一年减少约9.6万辆乘用车上路的排放量。
    李和良表示，开发一个非常好的汽车底盘，至少需要10年。欧特克与设计和制造研究集团Hack Rod以及电影制片厂Bandito Brothers合作，打造了一辆具有神经系统的疯狂赛车。合作团队在一辆传统赛车上配备了几十个传感器，然后让一名世界级赛车手在沙漠中驾驶这辆赛车，直至赛车达到极限。运用新的神经系统，这辆赛车记录了它在那次驾驶中的所有数据，包括受到的作用力。然后，团队收集了这些实时数据，准确地说，是数十亿数据点，并把这些数据接入了衍生式设计工具——Project Dreamcatcher。最终的设计成果是一块人类不可能自行设计出来的终极版底盘。
    欧特克与艺术家Joris Laarman及其MX3D团队借助衍生式设计和机器人技术，设计并打印出了世界上首座机器人自主制造的桥梁。该桥梁为不锈钢材质，长7米，将横跨阿姆斯特丹的一条运河。
    衍生设计可能不再需要特别专业的结构类的知识，或者材料科学的知识，而是要输入对所要设计的作品或产品的一些限制性条件，让计算机完成剩下的专业化设计。
    在欧特克公司大中华区总经理李邵建看来，衍生设计的出现，极大地降低了设计者的门槛。“未来一个中学生和一个工作了几十年的建筑设计师，可能他们设计出来的作品，可实现的可能性是一样的，甚至中学生的作品会更加具有创意性，或者具有创新性，这是完全可以想象的。”他说。
    正如欧特克公司首席技术官Jeff Kowalski所说：“设计师在创意过程中的作用将会发生极大的变化，未来，设计师更像是为计算机提供指导和经验的导师。”
    从过去的经验式设计，到人机互动，再到衍生设计，以及未来的人工智能，是设计软件技术发展的路径。李邵建认为，随着信息技术的快速发展，原有的技术迭代的过程周期会极大地缩短。他说：“我们从一两年前开始接触衍生设计这个概念，到今天看到一个个实实在在的案例，它们的速度比我们想的还要快。这样一种概念性的技术，或者一种验证性的技术，变成大规模的产业化应用，其速度也会比我们想象的快得多。”
    衍生设计对整个设计制造领域的颠覆式创新，是不可想象的。李邵建强调：“衍生设计可以让很多小企业，以非常低的成本，一下子跟大企业在同一个门槛上竞争。这对‘中国制造2015’，包括其他行业的创新，无疑是一个飞跃式发展的机会。”