CAD 的应用十分广泛 网友:建筑设计要起飞了
在制造业中,CAD 的应用十分广泛。凭借着精准、灵活、快速的特性,CAD 已经取代了纸笔画图,并且不再只是应用于汽车制造、航空航天等领域,哪怕小到一个咖啡杯,生活中几乎每个物件都由 CAD 画图建模。
CAD 模型中最难制作的部件之一就是高度结构化的 2D 草图,即每一个 3D 构造的核心。尽管时代不同了,但 CAD 工程师仍然需要多年的培训和经验,并且像纸笔画图设计的前辈们一样关注所有的设计细节。下一步,CAD 技术将融合机器学习技术来自动化可预测的设计任务,使工程师可以专注于更大层面的任务,以更少的精力来打造更好的设计。
在最近的一项研究中,DeepMind 提出了一种机器学习模型,能够自动生成此类草图,且结合了通用语言建模技术以及现成的数据序列化协议,具有足够的灵活性来适应各领域的复杂性,并且对于无条件合成和图像到草图的转换都表现良好。
具体而言,研究者开展了以下工作:
使用 PB(Protocol Buffer)设计了一种描述结构化对象的方法,并展示了其在自然 CAD 草图领域的灵活性;
从最近的语言建模消除冗余数据中吸取灵感,提出了几种捕捉序列化 PB 对象分布的技术;
使用超过 470 万精心预处理的参数化 CAD 草图作为数据集,并使用此数据集来验证提出的生成模型。事实上,无论是在训练数据量还是模型能力方面,实际的实验规模都比这更多。
对于 DeepMind 的这项研究,网友的评价非常高。用户 @Theodore Galanos 表示:「非常棒的解决方案。我曾使用 SketchGraphs 作为多模态模型的候选方案,但序列的格式和长度太不容易处理了。等不及在建筑设计中也使用这种方法了。」
2D 草图是机械 CAD 的核心,是构成三维形式的骨架。草图由通过特定的约束(例如正切、垂直和对称)相关联的各种线、弧、样条线和圆组成。这些约束旨在传达设计意图,并定义在实体的各种变换下,形状应该如何发生变化。下图说明了约束是如何将不同的线、弧等几何图形组合创建成特定的形状的。虚线显示了丢失约束时的另一个有效的解决方案。所有的几何实体都位于一个草图平面上,共同形成封闭的区域,供后续操作(例如放样和拉伸)使用,以生成复杂的 3D 几何。
约束( constraint )使草图比看起来要复杂得多。它们展现了可以间接影响草图中每个实体的关系。例如,在上图中,如果在底角保持固定的状态下向上拖动两个圆弧相交的点,则心形的大小会增大。这种转变看似简单,但实际上是所有约束共同作用的结果。
这些约束确保了当每个实体的尺寸和位置发生变化时,形状仍保持着设计者想传达的状态。由于实体之间复杂的相互作用,很容易意外地指定一组约束,从而导致草图无效。例如,同时满足平行和垂直约束的两条线是无法绘制的。在复杂的草图中,约束依赖关系链会导致设计人员确定要添加的约束变得极为困难。此外,对于给定的一组实体,有许多等效的约束系统能产生类似的草图。
一个高质量的草图通常会使用一组保留设计意图的约束,这意味着即使更改了实体参数(例如尺寸),草图的语义也得以保留。简而言之,无论实体尺寸如何变化,上图中的心形永远是心形。捕捉设计意图与选择一致的约束系统的复杂性使草图生成变成极其困难的问题。
草图与自然语言建模的相似性
草图构造的复杂性有些类似于自然语言建模。在草图中选择下一个约束或实体就像生成句子中的下一个单词,而两者中的的选择又必须在语法上起作用(在草图中形成一个一致约束系统),并保留设计意图。
在生成自然语言方面,已经有了许多成功的工具,其中表现最佳的无疑是在大量现实世界数据上进行训练的机器学习模型。比如 2017 年的 Transformer 架构,展示了强大的连贯造句的能力。这些自然语言模型中的规律,是否可以用来绘制草图呢?
数据
Onshape 是维度驱动设计的一个参数化实体建模软件。但为了存储和处理草图,研究者使用 PB,而不是 Onshape API 提供的原始 JSON 格式。使用 PB 具有双重的优势:由于移除了不必要的信息,结果数据占用的空间更少;使用 PB 语言可以轻松地为结构各异的复杂物体定义精准的规格。
一旦设定好所有必要的对象类型,就需要将数据转换为可以通过机器学习模型来处理的表格。研究者选择将草图表示为 tokens 序列,以便使用语言建模生成草图。文本格式包含了结构和数据的内容,这样使用的优势是可以应用任何现成的文本数据建模方法。不过,即使对于现代语言建模技术,这样做也是有代价的:模型为了生成有效的语法,将额外占用模型容量的一部分。
解决的手段就是避免使用字节格式 PB 定义的通用解析器,利用草图格式的结构来自定义构建设计解释器,即输入一系列代表草图创建过程中各个决策步骤有效选择的 tokens。在这种 tokens 序列的格式下设计解释器会导致 PB 消息有效。
在这种格式下,研究者将消息表示为 triplets 序列(,,),其中是 token 的索引。给定一系列这样的 triplets,推断每个 token 对应的确切字段是可能的。实际上,第一个 token(,,)始终与 objects.kind 相关联,因为它是创建一个草图消息的首选。第二个字段取决于1 的具体值。如果1= 0,那么第一个对象是一个实体,这意味着第二个 token 对应于 entity.kind。该序列的其余部分以类似的方式关联。字段标识符及其在对象中的位置构成了 token 的上下文。因为它使解释 triplets 值的含义以及了解整体数据结构更容易,研究者将此信息用作机器学习模型的其他输入。
如上图所示,草图包含了一条线实体和一个点实体。在左列的每个 triplet 中,实际使用的值以粗体显示。右列显示了 triplet 与对象的哪个字段有关联。
从模型中取样
建立模型的主要目标是估计数据集 D 中的 2D 草图 data 的分布。就像上文提到的,研究者将像 token 序列一样处理草图。在这项工作中,由于相关原始文本格式的序列长度挑战,只会考虑使用用字节和 triplet 来表示。
从字节模型取样很简单,该过程与任何典型的基于 Transformer 的语言建模过程相同,而 Triplet 模型需要更多的定制处理。
上图展示了 Triplet 的处理过程:首先将特殊的 BOS token 嵌入并提供给 Transformer。然后,Transformer 输出一组 triplets,每个可能的 token 组一个。为了确定具体需要发出哪个 token,应用从数据规格中自动生成的解释器(状态机),再选择合适的 token 组并关联在合成对象中具有字段的 triplet 的活动组件。填入适当的字段后,解释器转换到下一个状态并生成一个输出 token,然后将其反馈到该模型。当状态机收到最外层重复字段(即 object.kind)的 “end” triplet 时,停止该过程。
实验
研究者使用了从 Onshape 平台上公开可用的文档库中获得的数据对方法进行验证。遵循自回归生成模型的标准评估方法,研究者使用对数可能性作为主要的定量指标。此外,研究者还提供了各种随机和选定的模型样本以进行定性分析评估。
训练细节
研究者使用 128 个通道的批次训练模型以进行 10^6 个权重更新。每个通道都可以在 triplet 设置中容纳 1024 个 tokens 的序列,在字节设置中容纳 1990 个 tokens。为了提高占用率并减少计算浪费,研究者动态地填满了通道,在继续前进到下一条道之前将尽可能多的例子打包。每个批次由 32 个 TPU 内核并行处理。
此外,研究者还使用了 Adam 优化器,学习率为 10^−4,梯度范数为 1.0,所有实验均采用 0.1 的失活率。
如上图所示,各种模型的可能性都被测试到了。第三列是草图测试样本中每个对象的平均字节数,第四列是第三列乘以对象数。
下图是从 triplet 模型中取样的实体与约束。第一列节点代表了不同的实体,节点从上至下遵循生成的顺序。第二列代表着不同的约束,按照序列索引排序。第三列是从频率最高到最低的约束类型。
下图是条件模型的实体和约束。左下角是输入位图,下例说明了模型在分布外输入时的表现。
下图显示了从非条件模型取样的各种草图数据分布统计,而括号中的是 Nucleus 取样的 top-p 参数。
这些只是最初的概念验证实验。DeepMind 表示,希望能够看到更多利用已开发接口的灵活性优势开发的应用程序,比如以各种草图属性为条件,给定实体来推断约束,以自动完成图纸。
相关阅读
-
谷歌与联想合作,推出摄像头音条和触摸...
由于混合和远程工作预计将成为新的常态,谷歌正在与Avocor合作,推... -
外媒:Facebook被发现在测试一项新功能...
据外媒TechCrunch报道,Facebook已经被发现在测试一项新功能,让Fac... -
天文学家利用人工智能去除天文数据中由...
日本天文学家开发了一种新的人工智能(AI)技术,以去除天文数据中由... -
微软官方Windows账号再次放出预热推文
微软的 Windows 11 发布会将会在今晚 23 点正式开幕,本站也将... -
新的指纹技术可以检测可卡因的使用 ...
工程与物理科学研究委员会(EPSRC)的团队已经发现,即使不洗手,接触... -
智能科技发展带来新机遇 听听业界怎么说
为期三天的第五届世界智能大会20日在天津梅江会展中心开幕,本届大...
精彩推送
-
澳大利亚工程师新发明:无需接入电网 ...
澳大利亚工程师新发明:无需接入电网废弃食用油为电动车充电 -
年度新能源保值率榜:宏光MINI EV夺...
年度新能源保值率榜:宏光MINIEV夺冠!曾传单车利润仅89块钱 -
女子追尾后 质问前车司机为何刹车:急...
女子追尾后质问前车司机为何刹车:急得直跺脚 -
疑似东风本田2022年新车规划:新一代CR-...
疑似东风本田2022年新车规划:新一代CR-V、思域Type-R要来! -
车载摄像头真有这么香?特斯拉前脚释出...
车载摄像头真有这么香?特斯拉前脚释出大额订单知名日企也官宣入局 -
月薪5000也能买!2021款比亚迪e2试驾体...
月薪5000也能买!2021款比亚迪e2试驾体验:颜值、动力俱佳 -
轴距加长130mm、后排秒变“跑马场”!国...
轴距加长130mm、后排秒变“跑马场”!国产宝马X5长轴版曝光 -
奔驰销量暴跌 德系车在德国卖不动了:...
奔驰销量暴跌德系车在德国卖不动了:买特斯拉的狂增1 3倍 -
领克01被曝疑似虚假宣传?车顶钢材强度...
领克01被曝疑似虚假宣传?车顶钢材强度与宣传不符 -
雅迪电动车征服“中国最冷小镇”成功挑...
雅迪电动车征服“中国最冷小镇”成功挑战极寒天气续航200公里 -
没想到 新蒙迪欧成了中国设计“全球化...
没想到新蒙迪欧成了中国设计“全球化”的见证者 -
行业首家 小鹏超充贯通全国337城:何小...
行业首家小鹏超充贯通全国337城:何小鹏大赞! -
红旗向中国获奖奥运健儿交付11辆H9 直...
红旗向中国获奖奥运健儿交付11辆H9直接赠送和免费使用 -
皇冠轿车中国“复活”!曝一汽丰田将原...
皇冠轿车中国“复活”!曝一汽丰田将原装进口日本皇冠:35万起 -
宝马V12动力最后的荣光!M760i将限量发...
宝马V12动力最后的荣光!M760i将限量发售:起售127万 -
配剪刀门、升降式激光雷达!集度首款概...
配剪刀门、升降式激光雷达!集度首款概念车细节曝光 -
胡润世界八强榜单:特斯拉为唯一上榜车...
胡润世界八强榜单:特斯拉为唯一上榜车企位居第五 -
高速施工封路 大货避让不及撞废轿车:...
高速施工封路大货避让不及撞废轿车:人员全部奇迹生还 -
顺丰快递电动车高速上自燃 拖车紧急卸...
顺丰快递电动车高速上自燃拖车紧急卸车避险 -
马斯克被特斯拉股东起诉 索赔归还130亿美元
马斯克被特斯拉股东起诉索赔归还130亿美元 -
奔驰、吉利联手打造!Smart精灵#1量产版...
奔驰、吉利联手打造!Smart精灵 1量产版上路:取消对开门 -
特斯拉自动驾驶闯红灯撞向思域导致两人...
特斯拉自动驾驶闯红灯撞向思域导致两人死亡:司机被控过失杀人 -
雪铁龙凡尔赛被曝加速抖动 厂商拒不回...
雪铁龙凡尔赛被曝加速抖动厂商拒不回应车主投诉无门 -
女子结婚租到“盗版劳斯莱斯” 商家:...
女子结婚租到“盗版劳斯莱斯”商家:劳斯莱斯是形容词 -
贾跃亭要遵守约定!官方确认FF 91量产...
贾跃亭要遵守约定!官方确认FF91量产时间售价欲超200万元 -
新Mac Pro曝光:将搭载4个M1 Max处理器
据外媒最新报道称,苹果将在今年年底发布新一代Mac Pro,其最顶配... -
EFF基金会要求在iPhone手机中加入关闭2G...
GSM 2G网络已经有30年多年历史了,现在还有很多服务需要2G,但是该... -
三星GalaxyS22+的详细信息曝光:屏幕尺...
1月18日消息,MySmartPrice曝光了三星GalaxyS22+的详细信息。和Gala... -
Intel 12代酷睿i3曝光:超频幅度高达57%
通过超外频的方式,德国大神Der8auer将原本锁频的i5-12400、i5-1260... -
曝苹果SE机型可能会采用5.7英寸或6.1英...
据最新报道,显示屏行业顾问公司DSCC创始人兼CEO Ross Young在社... -
Intel 13代酷睿更新:接口保持不变 主板不兼容
IntelAlder Lake 12代酷睿采用了全新的LGA1700接口,必须搭配600... -
入门款新iPad曝光:可能被改造成支持5G
据最新消息称,苹果将在2022年底发布第十代iPad,在2023年进行更重... -
魅族专利公布一年后 手机终于要用上50W快充
去年年底魅族公布了自家分流式电池充放电控制系统及其控制方法、电... -
微软发布Win7/10/11紧急更新:修复多个W...
今天微软发布了紧急更新,主要是修复多个Windows版本问题,建议用户... -
首批RTX 3050曝光:多光线追踪
据介绍,RTX 3050本次供货主要以电商、线上、直播等平台为主,预测... -
Intel NUC 11廉价版曝光:规格性能实现飞跃
Intel今天为NUC 11迷你机家族增加了新的入门款NUC 11 Essential(... -
《关于紫光集团重整计划获法院裁定批准...
今晚,紫光集团通过官微,正式发布了《关于紫光集团重整计划获法院... -
Intel 13代酷睿曝光:接口与12代酷睿保持一致
据爆料,13代酷睿将会在今年第四季度发布,接口与12代酷睿保持一致... -
西安交大学生私自驾车离校至成都:关大...
西安交大学生私自驾车离校至成都:关大灯驶上草坪绕开检查 -
CEO做对一件事!福特市值首达1000亿美元
CEO做对一件事!福特市值首达1000亿美元 -
欧洲汽车大暴跌!原因太无奈:缺芯+疫情
欧洲汽车大暴跌!原因太无奈:缺芯+疫情 -
马斯克玩“无间道”!特斯拉成香饽饽 ...
马斯克玩“无间道”!特斯拉成香饽饽印度各地官员疯抢 -
爷青回!一汽发布全新企业LOGO:形似新...
爷青回!一汽发布全新企业LOGO:形似新飞冰箱标识 -
特斯拉Model Y USB-C快充模块拆解:遗...
特斯拉ModelYUSB-C快充模块拆解:遗憾砍掉数据传输 -
宁德时代正式发布换电品牌 蔚来回应:...
宁德时代正式发布换电品牌蔚来回应:表示欢迎 -
三星试产4080圆柱形电池:媲美特斯拉468...
三星试产4080圆柱形电池:媲美特斯拉4680、能量密度大增 -
宁德时代玩换电 曾毓群请吃“巧克力”...
宁德时代玩换电曾毓群请吃“巧克力”:1分钟换1块未来适配80%车型 -
中东部地区大面积雨雪、大雾天气!交管...
中东部地区大面积雨雪、大雾天气!交管部门发布驾驶人提醒 -
实测不到6个油 全新丰田汉兰达获CCRT测...
实测不到6个油全新丰田汉兰达获CCRT测评综合得分86 3分 -
宁德时代换电品牌“EVOGO”正式发布:1...
宁德时代换电品牌“EVOGO”正式发布:1分钟全自动换电面向所有汽车 -
谁能抵抗一个会撒娇的萝莉呢?《原神》...
谁能抵抗一个会撒娇的萝莉呢?《原神》首款导航语音上线 -
宁德时代乐行换电正式发布 宣传片惊现...
宁德时代乐行换电正式发布宣传片惊现蔚来网友:砸场子! -
比亚迪全新中型SUV谍照曝光:或为巡洋舰...
比亚迪全新中型SUV谍照曝光:或为巡洋舰05主打DM-i动力 -
iPhone XS Max可降级iOS 14.1,为何...
我们都知道,苹果每次在推送新版iOS之后,都会关闭上一个正式版系统... -
四维图新发布业绩预告:2021年实现扭亏为盈
1月16日晚,四维图新NavInfo官方宣布了其2021年度的业绩预告,该公... -
被炮轰刷新底线!团车闻伟:造车不会儿...
被炮轰刷新底线!团车闻伟:造车不会儿戏邀请李想参加产品发布会 -
零百加速超17秒 40年前经典奥迪被拍卖...
零百加速超17秒40年前经典奥迪被拍卖:最高出价6 7万元 -
“青蛙眼”大灯瞩目!欧拉闪电猫量产版...
“青蛙眼”大灯瞩目!欧拉闪电猫量产版谍照曝光:最快5月上市 -
SIAL国际食品展(上海)启动之际,“中食...
日前,中共中央、国务院印发了《知识产权强国建设纲要(2021—2035年... -
CrowdStrike野外样本增加,进行分布式拒...
根据 CrowdStrike 的威胁遥测数据 ,在 2021 年针对 Linux ... -
2022年会成为Linux桌面元年吗?
2022 年会成为 Linux 桌面元年吗?答案可能依然是否定的,但我们... -
比亚迪半导体MCU曝光:最高工作频率48MHz
今日,据比亚迪半导体公众号消息,继2020年8月推出国内首款集成触摸... -
XPOWER XS70 PCIe 4.0固态硬盘曝光:...
Silicon Power(SP)近日面向玩家,推出了全新的 XPOWER XS70 PCI... -
一加6和一加6T将正式停止官方软件支持
近日,一加海外社区官方人员正式确认,一加6和一加6T的官方支持已经... -
Misty为Furhat收购机器人公司Misty Robotics
Misty经历了一段地狱般的旅程。在从Foundry和Venrock筹集了1150万美... -
曝骁龙8 Plus旗舰Q3曝光:改用4nm工艺Plus版本
按照此前多方消息显示,高通会在今年下半年推出改用台积电4nm工艺的... -
宁德时代进军“换电”市场 注册多个商标
日前,宁德时代官方消息,宁德时代将于1月18日15:30举办发布会,推... -
业界首个!集度汽车机器人车标发布:百...
业界首个!集度汽车机器人车标发布:百度、吉利联合打造 -
比亚迪、中国一汽成立动力电池合资公司...
比亚迪、中国一汽成立动力电池合资公司:产能超百万辆电动车 -
中毒了 中国汽车活化石大变样!新一代B...
中毒了中国汽车活化石大变样!新一代BJ212外形堪比路虎卫士 -
丰田章男用毛笔写下年度汉字“動”!中...
丰田章男用毛笔写下年度汉字“動”!中日文一语双关 -
四缸增程器、零百加速不到6秒!售价50万...
四缸增程器、零百加速不到6秒!售价50万的理想X01买吗 -
富豪驾布加迪德国高速狂飙至417km/h 9...
富豪驾布加迪德国高速狂飙至417km h9分钟能烧干一箱油 -
日本佳能关闭珠海工厂:主要停产数码相...
最近日本相机巨头佳能关闭珠海工厂的消息引发热议,佳能中国已经确... -
外媒:CarKey有望发布 可用iPhone解锁汽车
据国外媒体报道,苹果分析师马克 · 格尔曼(Mark Gurman )表示... -
外媒:LG Innotek将向特斯拉提供价值超...
据国外媒体报道,LG Innotek将向特斯拉提供价值超过1万亿韩元的电... -
Forbes发表观点性文章,揭示2022年量子...
Safe Quantum安全首席执行官兼创始人John Prisco日前在Forbes发表... -
高清概念渲染图曝光 揭开Galaxy Tab...
预计下个月,三星会在 2022 年度首场GalaxyUnpacked 发布会上,... -
中际旭创预计今年全球数通市场光模块需...
中际旭创近日举行了投资者关系活动。中际旭创副总裁、董事会秘书王... -
苹果Safari浏览器Bug曝光:影响使用苹果...
据 MacRumors 报道,根据浏览器指纹识别服务提供商 FingerprintJ... -
14nm显卡性能曝光:追上GTX 1050 功耗为30W
1月17日,景嘉微在投资者关系活动中表示,公司历经十余年发展,成功... -
NVIDIA RTX 3090 Ti功耗曝光:高达48...
今天,某厂商的旗舰型RTX 3090 Ti规格参数被泄露出来,可以看到满... -
外媒:苹果内部讨论传闻已久的VR/AR设备...
据国外媒体报道,苹果产品方面的资深记者日前表示,苹果内部已经讨... -
网友发现新版微信支持搜索后批量删除好友
前不久,iOS版微信率先更新了8 0 17版。除了万众期待的语音消息暂... -
云网融合打造生态系统,产业链企业数量...
近日,Semtech举办媒体沟通会,宣布公司与腾讯云达成协议,LoRa Cl... -
便宜又好用 中国制造的电动车在日本成...
便宜又好用中国制造的电动车在日本成了香饽饽 -
零百加速5.9秒力压埃尔法!全球最速MPV...
零百加速5 9秒力压埃尔法!全球最速MPV岚图梦想家白车身下线 -
比亚迪宋DM-i最强对手!奇瑞星途追风PHE...
比亚迪宋DM-i最强对手!奇瑞星途追风PHEV亮相:亏电油耗4 8L -
真实起火率统计对比:混动车危险系数最...
真实起火率统计对比:混动车危险系数最高、电动车排在燃油车之后 -
全球首款续航破千电动车!广汽Aion Lx...
全球首款续航破千电动车!广汽AionLxPlus冬季媒体实测:最高960Km -
四缸增程器、续航800公里!理想X01路测...
四缸增程器、续航800公里!理想X01路测谍照曝光:售价约50万买吗 -
比丰田埃尔法还豪华 红旗全新MPV内饰曝...
比丰田埃尔法还豪华红旗全新MPV内饰曝光:二排座椅是亮点! -
配坦克300同款档杆、一体式双联屏!哈弗...
配坦克300同款档杆、一体式双联屏!哈弗酷狗内饰曝光 -
“元宇宙”热火蔓延车圈!中国车企首个N...
“元宇宙”热火蔓延车圈!中国车企首个NFT拍卖到来:送真车一辆 -
零下35℃雪天在特斯拉里过夜:10万km电...
零下35℃雪天在特斯拉里过夜:10万km电池坚持了一天半 -
被李想炮轰后 团车CEO首次回应:别成为...
被李想炮轰后团车CEO首次回应:别成为自己最记恨的那波人 -
印度提议本国生产所有车型 至少配备六...
印度提议本国生产所有车型至少配备六个气囊!网友:远超中国标准 -
实测1067马力超官方数据!最强特斯拉Mod...
实测1067马力超官方数据!最强特斯拉ModelS动力测试结果出炉 -
威马汽车私自“锁电”引众怒 173名车主...
威马汽车私自“锁电”引众怒173名车主联名发律师函向厂家维权 -
比长城还会玩!上汽大众凌度L公开征求昵...
比长城还会玩!上汽大众凌度L公开征求昵称:辣馒头、麻辣烫在内