人工智能與“blisk”的新合作：DARPA資助的突破性研究
由美國國防高級研究計劃局（DARPA）提供的最新資助，將麻省理工學院（MIT）、卡內基梅隆大學（CMU）和萊海大學（Lehigh）的研究人員聚集在一起，共同參與多目標合金結構工程與測試（METALS）計劃。這支團隊將研究新穎的設計工具，以同時優化多材料結構中的形狀和成分梯度，並輔以高通量材料測試技術，特別關注渦輪機械中常見的葉盤（blisk）幾何結構，作為一個具挑戰性的研究問題。
研究的重要性
麻省理工學院航空航天系的Zachary Cordero教授表示：“這項研究可能對廣泛的航空技術產生重要影響。從這項工作中獲得的見解或許能夠開發出更可靠、可重複使用的火箭引擎，以推動下一代重型運載火箭。”這項研究將經典力學分析與前沿的生成式AI設計技術相結合，解鎖成分梯度合金的塑性儲備，使其能在以前無法達到的條件下安全運行。
在葉盤的不同位置，需要不同的熱機械性能和性能，如抗蠕變、低週疲勞、高強度等。大規模生產還必須考慮成本和可持續性指標，如合金的來源和回收。
創新的製造方法
Cordero指出：“目前，使用標準的製造和設計程序，人們必須提出一種神奇的材料、成分和加工參數，以滿足‘一個部件一種材料’的限制。”這通常導致所需性能相互排斥，從而導致效率低下的設計折衷和妥協。
儘管單一材料的方法可能對於組件中的某個單一位置是最佳的，但它可能會使其他位置暴露於故障，或者需要在整個部件中攜帶關鍵材料，而該材料可能僅在特定位置需要。隨著增材製造工藝的快速進步，這些工藝使基於體素的成分和性能控制成為可能，團隊認為在結構組件中實現突破性性能的機會已經出現。
Cordero的合作者包括航空航天系的Zoltan Spakovszky教授；機械工程系主任A. John Hart教授；MIT機械工程助理教授Faez Ahmed；CMU材料科學與工程助理教授S. Mohadeseh Taheri-Mousavi；以及萊海大學機械工程與力學副教授Natasha Vermaak。
這支團隊的專業知識涵蓋了混合集成計算材料工程和基於機器學習的材料和工藝設計、精密儀器、計量學、拓撲優化、深度生成建模、增材製造、材料表徵、熱結構分析和渦輪機械。
Hart教授表示：“與在METALS項目中合作的研究生和博士後研究人員一起工作特別有意義，從開發新的計算方法到建造在極端條件下運行的測試設備，這是一個真正獨特的機會，可以利用數字設計和製造技術建立未來推進系統的突破性能力。”
此研究由DARPA根據合同HR00112420303資助。所表達的觀點、意見和/或發現屬於作者，並不應被解釋為代表國防部或美國政府的官方觀點或政策，亦不應推測有任何官方背書。
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編者評論
這項研究不僅展示了高等學府之間的合作力量，也凸顯了人工智能與傳統工程技術結合的巨大潛力。特別是在航空航天領域，這種跨學科的研究能夠突破現有技術的限制，帶來更高效、更可持續的解決方案。香港作為一個國際化的城市，應該更加關注這類技術的發展，從而在未來的全球科技競爭中佔據一席之地。這也提醒我們，創新的思維和跨界合作是推動科技進步的關鍵。
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