AI 設計的超高效風力發電機可在建築物間發電
根據開發商的說法，英國公司 EvoPhase 開發了一個全新的人工智能系統，首次在歷史上設計出風力發電機。該公司聲稱，其 AI 突破了過去一世紀以來影響風力發電機設計的傳統觀念，並表示根據測試結果，其發明的效率是現有設計的七倍。這款名為「Birmingham Blade」的風力發電機，由六根與地面平行的臂構成，這些臂連接到一個中央垂直軸上。每根臂上都有一個垂直的葉片，表面設計有兩條波浪，隨著高度和長度改變攻擊角度。
傳統的風力發電機是針對約每秒 33 英尺的風速進行優化的。相比之下，Birmingham Blade 的設計是針對像伯明翰這樣的城市地區的較低平均風速（約每秒 12 英尺，約合每小時八英里）進行的。這一設計專門優化用於高樓大廈之間，這些建築物會產生影響其他城市風力發電機設計的湍流模式。如果這一設計得到證實，將可能為辦公室和住宅樓提供幾乎無成本的無限電力。
EvoPhase 的首席技術官 Leonard Nicusan 在新聞稿中表示：「使用 AI 對於打破過去一世紀影響風力發電機設計的長期偏見至關重要。AI 使我們能夠探索超出傳統人類實驗範疇的設計可能性。」根據 Nicusan 的說法，他們能夠「在短短幾周內生成、測試和優化超過 2,000 種風力發電機設計，顯著加速了我們的開發過程，實現了傳統方法需要數年和數百萬英鎊才能達到的成果。」
進化設計的魔力
AI 引導的進化設計是一種基於自然選擇相同理念的方法論。這一過程始於生成數千種設計變體，然後根據「生存適應度」功能進行評估，該功能決定每個變體在多大程度上達到項目目標。AI 選擇最佳替代方案作為新迭代的基礎，重組和變化特徵以開發改進版本。這些步驟重複進行，直到 AI 找到一個解決方案，實現所有參數的最佳化，例如氣動效率、結構穩定性、重量或緊湊性。
該公司表示，其過程避免了傳統工程中存在的人為偏見。傳統工程本質上受到先入為主的觀念和先前知識的限制，而 AI 則無限制地探索各種可能性。當將 AI 生成與進化迭代相結合時，往往會產生超出常識的創新結果，但這些結果仍然有效。
這種進化設計方法並不完全新穎。航空航天行業多年前就已使用具有這種能力的軟件。空中巴士與 Autodesk 合作，使用類似的過程為其 A320 飛機設計了一個超輕量的客艙隔板，結果的靈感來自自然骨骼結構，與傳統方法設計的類似結構相比，重量減少了 45%。通用電氣也在重新設計新型噴氣發動機支架時應用了進化算法，實現了部件重量減少 80%。NASA 也已使用這種技術多年。2006 年，該機構使用進化算法為太空技術 5 任務設計了一個“進化天線”。
最近，NASA 戈達德太空飛行中心的研究工程師 Ryan McClelland 與我談到設計的「外星」太空船部件，這些部件是使用進化 AI 設計的。他強調，即使擁有 AI 的強大能力，設計過程仍需要工程師的專業眼光來確定部件是否能正常工作。他說：「你仍然需要應用人類的直覺」，並指出生成 AI 工具往往會使部件過薄。「我們可以看著樹枝，想著，我不會懸掛在那根樹枝上，因為它看起來不夠堅固。」這是 AI 無法做到的。
Birmingham Blade 的成功
EvoPhase 團隊在伯明翰大學的 Dr. Kit Windows-Yule 的帶領下，應用這一進化過程來解決許多風力發電機設計面臨的挑戰：如何在城市環境中高效運行，因為那裡的風速較慢，且由於建築物的影響而變得更加湍流。Nicusan 表示：「我們需要一款能夠捕捉伯明翰相對較低風速的風力發電機，同時管理周圍建築物造成的湍流。」該設計還必須緊湊和輕巧，以適應屋頂安裝。
最終的風力發電機圍繞一個中央軸旋轉，葉片設計彎曲，以最佳化城市中風的動能捕捉。這一設計在較低風速下能夠發電，與傳統的風力發電機相比，這代表了一個根本性的轉變，因為傳統模型通常是為在鄉村、開放的暴露區域的最佳條件而設計的。Nicusan 說：「我們的進化模擬已確認 Birmingham Blade 在伯明翰的風速和城市環境中，效率是現有設計的七倍。」他表示：「最終設計不僅僅是一個原型——它是一個準備好應用於現實世界的預測解決方案。」
英國公司 Kwik Fab Ltd 專注於高精度元件的精密金屬加工，為該設計的初始版本進行了生產，以驗證其技術可行性並測試其大規模生產能力，使用鋁材以達到輕便和抗腐蝕的效果。開發者表示，該風力發電機將安裝在伯明翰的一個屋頂上進行評估測試，以驗證實驗室測試的結果。如果數據得到確認，最終產品將於 2025 年底上市。
這一創新不僅展示了 AI 在設計領域的潛力，還挑戰了我們對傳統風力發電技術的認知。隨著城市化進程的加快，未來如何利用新技術來解決能源需求和環境挑戰將成為我們必須面對的重要課題。這不僅是技術的進步，更是對可持續未來的一次探索。
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