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团队开发新算法来计算未来事物的最佳形状

习莲言
导读使用密歇根大学和东北大学的研究人员开发的一种新算法,可以通过设计实现从桥梁到计算机组件的所有结构的性能和效率最大化。这一进步可能会

使用密歇根大学和东北大学的研究人员开发的一种新算法,可以通过设计实现从桥梁到计算机组件的所有结构的性能和效率最大化。

这一进步可能会使许多行业受益,在这些行业中,需要进行昂贵且耗时的试错测试来确定最佳设计。举个例子,看看当前的基础设施挑战——即将出现的 2.5 万亿美元积压,需要用纳税人的钱来解决。

寻找设计新桥梁的最佳方式的规划者需要回答一系列关键问题。需要多少根柱子?这些柱子需要多大直径?桥拱的半径应该是多少?新算法可以确定以最低成本提供最高负载能力的组合。

该团队在四种优化方案中测试了他们的算法: 设计结构以最大化其承载给定载荷的刚度;设计流体通道的形状以尽量减少压力损失;创建形状以增强传热;并最大限度地减少用于承重的复杂桁架的材料。与传统方法相比,新算法将达到最佳解决方案所需的计算时间减少了大约 100 到 100,000 倍。此外,它的性能优于所有其他最先进的算法。

“这是一个有可能影响许多行业的工具——清洁能源、航空、电动汽车、节能建筑,”密歇根大学机械工程教授、自然通讯研究的通讯作者陆伟说。

新算法在称为拓扑优化的空间中发挥作用——如何最好地在给定空间内分配材料以获得所需的结果。