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工程设计中的迭代价值模型生成...
摘要 如今，价值模型越来越多地被讨论，作为在工程设计中预先加载概念设计活动的一种手段，其最终目标是降低与从系统角度做出的次优决策相关的成本和返工。然而，研究界对于价值模型到底是什么、有多少种类型的价值模型、它们的输入输出关系以及它们在工程设计过程时间线上的使用情况并没有达成共识。本文基于在航空航天和建筑设备行业进行的五个案例研究，介绍了如何在工程设计过程中定制价值模型的开发。最初的描述性研究结果以七个经验教训的形式总结出来，在设计用于设计决策支持的价值模型时应予以考虑。从这些经验教训中，本文提出了一个六步框架，该框架考虑了在获得新信息时更新价值模型的性质和定义的必要性，从基于专家判断的初步估计转向详细的定量分析。
工程设计中的深度生成模型 - arXiv
自动化设计综合有可能彻底改变现代工程设计流程，并提高无数行业对高度优化和定制产品的访问。成功地将生成式机器学习应用于设计工程可以实现这种自动化设计综合，是一个非常重要的研究课题。我们回顾并分析了工程设计中的深度生成机器学习模型。深度生成模型 (DGM) 通常利用深度网络从输入数据集中学习并合成新设计。最近，前馈神经网络 (NN)、生成对抗网络 (GAN)、变分自动编码器 (VAE) 和某些深度强化学习 (DRL) 框架等 DGM 在结构优化、材料设计和形状合成等设计应用中显示出良好的效果。自 2016 年以来，DGM 在工程设计中的普及率飙升。为了预测其持续增长，我们对最近的进展进行了回顾，以造福对设计 DGM 感兴趣的研究人员。我们将回顾的结构化为对当前文献中常用的算法、数据集、表示方法和应用的阐述。特别是，我们讨论了在 DGM 中引入新技术和方法、成功将 DGM 应用于设计相关领域或通过数据集或辅助方法直接支持 DGM 开发的关键工作。我们进一步
利用电化学技术对纳米微电子应用的半导体化合物进行工程设计
通常，半导体纳米线是通过众所周知的技术来制备的，例如多孔模板中的电化学沉积、化学传输、使用金催化种子的化学气相沉积等[3-5]，这些技术代表了自下而上的技术。在过去的二十年中，已经证明，电化学蚀刻大块半导体晶体可作为纳米结构的一种经济有效的方法[6-8]。此外，通过优化电化学参数可以制备大量垂直于晶体表面的半导体纳米线。通过阳极氧化制备纳米线具有一些优点：蚀刻时间短；阳极氧化在室温下进行；不需要昂贵的设备；电解质用量少等。此外，已经证明了通过“快速电化学蚀刻”InP半导体化合物来经济高效地制备InP纳米线的可能性[9]。使用这种方法，作者在3秒的电化学蚀刻期间制备了长度为2μm的半导体纳米线，蚀刻速率达到约40μm/min。
Astrospud太空工程设计挑战5年级学术...
背景信息：（来自NASA）太空行走上的宇航员很可能会遇到称为Meteoroids的快速移动颗粒。一个流星通常是由岩石和/或金属组成的小行星的碎片。它可以很大，质量为数百吨，也可以很小 - 一种微度素，它是小于沙粒的粒子。微型度量通常是彗星的碎片。每天，地球的大气都被数百万的流星和微型度量击中。大多数人永远不会到达表面，因为它们是由于穿过大气的摩擦而产生的强热。很少有一个流星体足够大，可以通过大气中的下降生存并到达固体地球。如果这样做，则称为陨石。
特刊：人工智能与工程设计
几十年来，人工智能 (AI) 一直在工程设计中占据重要地位。虽然工程设计的理论、方法和工具在此期间取得了重大进步，但仍然存在许多重大挑战。人工智能的现代进步，包括捕获、存储和分析数据的新策略，有可能以多种方式彻底改变工程设计流程。本期特刊的目的是整合最近的研究活动，利用现有或新的人工智能方法来提高工程设计知识和能力。在构思本期特刊的过程中，我们确定了工程设计和人工智能研究领域之间的三个核心接口：（1）在工程设计方法中直接利用人工智能方法，（2）受工程设计中出现的独特挑战启发创建新的人工智能能力，以及（3）创建和分析专为工程系统设计量身定制的设计方法，其中系统本身使用人工智能，例如自动驾驶汽车。本期特刊中包含的各种研究文章都集中在第一个主题上：通过使用人工智能提高工程设计能力。虽然这些文章对设计研究文献做出了令人兴奋的贡献，但仍存在着重要机会来更充分地探索剩下的两个界面，理想情况下是通过更加统一的跨学科努力。在编写这篇社论的过程中，我们认识到工程设计与人工智能之间的第四个界面：具体来说，研究如何将人工智能用作开展工程设计研究的越来越强大的工具，例如直接用于研究活动（例如，实验计划或从人类设计师那里收集信息）的人工智能工具，而这些工具不一定是设计的系统或设计方法的一部分。本期特刊出现了两组明确的主题。第一组从工程设计研究和设计过程的角度表达。第二组则按照人工智能方法进行组织。我们以这种方式组织这些主题，部分是为了促进人工智能和工程设计研究界之间的更清晰的沟通，并实现解决悬而未决的问题所需的富有成效的合作。稍后，我们将讨论人工智能与工程设计之间的关系，然后阐明本期特刊中的两组主题。最后，提出了推进该领域跨学科研究的愿景，包括有前途的研究主题的初步概述。
人类与人工智能：复杂工程设计过程中数据驱动的实时流程管理方法
事实证明，管理团队的设计过程可以大大改善解决问题的行为和最终结果。自动化此活动为提供干预措施提供了重要机会，这些干预措施可以动态适应团队的状态，从而获得最大的影响。在这项工作中，创建了一个人工智能 (AI) 代理来实时管理工程团队的设计过程，跟踪多学科团队在复杂设计和路径规划任务期间的行动和沟通特征。团队也被置于人类流程经理的指导之下，以便进行比较。至于结果，在两种管理类型下，团队的表现同样出色，而 AI 管理的团队的表现趋于更出色。管理者的干预策略和团队对这些策略的看法也被探讨，揭示了一些有趣的相似之处。人工智能和人类流程管理者都主要关注基于沟通的干预，尽管在团队角色之间干预的分配上开始出现差异。此外，团队成员认为人工智能和人类管理者的干预同样相关且有帮助，并相信人工智能代理对团队的需求同样敏感。因此，总体结果表明，本研究中引入的人工智能管理代理能够匹配人类的能力，显示出自动化管理复杂设计流程的潜力。[DOI：10.1115/1.4052488]
二维原子量子缺陷的工程设计和探测...
图 5：(ad) 先进的扫描探针，可在空间、能量和时间上实现终极分辨率。(a) 尖端功能化（例如 CO）可提高横向分辨率。(b) STM 发光可研究原子尺度上的光与物质相互作用。(c) 带有自旋极化尖端的 ESR-STM，可探测具有 μeV 能量分辨率的自旋流形。(d) 泵浦探测 THz-STM，可探测激发光谱的时间动态。(ei) 点缺陷（蓝色球体）横向位置控制的可能概念。(e,f) 合成自组织，例如沿域边界 (e) 或使用明确定义的纳米片 (f)。(g) 使用电子（左）或离子束（右）进行原子操控。(h) 通过扫描探针尖端进行原子操控，移动表面原子/分子并将其固定/植入宿主基质中。 （i）尖端诱导的化学处理的二维材料的解吸，暴露悬空键（红色）作为掺杂剂的锚点。
生物医学工程设计日目录
马凯特大学和威斯康星医学院的生物医学工程系致力于为学生毕业后的职业和个人生活做好准备。本科生可以专攻生物力学、生物电学或生物计算机工程。除了工程、数学和生命科学课程外，学生还必须在大一完成几项设计挑战，并在大四完成为期一年的基于项目的顶点设计课程。学生将培养团队合作技能，了解行业中使用的产品开发流程，并了解医疗器械设计的独特要求和限制。他们考虑法律和监管问题，在适用的情况下使用标准，进行经济分析，并了解医疗器械的包装、灭菌和测试。需要几个与行业中使用的项目交付成果类似的项目交付成果。这种顶点设计体验为学生提供了成为医疗器械公司、临床工程部门或学术研究实验室的有效贡献成员所需的知识基础和技能，并为客户创造价值。
船舶操控台控制界面人机工程设计标准研究
控制器等方面提出了工效学设计要求。 从国外组织来看，国外涉及船舶驾驶室操控界面的标准主要包括：国际海事组织IMO 于2000 年制定的标准《船桥设备和布局的工效学指南》（ MSC/ Circ.982 ） [16] ，内容涉及船桥（包括驾驶室）布置、 作业环境、工作站布置、报警、控制界面、信息显示、 交互控制等7 个方面的驾驶室人机界面设计要求。国际海上人命安全公约SOLAS 于2007 年制定的标准《船桥设计、设备布局和程序》（ SOLAS V/15 ） [17] ， 内容涉及驾驶室功能设计、航海系统及设备设计、布置、船桥程序等，其显着特点是对于驾驶室团队管理作出相关要求，包括船桥程序、船员培训等。 从各个国家来看，美、英等西方国家在军事系 统工效学方面的研究已具有较大的规模，也制定了 一系列军用标准。美国军方军事系统的人机工程学设计准则包括“ 人机工程系统的分析数据” （ MIL.H.sl444 ） [118] ， “ 军事系统人机工程学设计准则” （ MIL.STD.1472F ） [19] ，以及1999 年修订的“ 人机工程过程和程序标准” （ MIL.STD.46855A ） [20] 。 MIL-STD-1472 的第一版发布于20 世纪60 年代（ 1968 年），在第二次世界大战期间，当时各交战国竞相发展新的高性能武器装备，但由于人机界面设计上的不合理，人难以掌握这些新性能的武器，导致发生了许许多多事故。因此，二次大战结束后，首先美国陆航部队（以后成为美国空军）和美国海军建立了工程心理学实验室，进行了大量的控制器、显示器等的人因素研究，获得了大量的数据，并开始将这些研究成果汇编成手册或制订成各种有关人类工程学的标准或规范。 MIL-STD-1472 就是在这样的时代背景下产生 的。该标准是为军用系统、子系统、设备和设施制定通用人类工程学设计准则，由美国陆军、海军和空军等多个单位评审，美国国防部批准，并强制性要求美国国防部所有单位和机构使用，具有较广泛的影响。 该标准在控制 - 显示综合和控制器章节有针对控制器 通用设计规则的阐述。 美国在船舶人机工程领域的投入力度也较大，不但开展了一系列的船舶人机工程专项试验，而且颁布了多项船舶人机工程设计标准和文件，主要侧重于研究人机环境对船舶的战斗力的影响。其中， ASTMF 1166—88 海军系统装备和设施的人因素工程设计标准是一个通用型标准，涵盖了控制、显示和告警、楼梯和台阶、标识和计算机、工作空间布局等海军设计的所有元素[21 ] 。 英国国防部于2005 年组织建立的船舶SRDs 系统，对船舶人机界面涉及的多方面问题进行梳理和整合，将人机界面研究作为船舶系统设计的一个重要环节，以提高人机界面设计在船舶项目中的优先级别。 英国国防部 2009 年的 MARS 项目计划，将早期人机 界面设计干预纳入到舰艇设计系统中，并委任专业公
工程设计中的人工智能与机器学习
全球工程服务市场预计将从 2020 年的 8304.8 亿美元增长到 2021 年的 9380 亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为 12.9%。增长主要是由于公司重新安排运营并从 Covid19 的影响中恢复过来，此前 Covid19 导致了限制性遏制措施，包括社交距离、远程工作和商业活动关闭，从而带来了运营挑战。预计到 2025 年，市场规模将达到 11672.1 亿美元，复合年增长率为 5.6%。预计工程服务市场将受益于发达国家和发展中国家的稳定经济增长。国际货币基金组织（IMF）预测，2019年和2020年全球实际GDP增长率为3.7%，2021年至2023年为3.6%。这一趋势主要由亚洲和非洲地区推动。根据报告，到2030年，亚洲将占全球中产阶级人口的66%。例如，印度IT-BPM行业在2017财年增长了7.7%，软件产品和工程服务达到250亿美元。展望未来，亚太和西亚地区有望成为工程服务、设计、动画和图形设计行业增长最快的市场。印度和中国等发展中国家已开始吸引外国投资来改善其基础设施。这主要是由于互联网普及率提高、人口增长和经济活动增加。工程公司缺乏质量控制和安全问题可能会阻碍工程服务市场的增长。施工活动中的缺陷或故障会导致高昂的成本。这些小缺陷会导致重建，从而使设施运营受损。成本增加和延误是效率低下的结果