Genetisch Ontwerpen voor optimalisatie funderingsontwerp

Een nieuwe generatie ontwerp-tooling

Optimalisatie: Voor een constructeur wekenlang rekenwerk, voor een algoritme een kwestie van uren. Op basis van kunstmatige intelligentie (AI) bouwt Antea Group een nieuwe generatie ontwerp-tooling.

Wij hebben een genetisch algoritme ontwikkeld voor het automatisch optimaliseren van funderingsontwerpen en gebruiken AI bij het verbeteren van damwandontwerpen. De resultaten zijn verbluffend.

Door AI toe te voegen aan parametrisch ontwerpen zijn wij in staat om geautomatiseerd te optimaliseren. De computer kiest met AI steeds ‘slim’ een variant waarmee het parametrisch ontwerp wordt aangestuurd. Binnen één dag worden zo duizenden, steeds betere, varianten doorgerekend tot uiteindelijk het meest optimale ontwerp.

De verbeterrichting is hierbij vooraf te bepalen. Er kan gezocht worden naar het meest voordelige ontwerp, maar ook naar een ontwerp waarbij minder grondstoffen worden gebruikt, hetgeen duurzamer is.

Genetische algoritmen rekenen varianten door

Algoritmen zorgen voor een revolutie in het ontwerpproces. Vergelijk een genetisch algoritme met het fokken van schapen. Waar de mens al duizenden jaren schapen kruist om tot de maximale wolproductie te komen, is het algoritme in staat om uit elke ontwerpvariant de beste set ‘genen’ te selecteren. Een parametrisch model rekent in korte tijd honderden varianten door waarbij kunstmatige intelligentie kiest welke variant de beste input vormt voor het volgende ontwerp.

Op deze manier ontwerpen we bijvoorbeeld paalconfiguraties onder tunneltoeritten. Per toerit zijn vaak honderden funderingspalen nodig. Maar in hoeverre zijn weinig diepgefundeerde palen beter dan meerdere slanke en ondiep gefundeerde? En wat is de beste configuratie onder een moot: 4 x 8 of 5 x 7 palen? Voor een constructeur is het onbegonnen werk om alle varianten door te rekenen om tot de beste variant te komen. Onze tool slaagt hier wel in.

Inmiddels zijn we bezig om ‘Genetisch Ontwerpen’ voor nog meer toepassingen mogelijk te maken.

Géén Blackbox

Het maken van en het werken met deze algoritmen vergt diepgaande vakkennis en inzicht van constructeurs. De computer kan veel voor ons doen, maar gedegen vakkennis is daarbij onmisbaar. Hoe meer de computer overneemt, hoe beter de mens zijn vak moet verstaan om het algoritme te bouwen, te sturen en te gebruiken. Er is veel vakkennis nodig voor uiteindelijk een beheerst proces. Herleidbare constructieve veiligheid blijft immers het belangrijkste eindresultaat.

De toekomst van ontwerpen

Het gebruik van algoritmen stelt ons in staat om ontwerpoptimalisaties te realiseren die menselijk niet haalbaar zijn. Het resulteert in een optimaal ontwerp met minimale kosten, minimaal grondstofgebruik en minimale CO₂-uitstoot.

Deze aanpak is als filosofie breed inzetbaar en op te schalen. We kunnen algoritmen trainen voor verschillende ontwerptoepassingen. De toekomst is niet zozeer de tool zelf, maar de filosofie. Hiermee groeien we door naar een 3.0-versie van ontwerpen.