Пара новых вычислительных методов, разработанных командой исследователей из Массачусетского технологического института (MIT), Университет Торонто и Adobe Research, делает первые шаги к автоматизации дизайна динамических механизмов позади этих движений. Их методы производят моделирования, которые соответствуют реальным поведениям гибких устройств по ставкам на 70 времен быстрее, чем ранее возможный и обеспечивают критические улучшения точности моделируемых столкновений и восстановлений.
Эти методы тогда и быстры и достаточно точны, чтобы использоваться, чтобы автоматизировать процесс проектирования, используемый, чтобы создать динамические механизмы для скачка, которым управляют.Команда представит их методики и следует из их статьи, «Осведомленное о динамике Числовое Огрубление для Дизайна Фальсификации», на конференции 2017 года SIGGRAPH в Лос-Анджелесе, 30 июля до 3 августа. SIGGRAPH высвечивает самые инновационные результаты в исследовании компьютерной графики и интерактивных методах во всем мире.
«Это исследование – новаторская работа в применении методов компьютерной графики к реальным физическим объектам с динамическим поведением и контактом», говорит ведущий автор Десаи Чен, кандидат доктора философии в Лаборатории Информатики и Искусственного интеллекта MIT (CSAIL). «Методы мы развивались открытый дверь в автоматизацию дизайна очень динамических, стремительных объектов».Среди соавторов Чена Дэвид И.В.
Левин, доцент в Университете Торонто; Войцех Мэтузик, адъюнкт-профессор электротехники и информатики в MIT; и Дэнни М. Кауфман, старший научный сотрудник из Adobe Research.Важные шаги вперед в вычислительном дизайне, физическом моделировании и быстром производстве позволили фальсификацию объектов с настроенными физическими свойствами – такими как скроенные кроссовки, сложное протезирование и мягкие роботы – в то время как исследование компьютерной графики видело быстрые улучшения и полезные действия в создании востребованной анимации физики для игр, виртуальной реальности и фильма. В этой новой работе команда стремится объединять эффективность и точность, чтобы позволить моделирование для фальсификации дизайна и точно моделировать объекты в движении.
«Цель состоит в том, чтобы принести физические правила виртуальной реальности намного ближе к тем из фактической действительности», говорит Левин.В исследовании команда обращается к проблеме с моделированием упругих объектов, поскольку они сталкиваются – создание вещей, достаточно точных, чтобы соответствовать действительности и достаточно быстро автоматизировать тот процесс проектирования. Попытка создать такие моделирования в присутствии контакта, воздействия или трения остается отнимающей много времени и неточной.
«Очень важно разобраться в этой части, и, до сих пор, наши существующие машинные коды имеют тенденцию ломаться здесь», говорит Кауфман. «Мы понимаем, что, если мы делаем дизайн для реального мира, у нас должен быть кодекс что правильно вещи моделей, такие как быстродействующее подпрыгивание, столкновение и трение».Исследователи демонстрируют свои новые методы, Dynamics-Aware Coarsening (DAC) и Boundary Balanced Impact (BBI), проектируя и изготовляя механизмы, которые щелкают, бросают и перепрыгивают через препятствия. Их методы выполняют моделирования намного быстрее, чем существующие, современные подходы и с большей точностью когда по сравнению с реальными движениями.DAC работает, уменьшая степени свободы, количество ценностей, которые кодируют движение, чтобы ускорить моделирования, все еще захватывая важные движения для динамических сценариев.
Это находит самые грубые петли, которые могут правильно представлять ключевые формы, которые будут приняты динамикой и соответствуют свойствам материала этих петель непосредственно к зарегистрированному видео эксперименту. BBI – метод для моделирования поведения воздействия упругих объектов. Это использует свойства материала для гладко скоростей проекта около мест воздействия, чтобы смоделировать много ситуаций с воздействием реального мира, таких как воздействие и восстановление между мягким печатным материалом и столом, например.Команда была вдохновлена потребностью в более быстрых, более точных средствах проектирования, которые могут захватить точные моделирования упругих объектов, подвергающихся деформации и столкновению – особенно на высоких скоростях.
Эти новые методы могли, в будущем, быть применены к дизайну робототехники, разработав роботы, поскольку они все больше и больше берут подобные человеку движения и особенности.«Этот проект – действительно первый шаг для нас в требовании у методов для моделирования действительности», говорит Кауфман. «Мы сосредотачиваемся на требовании у них для автоматического дизайна и исследования, как эффективно использовать их в дизайне.
Мы можем создать красивые изображения в компьютерной графике и в анимации, давайте расширим их метод на фактические объекты в реальном мире, которые полезны, красивы и эффективны».