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データ駆動型・説明可能AIで切り拓くハイパージェネレーティブデザイン

Research Project

Project/Area Number 23K28370
Project/Area Number (Other) 23H03681 (2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023)
Section一般
Review Section Basic Section 90010:Design-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

藤田 喜久雄  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10228992)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野間口 大  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90362657)
矢地 謙太郎  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90779373)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywordsジェネレーティブデザイン / デザイン言語 / 深層生成モデル / 説明可能なAI
Outline of Research at the Start

本研究の概要は、大量の造形をデータとみなした上で、それらをデータ駆動型AI技術の活用により部分集合に分類し、そのような集合への切り分けを特徴付ける概念を抽出し、さらに、造形と意味を関連付けている個別のデザイン言語の背後に潜んでいる普遍的な体系との照合を通じて、各造形の意味を明示的に説明できるようにして、造形と意味が対になったかたちでデザインを提示できる次世代型のジェネレーティブデザイン、ハイパージェネレーティブデザインの枠組みを提唱する研究である。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、大量の造形をデータとみなした上で、それらをデータ駆動型AI技術の活用により部分集合に分類し、そのような集合への切り分けを特徴付ける概念を抽出し、さらに、造形と意味を関連付けている個別のデザイン言語の背後に潜んでいる普遍的な体系との照合を通じて、各造形の意味を明示的に説明できるようにして、造形と意味が対になったかたちでデザインを提示できる次世代型のジェネレーティブデザイン、ハイパージェネレーティブデザインの枠組みを提唱することを目的としている。
枠組みとしての基本的な構想は、以下のようなものである。まず、造形の問題として、トポロジー最適化などの方法を用いることを前提に、所定の領域内のボクセル(2次元の場合はピクセル)の有無を設計変数、機能面や意匠面での評価指標を目的関数とする多目的最適化問題の定式化を構成する。その際、評価モデルには有限要素法などを用いる。特徴の抽出では、定式化での明示的な指標に限らず、汎化デザイン言語を参照しながら、モデルに内在している各種の評価指標の中から部分集合への分割を説明する関係式を抽出する。意味解釈では、そのような関係式に含まれる指標の支配関係を汎化デザイン言語における概念の類概念としての上下関係を参照しながら、各部分集合を規定している類概念の支配関係を特定することにより、各部分集合の意味を解釈する。一連の操作にあって、造形の問題を定式化するに際して、評価指標の意味するところを体系的に汎化デザイン言語における類概念に結び付けておき、それらの関係のもとで特徴抽出と意味解釈での処理を行う。
以上のもと、研究の具体では、基盤となる枠組みについての検討と複数の具体的な事例での検討について、相互に関連付けながら、取り組んできている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題の根幹となる基本的な枠組みに対して、予備的な検討を進めてきた橋梁構造の設計における意味の抽出に関して、ジェネレーティブデザインの系譜や動向を精査していくことなどを通じて、その理論的な論点を明確にしていくことを通じて、その精緻化に取り組んだ。また、タイヤのトレッドパターンのデザインにおいては、物理的な性能指標に加えて、感性面での評価に関わる内容を具体的な指標として処理可能なものにするべく、その評価にかかる記載をデザイン例に対する説明文書に求め、そのような記述から抽出される情報をデータ駆動型のトレッドパターン最適化法で加味できるようにするべく、検討を進めた。そのほか、乱流場の分流管システムの分岐パターン生成に関しては、トポロジー最適化により得られる解候補を形状最適化により精緻化するに先立ち、パターンの特徴付けの手法を活用することを通じて、目的とする枠組みを活用していく上での指針を拡大した。

Strategy for Future Research Activity

従来から検討を進めてきた橋梁構造の設計における意味の抽出に関して、その精緻化を進めた結果を受けて、基本的な枠組みを体系的なものとして整備する。また、タイヤのトレッドパターンのデザインにおいて、特徴抽出と意味の解釈の部分について、既存のデザイン例に対する説明文書から造形と意味の関連性を抽出しつつ、相互の関係を前提とした新規パターンのジェネレーティブデザイン法を開発していく。そのほか、ハイパージェネレーティブデザインの意義と効果がより具体的に現れるデザインの例題を探索して、その問題の理解と造形に向けた定式化を進めるとともに、ジェネレーティブデザイン法の展開に取り組んでいく。さらに、得られた成果を順次取りまとめて学会発表や論文投稿を行っていく。

Report

(1 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Presentation] 幾何学的特徴に着目した意匠評価を組み込んだタイヤトレッドパターンのデータ駆動型トポロジーデザイン2023

    • Author(s)
      熊谷道晴, 今村和輝, 矢地謙太郎, 山﨑慎太郎, 藤田喜久雄
    • Organizer
      第28回計算工学講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 分流器の最適設計のための初期形態創成を目的としたデータ駆動型トポロジーデザイン2023

    • Author(s)
      浦田一矢, 津本燎, 矢地謙太郎, 野間口大, 藤田喜久雄
    • Organizer
      第28回計算工学講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of Data-Driven Topology Design to Optimal Design of Turbulent Flow Distributors2023

    • Author(s)
      Ryo Tsumoto, Kazuya Urata, Kentaro Yaji, Yutaka Nomaguchi, Kikuo Fujita
    • Organizer
      The 15th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ジェネレーティブデザインが導く多様な代替案からのコンセプト抽出とその課題2023

    • Author(s)
      津本燎, 浦田一矢, 野間口大, 矢地謙太郎, 藤田喜久雄
    • Organizer
      第33回設計工学・システム部門講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Book] 設計論 - 製品設計からシステムズイノベーションへ -2023

    • Author(s)
      藤田喜久雄
    • Total Pages
      494
    • Publisher
      コロナ社
    • ISBN
      9784339046847
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2023-04-18   Modified: 2024-12-25  

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