【行業(yè)動態(tài)】麻省理工測試AI輔助噴氣發(fā)動機(jī)設(shè)計制造能力

導(dǎo)讀：據(jù)MIT News 7月14日報道，MIT JARVIS Challenge讓本科生在AI輔助下設(shè)計、制造并測試小型燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動機(jī)，以評估AI在高性能航空航天硬件開發(fā)中的作用。MIT燃?xì)鉁u輪實(shí)驗(yàn)室主任Zolti Spakovszky表示，AI可以顯著加速安全關(guān)鍵硬件工程，但工程判斷仍是決定性因素。

MIT News報道稱，生成式人工智能和大語言模型已經(jīng)快速改變軟件工程，但當(dāng)任務(wù)變成構(gòu)思、設(shè)計并制造噴氣發(fā)動機(jī)這類復(fù)雜物理系統(tǒng)時，AI工具是否同樣具有變革性，仍需要實(shí)際驗(yàn)證。MIT本學(xué)期開展的JARVIS Challenge正是為探索這一問題而設(shè)。

JARVIS Challenge全稱為Jet-engine AI Research and Validation Intensive Sprint，目標(biāo)是測試AI是否能夠壓縮設(shè)計、制造和測試周期，讓MIT本科生探索AI能否幫助他們更快、更好地完成工程任務(wù)。

Spakovszky表示，JARVIS挑戰(zhàn)賽表明，AI可以顯著加速安全關(guān)鍵硬件工程，但工程判斷仍是決定性差異。他說，所謂AI原生工程師并不是由使用AI來定義，而是由能否領(lǐng)導(dǎo)AI來定義，即知道何時信任、何時質(zhì)疑，以及如何把AI輸出轉(zhuǎn)化為可工作的硬件。

根據(jù)MIT News報道，參賽本科生有四周時間設(shè)計、制造、組裝并測試一臺小型燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動機(jī)，并以AI作為主要工程伙伴。任務(wù)目標(biāo)是制造一臺“JARVIS級”單轉(zhuǎn)子噴氣發(fā)動機(jī)，推力為50至100磅，使用Jet-A燃料，并完成5次每次60秒的運(yùn)行。各團(tuán)隊在設(shè)計、材料和制造方式上擁有充分自由。

共有31名學(xué)生參加，組成7支團(tuán)隊，成員來自MIT工程學(xué)院多個系別，包括從一年級學(xué)生到以高年級學(xué)生為主的團(tuán)隊。報道指出，許多參賽者起初幾乎沒有渦輪機(jī)械、可壓縮流動經(jīng)驗(yàn)，部分低年級學(xué)生甚至尚未學(xué)習(xí)熱力學(xué)。

參賽團(tuán)隊可使用MIT機(jī)加工車間和制造供應(yīng)商，以及Concepts NREC、SolidWorks和ABAQUS等商業(yè)軟件，還可使用用于表征和組裝各部件的測試臺架。團(tuán)隊還可使用MIT Parley平臺，該平臺把前沿大語言模型聚合到一個界面中。

MIT News稱，通過Parley，JARVIS項目負(fù)責(zé)人能夠直接看到學(xué)生如何使用AI工具，包括提示詞、每次提示成本、所用具體大語言模型等信息。在MIT Lincoln Laboratory、機(jī)械工程系以及Safran、Voyager Technologies和Beehive Industries等企業(yè)贊助支持下，學(xué)生基本可以無限制使用AI。

報道稱，到第一周結(jié)束時，一支團(tuán)隊退出比賽，其余團(tuán)隊已不同程度完成燃?xì)廨啓C(jī)初步設(shè)計。不同團(tuán)隊使用AI總結(jié)教材、學(xué)習(xí)設(shè)計軟件、尋找供應(yīng)商、創(chuàng)建Excel表格、回答具體問題、查找參考資料，并在不同設(shè)計決策之間進(jìn)行對比分析。

到第二周，團(tuán)隊需要開始詳細(xì)CAD設(shè)計、訂購零部件并制作燃燒室原型。MIT News稱，團(tuán)隊在這一階段開始遇到AI使用限制。Claude和ChatGPT能夠提供設(shè)計替代方案并填補(bǔ)知識缺口，但學(xué)生發(fā)現(xiàn)，幻覺、迎合性以及缺乏物理理解會削弱信心并拖慢進(jìn)度。

811 Crew團(tuán)隊成員Elizabeth Tupaj表示，AI是有用工具，擅長查找信息、幫助組織事務(wù)并寫作，但“不能做設(shè)計”。她說，當(dāng)工程師不知道發(fā)生了什么而AI處于主導(dǎo)地位時，至少以當(dāng)前AI能力而言，設(shè)計會變得不可靠。

報道提到，進(jìn)入最后幾周，決賽團(tuán)隊還遇到AI無法解決的障礙：供應(yīng)商協(xié)作。學(xué)生稱，AI搜索可以找到供應(yīng)商，但這些供應(yīng)商與團(tuán)隊沒有既有關(guān)系，也無意配合緊張時間表；真正完成交付的是團(tuán)隊已有個人關(guān)系的供應(yīng)商。

三支決賽隊伍中，只有Fast and Fractured在小型燃燒室首次試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。該隊大量使用AI進(jìn)行權(quán)衡研究和架構(gòu)比較，在沒有先前燃?xì)鉁u輪經(jīng)驗(yàn)的情況下形成可行設(shè)計。

MIT航空航天學(xué)教授Masha Folk表示，JARVIS Challenge展示了把AI輔助設(shè)計、積極主動的學(xué)生和快速實(shí)驗(yàn)文化結(jié)合起來可能實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。她提到，第一臺學(xué)生設(shè)計的燃燒室安裝到測試臺后順利點(diǎn)火、升至全功率、轉(zhuǎn)入雙燃料運(yùn)行，并在100% Jet-A燃料上保持穩(wěn)定燃燒。

到5月底，F(xiàn)ast and Fractured和811 Crew兩支高年級團(tuán)隊完成整機(jī)測試。Fast and Fractured最終完成熱試車，但由于轉(zhuǎn)子與靜止殼體發(fā)生摩擦并卡滯，試車被迫中止。811 Crew則憑借對渦輪機(jī)械和推進(jìn)概念的更多接觸獲勝，其發(fā)動機(jī)啟動成功、順利轉(zhuǎn)入Jet-A燃料，并產(chǎn)生凈推力。

報道指出，811 Crew在比賽中一直較少使用AI，更信任基礎(chǔ)知識和團(tuán)隊協(xié)作。Tupaj表示，團(tuán)隊中有人熟悉設(shè)計軟件，有機(jī)械工程學(xué)生知道如何制造部件，也有航空航天工程學(xué)生修過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)設(shè)計課程。

MIT教授Andreea Bobu表示，從JARVIS得到AI價值需要兩個條件：足夠的專業(yè)知識來判斷AI輸出并發(fā)現(xiàn)錯誤，以及足夠的好奇心在AI可能有幫助的地方使用它。她認(rèn)為，關(guān)鍵在于既有能力掌控工具，又愿意主動使用工具。

MIT News稱，這項比賽最清晰的發(fā)現(xiàn)是：工程經(jīng)驗(yàn)具有放大作用，人的因素仍然關(guān)鍵。掌握第一性原理和基本概念會形成良好工程判斷，使工程師能夠在信息不完整時做出一系列困難決策；在構(gòu)建安全關(guān)鍵物理系統(tǒng)時，人手和人的責(zé)任無法被替代。

助教Kyle Woody表示，JARVIS顯示AI副駕駛可以對工程生產(chǎn)率產(chǎn)生倍增效應(yīng)，而判斷力和第一性原理思維是團(tuán)隊之間的關(guān)鍵差異。文章同時指出，如果小團(tuán)隊在良好管理AI副駕駛的情況下可以把設(shè)計、制造和測試周期從數(shù)年壓縮至數(shù)周，航空航天領(lǐng)域的人才結(jié)構(gòu)、研發(fā)周期和競爭動態(tài)都可能受到影響。

MIT燃?xì)鉁u輪實(shí)驗(yàn)室副主任Zachary Cordero表示，JARVIS凸顯了AI在物理系統(tǒng)設(shè)計中的力量，但也表明釋放這種力量的關(guān)鍵是教育，包括課程、實(shí)習(xí)以及MIT Motorsports和Rocket Team等動手實(shí)踐。他的主要結(jié)論是，在AI時代，教育比以往更有價值。

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