Стеклянные фасады могут быть невероятно красивыми, особенно если они имеют необычную вогнутую или выпуклую форму. Но при этом традиционные методы строительства очень дороги. В наше время стекла обычно изготавливаются методом горячей гибки на производстве, когда стекло нагревается и формуется с помощью пресс-формы или специальных станков. Холодногнутое стекло - более дешевая альтернатива, при которой плоские стекла изгибаются и прикрепляются к рамам непосредственно на строительной площадке. Однако, учитывая хрупкость материала, придумать форму, которая будет эстетически приятной и удобной для изготовления, является весьма сложной задачей.
Программное обеспечение, созданное командой ученых из Австрии, позволяет пользователям интерактивно управлять дизайном фасада и получать визуальную картинку и сведения о возможности изготовления стеклянных панелей - очень удобный способ воплощения задумок дизайнера. Программное обеспечение основано на глубокой нейронной сети. Помимо того, что пользователи могут сами интерактивно редактировать дизайн, программа может автоматически оптимизировать дизайн для лучшего результата. Программное обеспечение и результаты исследований уже были представлены на SIGGRAPH Asia 2020 в декабре 2020 года.
Гнутое горячим способом стекло использовалось с XIX века. Несмотря на это до настоящего времени этот процесс остается непомерно дорогим, а транспортировка гнутого стекла сложна и трудоемка. Альтернатива - холодногнутое стекло - была разработана около десяти лет назад. При этом множество несомненных плюсов: дешево в изготовлении, легко транспортировать, а геометрическое и визуальное качество было лучше.
Проблема заключалась в том, что проектирование фасадов из холодногнутого стекла представляет собой серьезную вычислительную проблему. Более того, использование компьютера с традиционными вычислительными методами для получения напряжений и форм каждый раз при внесении изменений займет слишком много времени, чтобы их можно было использовать.
Включение новой технологии
Так была поставлена цель - создание программного комплекса, который позволил бы пользователю редактировать поверхность, получая в режиме реального времени информацию о форме изгиба и связанных напряжениях для каждой отдельной панели.
Команда провела более миллиона симуляций для создания базы данных возможных изогнутых форм стекла, представленных в традиционном для архитектуры формате автоматизированного проектирования (САПР). Затем на этих данных была обучена глубокая нейронная сеть (DNN). Эта сеть точно предсказывает одну или две возможные формы стеклянных панелей, затем их можно использовать в фасаде, нарисованном архитектором.
Все оказалось просто! Стекло по прежнему гнут на заводе, но форму собираемых "заготовок" рассчитывают исходя из потребностей конкретного здания.