原创《从计算机辅助设计到AI辅助设计，CAD这个名字也许要改写了》
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撰文/ 丁海骜
了解工业软件起源的人,都知道,所谓的CAD实际上是Computer Aided Design（计算机辅助设计）的缩写.这个名字在很大程度上,定义了计算机在设计——这个完全源自人类灵感的工作——过程当中的从属地位.但是现在,这种情况正在发生改变.
“当计算能力有限的时候,你的设计软件来设计什么,你决定什么时候做模拟仿真检验设计成果；当计算能力无限,可以把整个过程颠倒过来,我们可以不再基于设计来进行模拟仿真,也不再是只在设计当中才能进行模拟仿真,而是通过模拟仿真来发现理想设计方案.”李卉,来自欧特克公司应用研究实验室的首席研究工程师,在2017 欧特克AU 中国“大师汇”现场的演讲当中,为在场的工程师们描绘了一幕利用AI 完成设计的未来图景.
从CAD 到CID
事实上,去年年初,欧特克就曾经展示过一种被融入了AI 技术的设计工具,“衍生式设计”.当时,结合三维打印的技术,欧特克还与荷兰艺术家 Joris Laarman 合作,在阿姆斯特丹的Herengracht 运河上架设了一座用于行人的金属桥梁.近来,欧特克又在探索如何通过衍生式设计所能生成的接近自然状态的复杂座椅结构,来为飞机减重.
用一句话解释衍生式设计：就是基于最初的设计需求,利用人工智能的算法和基于云计算的无限计算能力,由计算机系统生成数以千计的设计方案,最终由人再来选择确定最终的设计方案.
例如设计一把椅子,设计人员只需要告诉系统：对于椅子承重要求、尺寸要求、材料要求……系统立刻就可以提供出数以千计的设计方案,设计人员只需要选择就好了.
这显然与传统的工程师利用设计软件完成产品设计的过程是有区别的.最大的区别也许在于人类与计算机在设计过程当中地位的微妙改变：计算机的价值再次被放大——虽然最后的决策权还在人类手中,但是计算机系统能够发挥的空间和便捷被拓展到了可以参与设计方案的制定.这当然不仅仅是效率得到提高这么简单,很大程度上,此时的设计软件,本身已不再是工具,甚至不再需要操作者掌握任何的经验和技巧,系统自身的功能和学习能力,替代了设计师的日积月累.
如果到这里,你已经开始觉得AI 技术的加入,正在改变了CAD 本身,将Computer Aided Design 改写成CID（Computer independent design）,其实,这还仅仅是一个开始.
“不久前,欧特克多伦多的团队乔迁新楼,我们就做了这样一个实验,利用衍生式设计完成楼面设计.”经历了一年多的时间,衍生式设计实际上正在表现出无限的进步空间.李卉强调其不仅仅能够完成几何结构的综合,它已经开始学会理解更加无限复杂化的事物,“比如人的需求”.
在欧特克多伦多的办公室规划当中,衍生式设计不仅要满足所有员工对办公场所的偏好、工作习惯、露面的建筑面积、固定位置等硬性设计需求,而且还要实现减少干扰因素、最大化窗口视野、优先考虑人际交往关系等以往被明确认为只有人才能“思考”的设计目标.最终,衍生式设计找到了一个兼顾所有人需求的公平的解决方案.“以往我们是下指令,设计工具执行指令,但是现在这种关系已经演变成适应性、自适应性关系.”当设计师与设计工具之间,不再是用户和工具的关系,事实上双方在设计过程中的作用就已经很难再有明确的界限.
这里不容忽视的一点是：欧特克结合AI 技术推出的全新设计方式,要依赖于全新的生产加工方法.例如最初阿姆斯特丹的铁桥项目,就是依赖三维打印技术这一新的加工方法——这也是笔者迄今为止看到的将三维打印应用到设计系统,并最终改变设计方法最成功的思路.真不难理解,因为如果没有全新的加工制造方法,结合了AI 的衍生式设计则依然需要考虑加工方式和装配流程,依然需要保证设计出的零部件符合工艺规范,那么实际上由系统结合AI设计出来的产品,与人类根据经验设计出的作品,相差也不会太远.正是由于新兴加工方式的出现,才使得基于AI 的衍生式设计彻底摆脱了加工的桎梏,才能真正得以“天马行空”,肆意创造出一种来自计算机的设计逻辑.
这并不意味着加工制造过程被排除在AI 系统之外.事实上,在欧特克的规划当中,无论是加工制造还是传统意义上的仿真,都将被融合入更多的AI 和机器学习的特征.而且其定位也不仅仅是工具和产品层面.在专注于打造中国无限制机器人格斗赛事的极战体育公司技术负责人王涵看来,未来的产品打造首先一定要足够智能化,其次基于人工智能的虚拟仿真,将极大程度地帮助公司在产品试错阶段就发现问题,降低成本.
欧特克公司应用研究实验室里,有一个大名鼎鼎的Bishop 机器人项目.这并非是针对某一类工业机器人的编程工具,恰恰相反,欧特克希望能够通过引入AI 技术,改变以往通过编程操控机器人的方式,而是给予机器人更多的学习能力,使之能够在一个统一的平台,实现机器人之间的“交流”,以及机器人与人的“交流”.
“我们力求使用同样一个软件、同样一个交互模式可以跟所有这些不同的牌子的机器人来非常容易地交互,你觉得会不会有意思？”在接受笔者采访时,李卉强调,目前欧特克公司应用研究实验室正在做的一件事,就是在研究将现有的软件（例如Stingray）用于机器人,从而为机器人构建一个属于它们的模拟仿真世界.然后,通过AI 和机器学习的手段,使机器人能够具有某种将虚拟和现实联系起来的能力：“我们机器人与其他机器人没有什么区别,但是我们并没有把它锁在工具间,而是给它安装眼睛,让他看到适应周围环境.我们不再需要产品手册或者是传统编程,而是借助VR 进入它的世界,机器人同样也可以通过观察我们来学习.”李卉强调这是一台“具有好奇心机器人”,因此随着其“智力”的自然发展,Bishop 将最终具有主动对周边环境做出反应,并给予回应的能力,从而实现从设计到仿真和生产加工的全部过程,且整个过程是由计算机系统自适应完成.
从技术到商业
事实上,无论是AI 还是机器学习,或者衍生式设计,这些事物都处于他们发展的初期的阶段,这些面向未来的改变所产生的影响还称之为初露端倪.笔者在此更想讨论的是：作为在1982 年率先推出AutoCAD 这样一个到目前为止最为普及的CAD 工具的公司,在业界普遍认为CAD 无论是功能还是性能,都已经触到天花板的今天,欧特克至今依然保有热情,将更多新兴技术以一种创新的方式注入传统领域,并从逻辑上去逐渐实践,不应被仅仅理解为一种宿命式的技术轮回,更多地,是一种对已知未来的长期投入,以及从技术层面,对现有商业模式的积极响应.
早在2014 年10 月举行的欧特克投资者日上,欧特克的管理团队就宣布将转变公司的商业模式：将逐渐停止销售永久授权许可,率先将商业模式转到“Subscription 固定期限的使用许可”的方式来提供产品和服务.2015 年初,欧特克中国正式公布了这种改变的时间表：自2016 年2 月1 日起,进入过渡期,届时,大多数桌面软件产品的新坐席仅通过购买Desktop Subscription 合约方式提供.到2016 年8 月1 日,欧特克中国宣布完成此过渡.
与行业内企业类似规模的公司相比,欧特克几乎是一种决绝的态度,与自己过去熟悉的辉煌告别,也相当于在向整个行业的商业模式发起一次挑战.
“我们现在正在转型的过程之中.一般来说,这种业务转型的模式会对我们的各种业绩指标产生影响,包括我们的业绩、利润都会在短时间之内出现下滑.但是现在一年过去了,我们发现实际的情况比我们的预期要好.”出席本次“大师汇”的Steve Blum, 欧特克公司全球销售与服务高级副总裁在接受记者采访时,虽然未透露具体的数字,但是强调对“连续六个季度的实际业绩超出预期”的结果表示满意,同时指出,如果“按年度的同比来看,采用固定期限使用许可证的数量是在不断上升的”.
事实上,在2015 年初,笔者曾经在一次采访当中,与欧特克中国区的高层讨论过这种改变对中国市场可能带来的影响,其中,最大的担忧,是将原本可以拥有的软件改成租用,对于用户来讲,无论是消费习惯还是财务制度,是否能够接受和支持.而时至今日,在欧特克公司大中华区总经理李邵建看来,“中国的客户对于固定期限使用许可的接受度远远超过我们的想象,我们的转型也比我们想象的更加顺利.”这一点也许可以从欧特克中国市场持续的领先的业务数据可以得到印证.
而随着业务模式的转变,欧特克与市场和用户的互动模式也在发生一些调整.欧特克公司亚太地区全球销售与服务高级副总裁Patrick Williams 尤其强调了这一点.在他看来,随着整体业务模式的转变,欧特克除了对销售团队进行重组,按照不同的行业进行细分,而且基于这样一种全新的业务架构,其对于服务本身的关注也越来越成为欧特克保持市场领先的关键.“在十年中,欧特克在不断成长,不断成熟.十年过去了,现在,任何一个客户,他们首先会考虑：我们是不是能提供他们需要的服务.”
写在最后
对于所有身处工业软件领域的系统提供商来说,在支持各个领域的企业实现业务转型的同时,其实际上自身也面临巨大的转型压力：如何找到下一个成长周期的接续点,无疑是一个只有自己才能给出答案的问题.
欧特克所实践的,是商业模式和技术的同时转型：以往,从制造业,到工程建设业,再到传媒娱乐行业,欧特克利用自身对技术和产品的苛刻要求,实现了用户行业的跨越；如今,他依然试图通过对技术和应用的持续投入,来保障自身商业模式转型的成功.欧特克希望验证：也许一类软件的名字会因为所采用技术的不同而改变,但是在IT 甚至科技领域当中,对技术的持续关注和引领,将是一个系统提供商不变的生存法则.
辅助设计论文参考资料：
归纳总结：此文是关于辅助设计方面的大学硕士和本科毕业论文以及计算机辅助设计和AI辅助设计和改写相关辅助设计论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
