Lidští konstruktéři se dnes již bez pomoci počítače neobejdou. Specializovaný software dokáže relativně snadno a rychle zvládnout úkoly, se kterými by si člověk poradil jen obtížně. Například upravit návrh konstrukce tak, aby výrobek byl co nejlehčí, a přitom splňoval dané požadavky na pevnost či v dalších parametrech. Díky modelování se šetří čas, ale také je možné vyrábět méně prototypů. Počítačové modelování dnes prostě je důležitou součástí konstruktérské práce, ale samozřejmě není samospásné. Jeho role se ovšem může měnit a význam růst. Třeba i proto, že jeho užitečnost je omezena výkonem počítačů. Může se tak využít třeba k důkladné kontrole nějakého menšího komponentu, či naopak méně důkladné kontrole celé konstrukce. Ale s tím, jak výkon počítačů roste, bude se tato hranice posouvat a „umělá inteligence“ (tento termín ovšem používáme velmi volně) reálně dokáže navrhovat celé složité objekty či stroje. Co to bude znamenat? Přinese to něco nového? Můžeme se těšit na nové, nečekané a na pohled odvážné návrhy „z pera“ počítače? Odpověď na tyto otázky se pokusila naznačit skupina dánských odborníků v časopisu Nature. Niels Aage s kolegy z Technické univerzity u Kodaně si zajistili výpočetní čas superpočítače Curie v Bruyères-le- -Châtel poblíž Paříže, aby jim od základu vymodeloval celé 27 m dlouhé křídlo Boeingu 777. Tým začal s obrysem budoucího křídla optimalizovaným pro maximální vztlak a minimální tah a rozdělil jej na 1,1 mld. 3D pixelů čili „voxelů“. Dnes se podle autorů v praxi obvykle pracuje s návrhy řádově v milionech voxelů (či méně, samozřejmě) a jde tedy výrazný skok vpřed. Každý simulovaný „voxel“ měl velikost řádově v desetinách milimetru (ne všechny byly stejně veliké). Počítač nesměl hýbat s pevnou svrchní vrstvou křídla, které bylo navrženo aerodynamicky optimálně pro daný účel, s vnitřními prvky si mohl „hrát“ podle libosti. Algoritmus nejprve simuloval rozložení sil v komponentu při různé zátěži a tuto analýzu bez lidského zásahu několiksetkrát opakoval. Při každém opakování návrh vylepšoval, takže jde o iterativní proces, který na pohled v mnoha ohledech připomíná evoluci – jen díky tomu, že jednotlivé mezistupně se nemusejí fyzicky vyrábět, jde o proces velmi výrazně rychlejší. (A na rozdíl od evoluce také má jasný cíl v podobě vytvoření jednoho určitého návrhu, zatímco evoluce podle dnešních představ pouze slepě vyhledává varianty genů s nejlepší schopností přežití do dalších generací.) Výsledná podoba návrhu se od dnes běžně vyráběných křídel liší již na pohled – tedy pokud nahlédnete dovnitř. Uvidíte složité, organicky působící tvary, které připomínají snad křídelní kosti ptáků či pletivo rostlin. Nosné konstrukce na náběžné hraně křídla zase vypadají jako vnitřní struktura zobáku. Křídlo má stejnou tuhost jako křídlo běžného Boeingu 777, ale podle údajně opatrného odhadu autorů má o 2–5 % nižší hmotnost. V praxi by to byla váhová úspora v řádech stovek kilogramů, která s sebou nese zase úsporu desítek a možná i několika stovek tun paliva za rok. Což není na pohled mnoho, ale jde pouze o křídla, navíc v průmyslu s tak nízkými maržemi, jako je letecká doprava, by to pro dopravce byla zajímavá čísla – řekněme ovšem rovnou, že v praxi nedosažitelná. Za prvé, návrh má daleko k dokonalosti a rozhodně ho nelze považovat za finální. Autoři nechali počítač modelovat zatížení jen pro některé případy a křídlo není zcela vybaveno plnou mechanizací. Také není připraveno na výrobu a v praxi bývají rozdíly mezi optimalizovaným návrhem a konečnou podobou připravenou k výrobě často veliké. V podobě navržené počítačem je také křídlo nevyrobitelné, tedy alespoň dnešními metodami. Do budoucna se to může změnit, protože využívání 3D tisku je v letecké výrobě podle všeho stále sílícím trendem. Podobně podrobné simulace jsou opravdu novou „hračkou“ a zatím jsou kvůli výpočetní náročnosti i obtížím s přípravou dobře vyladěných algoritmů notně nedokonalé. Ale existuje celá řada metod, jak běh softwaru optimalizovat, výkon počítačů nejspíše také nadále poroste, a tak je těžké dnes určit, kam tento obor dospěje. Postup by se samozřejmě mohl použít také u jiných komplexních návrhů a výsledky v některých případech mohou být třeba ještě zajímavější. Aage pro časopis Nature navrhuje například kontrolu konstrukce budov v zemětřesných zónách. V tomto případě ovšem nejde ani tak o praktickou použitelnost, ale o inspiraci pro konstruktéry, ať už stávající, či budoucí (i proto autoři využitý kód dávají k dispozici na https://github.com/topopt/ TopOpt_in_PETSc). Rozvoj umělé inteligence ve všech podobách se dotkne i práce konstruktérů, o tom lze jen těžko pochybovat. Také je asi zbytečné mluvit o tom, že by „počítače“ lidské odborníky plně, nebo z velké části nahradily. (Už i proto, že podrobnější audity ukazují, že velkou součástí jejich práce je i jednání s dalšími lidmi, byť si to málokdo sami uvědomují.) Časem se ale velmi snadno může ukázat, že počítače se stávají stále zajímavějšími a cennějšími partnery, kteří přicházejí s vlastními „nápady“, jež se od těch lidských zásadně liší – už i proto, že k nim počítač bude docházet postupy, které lidský mozek jednoduše nedokáže napodobit. Historie nám napovídá, že taková změna nepřijde tak úplně přes noc a bude probíhat dlouhé roky, protože se jí musejí přizpůsobit nejen lidé, ale také například výrobní infrastruktura. Pokud však přijde, „organická“ křídla mohou být tím nejméně zajímavým.
