懷俄明大學(xué)的一名博士生最近在圣地亞哥的美國(guó)航空航天學(xué)會(huì) (AIAA) 科技論壇上獲得了學(xué)生論文獎(jiǎng)。

正在學(xué)習(xí)機(jī)械工程的 Sarah Hankins 在 Aerospace Design and Structures Group 學(xué)生論文競(jìng)賽中獲得了 Harry H. 和 Lois G. Hilton 學(xué)生論文獎(jiǎng)。

“很榮幸我的工作能夠在這樣一個(gè)享有盛譽(yù)的研究和創(chuàng)新平臺(tái)上得到認(rèn)可，”漢金斯說(shuō)。

AIAA 科技論壇是世界上最大的航空航天研究、開(kāi)發(fā)和技術(shù)活動(dòng)。

漢金斯畢業(yè)于科羅拉多州布魯姆菲爾德的高中，面臨來(lái)自弗吉尼亞理工學(xué)院和州立大學(xué)、馬薩諸塞大學(xué)洛厄爾分校和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)等國(guó)內(nèi)外大學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)。

參賽者提交了他們論文的擴(kuò)展摘要，這些摘要由學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的個(gè)人審查，以確定是否參加會(huì)議。一旦被接受，摘要將由評(píng)委進(jìn)行評(píng)估，以確定學(xué)生論文比賽的半決賽選手。對(duì)完整的手稿進(jìn)行了評(píng)估，以選擇剩余的決賽入圍者。最后一輪評(píng)審基于預(yù)先錄制的演示文稿，獲勝者是從手稿和演示文稿的綜合得分中選出的。

Hankins 的論文題為“從生成式設(shè)計(jì)框架中獲得的用于大小和拓?fù)鋬?yōu)化的仿生模式”。該論文描述了如何將生物和優(yōu)化算法結(jié)合起來(lái)生成特定應(yīng)用的微觀結(jié)構(gòu)幾何形狀。

例如，漢金斯的框架被用于設(shè)計(jì)更高效和更輕的組件——從支架到熱交換器——這對(duì)于減少航空航天應(yīng)用中的重量損失至關(guān)重要。在威斯康星大學(xué)機(jī)械工程系副教授 Ray Fertig 的研究小組中，漢金斯在整個(gè)博士研究過(guò)程中一直在開(kāi)發(fā)計(jì)算框架。

“Sarah 的工作有可能改變我們對(duì)工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化的看法，”Fertig 說(shuō)。“她將創(chuàng)造力與眾多不同領(lǐng)域的能力相結(jié)合——從固體力學(xué)到熱傳遞到機(jī)器學(xué)習(xí)——的能力真的很了不起。”

漢金斯的工作基于圖靈的形態(tài)發(fā)生理論，其中自然界中的模式通過(guò)反應(yīng)擴(kuò)散模型定義的一組規(guī)則出現(xiàn)?？梢孕薷囊?guī)則以使結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境的外部約束。Hankins 的工作極大地減少了設(shè)計(jì)空間的跨度，并且無(wú)論問(wèn)題的復(fù)雜性或規(guī)模如何，都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)解決方案。最先進(jìn)的全局優(yōu)化技術(shù)用于定制受自然啟發(fā)的架構(gòu)，以滿足實(shí)際應(yīng)用程序的需求。

實(shí)際上，這項(xiàng)工作可以實(shí)現(xiàn)更便宜、更快和更有效地開(kāi)發(fā)定制的仿生物微結(jié)構(gòu)幾何形狀，從而徹底改變與工程材料和設(shè)計(jì)相關(guān)的仿生策略。