РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО РОБОТА-ПРОЕКТИРОВЩИКА НА ОСНОВЕ КОНСТРУКЦИОННОГО ПОДХОДА К AGI ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ КОМПОНОВКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Н. В. Купчикова, А. А. Фаустов
Купчикова Наталья Викторовна, доктор технических наук, профессор кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения», Российский университет транспорта (МИИТ); доктор технических наук, профессор кафедры промышленного и гражданского строительства, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, Россий-ская Федерация; ORCID: 0000-0002-2986-4190; e-mail: kupchikova79@mail.ru;
Фаустов Андрей Александрович, главный аналитик научного центра, научно-исследовательский институт городского транспорта города Москвы «МосТрансПроект», г. Москва, Российская Федерация
Объектом исследования является виртуальный робот-проектировщик строительных конструкций, реализованный как программный агент с элементами искусственного интеллекта. Существующие системы автоматизации на основе LLM и узкоспециализированных нейросетей не обеспечивают требуемой точности и полноты при генерации графических частей проектов, особенно для компоновки конструкций из типовых элементов. Необходим подход, имитирующий механизмы человеческого интеллекта. В связи с этим предложена архитектура системы, включающая виртуальную среду моделирования, модели внешних объектов — строительных деталей и агента-робота, ядро которого составляет GAN-предиктор, обучаемый методом генетических алгоритмов. В результате разработан пошаговый алгоритм эволюционного обучения бота компоновке пролетов моста на опоры. Автоматическая генерация 100 тыс. примеров для дискриминатора занимает ~4 часа. После 50–100 поколений достигается устойчивая точность установки менее 1 мм. Предложенный конструкционный подход, сочетающий GAN и генетические алгоритмы, позволяет формировать у виртуального робота навыки компоновки, пригодные для интеграции в системы автоматизированного проектирования, что сокращает рутинную графическую работу на 80–90% и повышает производительность проектировщика.
Ключевые слова:: искусственный интеллект, искусственный общий интеллект (AGI), генеративно-состязательная сеть (GAN), генетический алгоритм, машинное обучение, нейросетевое моделирование, компоновка строительных конструкций, робот-проектировщик, виртуальная среда, обучение с подкреплением. |
DEVELOPMENT OF A VIRTUAL ROBOT-DESIGNER BASED ON THE CONSTRUCTIONAL APPROACH TO AGI FOR AUTOMATING THE LAYOUT OF BUILDING STRUCTURES
N. V. Kupchikova, A. A. Faustov
Kupchikova Natalya Viktorovna, Doctor of Technical Sciences, Professor of Building Structures, Buildings, and Facilities Department, Russian University of Transport (MIIT); Doctor of Technical Sciences, Professor of Industrial and Civil Engineering Department, National Research Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russian Federation; ORCID: 0000-0002-2986-4190; e-mail: kupchikova79@mail.ru;
Faustov Andrey Aleksandrovich, Chief Analyst at the Scientific Center, Research Institute of Urban Transport of Moscow «MosTransProekt», Moscow, Russian Federation
The object of the study is a virtual robot-designer for building structures, implemented as a software agent with elements of artificial intelligence. Existing automation systems based on LLMs and highly specialized neural networks fail to provide the required accuracy and completeness when generating graphical parts of projects, especially for the assembly of structures from standard components. An approach that simulates human intelligence mechanisms is therefore needed. Consequently, we propose a system architecture that includes a virtual simulation environment, models of external objects (building components), and an agent-robot whose core is a GAN-predictor trained by genetic algorithms. As a result, we have developed a step-by-step evolutionary training algorithm for the bot to assemble bridge spans onto supports. Automatic generation of 100,000 examples for the discriminator takes about 4 hours. After 50–100 generations, a steady placement accuracy of less than 1 mm is achieved. The proposed constructional approach, combining GAN and genetic algorithms, enables the virtual robot to acquire assembly skills suitable for integration into CAD systems, which reduces routine graphic work by 80–90% and increases designer productivity.
Keywords: artificial intelligence, artificial general intelligence (AGI), generative adversarial network (GAN), genetic algorithm, machine learning, neural network modeling, layout of building structures, robot-designer, virtual environment, reinforcement learning. |