Résumé - DiffuMeta : Modèles de langage algébriques pour la conception inverse de matériaux métamérisés via des transformatteurs de diffusion

DiffuMeta : Modèles de langage algébriques pour la conception inverse de matériaux métamérisés via des transformatteurs de diffusion

2025-07-21 16:09:26

{"Li Zheng","Siddhant Kumar","Dennis M. Kochmann"}

{cs.CE,cs.AI}

Ce document présente DiffuMeta, un cadre générique novateur pour la conception inverse de méta-matériaux en coques. DiffuMeta utilise des transformateurs de diffusion et une représentation linguistique algébrique innovante pour encoder les géométries 3D sous forme de phrases mathématiques, permettant une exploration efficace de diverses topologies et une application directe des transformateurs à la conception structurelle. **Contributions Clés** : * **Représentation Linguistique Algébrique** : DiffuMeta encode les géométries 3D sous forme de séquences de jetons mathématiques, ce qui permet une exploration efficace de diverses topologies et une application directe des transformateurs à la conception structurelle. * **Cadre de Transformateurs de Diffusion** : DiffuMeta utilise des transformateurs de diffusion pour générer de nouvelles structures en coques avec des réponses de stress-tension ciblées sous de grandes déformations, en tenant compte du flambement et du contact. * **Conception Inversée Multicritère** : DiffuMeta permet de contrôler simultanément plusieurs objectifs mécaniques, y compris les réponses linéaires et non linéaires au-delà des domaines d'entraînement. * **Validation Expérimentale** : La validation expérimentale des structures fabriquées confirme l'efficacité de DiffuMeta pour l'accélération de la conception de méta-matériaux avec des propriétés personnalisées. **Contexte** : * Les méta-matériaux sont des matériaux conçus avec des propriétés non trouvées dans la nature, permettant des applications novatrices dans divers domaines. * Les méta-matériaux en coques, caractérisés par des géométries fines et courbes, offrent des rapports de rigidité-poids exceptionnels et une absorption d'énergie supérieure. * La conception inverse des méta-matériaux est un défi dû à la complexité des relations structure-propriétés et à la nécessité d'une exploration efficace des espaces de conception. **Cadre DiffuMeta** : 1. **Représentation Linguistique Algébrique** : DiffuMeta encode les géométries 3D sous forme de séquences de jetons mathématiques, y compris des fonctions trigonométriques, des coefficients numériques et des opérateurs arithmétiques. Cette représentation permet une exploration efficace de diverses topologies et une application directe des transformateurs à la conception structurelle. 2. **Cadre de Transformateurs de Diffusion** : DiffuMeta utilise des transformateurs de diffusion pour générer de nouvelles structures en coques avec des réponses de stress-tension ciblées sous de grandes déformations. Le transformateur de diffusion apprend la relation entre la représentation algébrique et la géométrie de la coque obtenue, permettant la génération de structures avec des propriétés mécaniques souhaitées. 3. **Conception Inversée Multicritère** : DiffuMeta permet de contrôler simultanément plusieurs objectifs mécaniques, y compris les réponses linéaires et non linéaires au-delà des domaines d'entraînement. Cela permet de concevoir des méta-matériaux avec des propriétés complexes et personnalisées. 4. **Validation Expérimentale** : La validation expérimentale des structures fabriquées confirme l'efficacité de DiffuMeta pour l'accélération de la conception de méta-matériaux avec des propriétés personnalisées. Les structures fabriquées ont montré le comportement mécanique souhaité, démontrant l'efficacité du cadre. **Applications** : DiffuMeta a le potentiel de révolutionner la conception des méta-matériaux, permettant la création de matériaux avec des propriétés personnalisées pour diverses applications, telles que : * **Robotique douce** : Conception de matériaux avec une rigidité et une souplesse ajustables pour les robots doux. * **Structures morphologiques** : Conception de matériaux qui peuvent changer de forme en réponse à des stimuli externes. * **Systèmes d'absorption d'énergie** : Conception de matériaux qui peuvent absorber et dissiper l'énergie dans des scénarios d'impact. **Conclusion** : DiffuMeta est un outil puissant pour la conception inverse des méta-matériaux en coques. Sa capacité à explorer efficacement diverses topologies et à générer des structures avec des propriétés mécaniques ciblées en fait un outil précieux pour les scientifiques et les ingénieurs des matériaux. Le cadre a le potentiel de révolutionner la conception des méta-matériaux, permettant la création de matériaux avec des propriétés personnalisées pour diverses applications.