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[经验总结] 介绍下ME里面最CS的topic,计算机辅助技术及其发展方向

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北航小涵 发表于 2015-4-13 20:32:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

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原文刊载知乎,有兴趣可以去点个赞同啥的,点击这里。包括有些连接可能点不了的话……


硕士研究课题基本做完,那么我就来说说我对整个学科的理解。(注:连接大部分为英文,部分不确定墙内是否能访问)

按照题主的标题,其实你描述的是整个“计算机辅助技术Computer Aided Technology - CAx”领域。当然,不仅仅是会画图就行了,那是用户的需求。比如很多人的反应是,“你研究CAD啊,我也会啊,就画画图,我还画过xx呢。”那,用人用软件,就要用人做软件对吧。其实CAx是一个非常难的领域,无数人为之奋斗。

未来技术发展方向,或者说个人想要做好这个领域,需要有1 + X的能力,其中1代表计算机知识及编程能力,X代表多能。
毋庸置疑,你最终研发的是软件。主要涉及的计算机知识为:.鐣欏璁哄潧-涓浜-涓夊垎鍦

1、计算机图形学:这是整个显示技术核心,很多CG底层算法都是为了更好的产品设计出现的,比如著名的贝塞尔曲线就是当年为了造汽车外形出现的,当然现在广泛用于飞机了(链接:贝塞尔曲线_百度百科)。而显示技术核心kernel,也是成为公司立足之本,而拥有世界领先kernel的国家,也都是制造业强国,如美国的Autodesk、Pro/E,德国西门子旗下NX,法国CATIA, 公司都独立开发Kernel。相关列表请戳:Geometric modeling kernel, 也有人开源了部分小型Kernel,GitHub上也有:lolcad - a tiny CAD kernel,以及 Open CASCADE Technology, 3D modeling & numerical simulation
ps中国是有人开发kernel了,但是基本不能用啊,这就好比中国没有能用的操作系统一样。

2、数据库,数据建模及数据协同性:行业内学名称之为information modelling, (详情点击Information model)。是对复杂产品进行面向对象建模并用合理数据库保存。我本科的毕业设计就是与此相关。一个产品信息必须全球同步可查,因为飞机早就全球范围内造了。难点当然除了包括所有数据库共同的存储,分布的难点以外,更难的其实是怎样对复杂数据建模。比如给你一架飞机,没有航空背景的纯码农很难对它进行准确的1-1,1-n等关系建模。此外还有安全问题,由于面向军工用户,整个设计数据绝对不能外漏。即使是商业产品,对数据的要求同样极高,如苹果。相关介绍请戳:美国国家标准研究局NIST发布的文章http://www.mel.nist.gov/msidlibrary/doc/tina99im.pdf
由于计算机业内并不存在可以直接解决类似问题的方案,聪明的CAx人员,为了解决该问题,甚至重新提出了底层建模语言和方法,EXPRESS (data modeling language)(喂,不是express.js那个node.js框架啦~)。类似于UML,但是更加适合机械产品信息。而数据协同性研究(Interoperability),是建立在这个之上的。因为机械产品信息要求,必须,准。你不准是要出人命的。(这点与互联网内很多模糊算法,如主页热搜词,推荐好友,明显不同)但是不同软件之间转换,会损失产品信息和精度,于是这个研究就出现了。这是本人导师深入研究7年的领域,并和全球标准化组织一起在全行业推行。

3、云技术及物联网技术:中国刚刚提出的互联网+_百度百科中很重要的一环。同时,中国制造2025_百度百科明确提出要大力推广互联网技术及云技术。相关软件行业则更加要求自动化,网络化,智能化。云制造技术已经提出,难点在于终端类型广泛到纯码农或纯制造业背景的人均无法handle。例如如何把一台机床放到云里并让server控制?更多的甚至涉及到总线和网络等通信领域研究工作,如工业以太网_百度百科。我导师的导师发表的一篇From cloud computing to cloud manufacturing文章已经是云制造领域下载和影响力最高的文章之一,欢迎阅读。

4、交互技术与虚拟现实:现在的交互设计从根儿上溯源,那都是来源于制造业的。这和管理学一样。制造当中会对工人以及用户的操作进行详细分析(如动作被分解为起身,走动,站立,转体等基本动作后评价复杂度,这个评价一个app的用户体验性相同)。怎样降低工业软件学习成本?于是要在交互上下功夫。未来虚拟现实技术将会大量进入工业界。比如已经有人用google眼镜识别信息,让工人瞬间识别零件装配信息,解放双手,Shop Projects Better Machine Vision with MTConnect + Google Glass。同时更多的研究工作已经非常深入的进入到了飞机等复杂产品虚拟装配系统的人机交互技术。fb旗下的大力推广的Oculus VR以后会大有用武之地。

5、人工智能与机器学习:CAx需要太多的人工智能了。比如,一个零件怎样设计,壁厚多少?一个零件怎么造,刀轨怎样?一个机床参数怎样设置?这些都应该可以,自动推荐,的!这是符合人类思维的。都说一个老师傅更值钱,why?因为他有经验。那么我们为什么不能将所有人的经验总结到一起?那将会比所有老师傅都值钱。这就是机器学习。也是我硕士课题研究成果之一。我研发了一个参数推荐系统,可以根据历史记录,和用户需求,自动的推荐适合的设定参数,并在一定可信范围新达到最优解。这实质是总结了前人所有实验和错误经历,但是我们不再需要“人”在这里,而只需要人的经验。

*代表多能,也代表你要走进去的深入的非计算机学科的点,比如各类计算力学如(计算流体力学CFD),计算几何,制造知识,产品设计知识,工业管理(供应链)和可持续生成(LCA)等知识。这些都是传统领域,比较好懂,就不再赘述了。. 1point 3acres 璁哄潧
. 鍥磋鎴戜滑@1point 3 acres
现在制造业已经到了没有计算机就要停产的地步。可以说,是一个有很搞头的方向。. 鍥磋鎴戜滑@1point 3 acres

. 涓浜-涓夊垎-鍦帮紝鐙鍙戝竷
补充内容 (2015-4-13 07:41):. From 1point 3acres bbs
另求赏大米。。

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chasedream1 发表于 2015-4-13 21:10:08 | 显示全部楼层
楼主的分析好赞的感觉,有一定ME背景的码农,或许更适合各个专门的方向的发展
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TF141GHOST 发表于 2015-4-14 18:49:18 | 显示全部楼层
我正想选CMU里的这个方向,有一个实验室是搞图形的,另一个主要搞有限元,不知该选哪个
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 楼主| 北航小涵 发表于 2015-4-14 19:50:41 | 显示全部楼层
TF141GHOST 发表于 2015-4-14 05:49
我正想选CMU里的这个方向,有一个实验室是搞图形的,另一个主要搞有限元,不知该选哪个

以后想转码农么 想的话 直接图形不用纠结。只想做机械领域 那有限元。
如果是我 直接图形。
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liusicong999 发表于 2015-4-14 22:30:14 | 显示全部楼层
我不是很典型,但是基本就这么个路线吧……. From 1point 3acres bbs
15岁高一,加入竞赛班
16岁高二,一个人代表全校参加NOIP 拿到二等奖
17岁高三,再次参加NOIP,拿到一等奖,同年保送北航 鏉ユ簮涓浜.涓夊垎鍦拌鍧.
22岁本科毕业,北美留学
23岁Facebook Intern Offer

看到这个就给LZ跪了,怪不得在加拿大学ME也能去facebook
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又见紫风铃 发表于 2015-4-17 23:40:35 | 显示全部楼层
只能膜拜一发涵神!
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shawlin 发表于 2015-4-18 00:34:31 | 显示全部楼层
赞LZ,求facebook intern微信群
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 楼主| 北航小涵 发表于 2015-4-18 06:02:12 | 显示全部楼层
chasedream1 发表于 2015-4-13 08:10
楼主的分析好赞的感觉,有一定ME背景的码农,或许更适合各个专门的方向的发展

现在这些领域都是非常需要码农的……但是纯码农又不行 因为看不懂机械图纸之类的 但是核心技术真的都差不多 而且非常多的paper 看上去完全就是CS。
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 楼主| 北航小涵 发表于 2015-4-18 06:03:27 | 显示全部楼层
liusicong999 发表于 2015-4-14 09:30
我不是很典型,但是基本就这么个路线吧……
15岁高一,加入竞赛班
16岁高二,一个人代表全校参加NOIP 拿 ...

额 列的那些真的都挺水的。。。另外今年赶上fb扩招。。貌似还ok的都要了。。。所以运气好。。多做善事==
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 楼主| 北航小涵 发表于 2015-4-18 06:06:25 | 显示全部楼层
又见紫风铃 发表于 2015-4-17 10:40
只能膜拜一发涵神!

不要这样。。。。我很水的。。另外我们加过好友啦?我看你也拿到offer了前几天
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 楼主| 北航小涵 发表于 2015-4-18 06:08:28 | 显示全部楼层
shawlin 发表于 2015-4-17 11:34
赞LZ,求facebook intern微信群

ok。不过今年形势太好 群现在人数爆100了  不介意的话 你只能先加我微信 然后我拉你进去了~。你私信给我微信号?
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又见紫风铃 发表于 2015-4-18 10:55:26 | 显示全部楼层
北航小涵 发表于 2015-4-18 06:06. 1point 3acres 璁哄潧
不要这样。。。。我很水的。。另外我们加过好友啦?我看你也拿到offer了前几天

我就是和你有芮姐共同好友的那只。。。
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又见紫风铃 发表于 2015-4-18 10:56:03 | 显示全部楼层
北航小涵 发表于 2015-4-18 06:06
不要这样。。。。我很水的。。另外我们加过好友啦?我看你也拿到offer了前几天

我就是和你有芮姐共同好友的那只。。。
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 楼主| 北航小涵 发表于 2015-4-18 11:00:43 | 显示全部楼层
又见紫风铃 发表于 2015-4-17 21:56
我就是和你有芮姐共同好友的那只。。。

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Tianc33 发表于 2016-1-31 13:40:41 | 显示全部楼层
Hi,我是在UCB的ME学 design和manufacturing方向的,不过现在有点迷茫,有点想学些CS的课,但已经是senior了,您觉得学哪些CS课会对您说的哪些方向比较有帮助呢?另外可以方便加微信群吗?谢谢啦
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