サイエンスハック

サイエンスハック(Science Hack)は、ミュンヘン工科大学の奨学金団体「TUM: Junge Akademie」が主催するハッカソン(ハック+マラソンの成果を競うイベント)です。様々な大学から異なる専攻の学生がこのハッカソンに参加し、創造性、熱意、問題解決能力を発揮しています。

ミュンヘン工科大学 サイエンスハック

パートナー企業と大学教授が様々な科学の課題を組み合わせた課題を出し、学生チームがプロのサポートを受けながら解決策を考え、最も優れた3つのプロジェクトには賞品が授与されます。

Altairがパートナーとして参加した前回の2019年のサイエンスハックには、90名の学生が参加し、今年は115名が参加しました(2020年は開催中止)。

今年のサイエンスハックは、「ニューノーマル – パンデミック後の持続可能で包括的な都市(The New Normal – Sustainable & Inclusive Cities after the Pandemic)」がテーマでした。

人類の未来は都市にあります。2050年までに、大都市圏の人口はほぼ2倍になると予想されており、これはチャンスであると同時に、環境への適合性、機動性、住宅の建設のほか、経済的、社会的、民族的に異なる背景を持つ人々の共存など、多くの難しい課題を抱えています。市民や企業は、未来の都市を形成、開発する必要性に迫られています。

未来の都市の特徴の1つは、ドローンによる配送です。これはまだ夢のような話ですが、通販大手のアリババは中国東部の福建省で、アマゾンは米国とカナダの国境沿いのテストエリアで既にテストを始めています。DHLも、中国・広州の顧客企業へ初の固定式都市内ドローンルートを設置し、自律走行するドローンが、最大5キロの小包を携え、配送ステーション間の8キロを行き交っています。

Altairはこのハッカソンを後援するとともに、課題のひとつとして、最先端のデジタルツイン技術を活用する「自律型ドローンによる都市部での物流 – 飛行経路の計画・最適化・可視化(Logistics in Urban Cities Using Autonomous Drones – Flight Path Planning, Optimization and Visualization)」を出題しました。

この課題は、決められた基地から目的のステーションまでのドローンの最適な3D飛行経路を、コストと環境を考慮し、定義するものでした。古典的なアプローチはもちろん、ニューラルネットワークや機械学習に基づいたアプローチも使用できます。こちらの動画で、参加者がハッカソンの課題を説明しています。

はじめに、Altair Activate®でクアッドコプター(ドローン)をモデリングします。Activateのドローンのモデリング機能では、システムの方程式を数学により記述する完全な信号ベースのアプローチと、Activateのパレットブラウザで既存の物理コンポーネントを使ってシステムを記述するModelicaを活用する信号/物理ベースの混合アプローチのどちらかを自由に選択できます。この2つのアプローチでは、関連する物理のモデルが同等になります。

ミュンヘン工科大学 サイエンスハック

ActivateはFMI規格に対応しているため、ドローンのモデルを自動的にFMU(モデルとソルバーの両方を含むパッケージ)にエクスポートできます。このFMUは、モデル自体の詳細を扱わず、Unreal Engineが入力を送信したり出力を受け取ったりするためのブラックボックスとして機能します。

モデルをUnreal Engineに統合することで、下の動画のように、モデルが都市の中を飛行し、その経路をたどるというリアルなビジュアライゼーションが可能です。

ミュンヘン工科大学とミラノ工科大学の学生6人からなるAltairチームは、楽しく、かつ、プロフェッショナルな方法で課題をこなしました。Altairミュンヘンオフィスで撮影された、最終プレゼンテーションの動画をぜひご覧ください!

Altair Activateによるドローンのモデリング、制御、シミュレーション、可視化についてはこちらをご覧ください。

*本記事は、米国本社の「TUM Science Hack 2021 and Altair」を翻訳したものです。

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カテゴリー: イベント, 事例, 学生支援

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