AI代理モデルでMEMS設計を数日から数分に短縮

AIサロゲートの技術概要

MultiphysicsAIがFEMとニューラルネットワークを統合
1万件のランダム形状シミュレーションで学習
平均誤差1%推論時間ミリ秒以下の代理モデル
感度・中心周波数・帯域幅を同時最適化
Pareto最適化で帯域幅65%→100%に改善

実用上の効果

設計サイクルが数日から数秒に短縮
逆問題最適化による試行錯誤の排除
標準クラウドインフラで実行可能
感度を2〜3dB改善しつつ中心周波数を維持
PMUT設計の新たなベンチマーク事例
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Quanscientが開発したMultiphysicsAIワークフローは、クラウドベースの有限要素法(FEM)シミュレーションとAI代理モデリングを組み合わせ、圧電マイクロマシン超音波トランスデューサ(PMUT)の設計を革新しました。

従来の試行錯誤型の設計サイクルと異なり、同ワークフローは1万件のシミュレーションから学習したAI代理モデルを活用します。推論時間はミリ秒以下で、複数の設計パラメータを同時に探索できます。

Pareto最適化により、帯域幅を65%から100%に向上させながら、感度を2〜3dB改善し、かつ中心周波数12MHzを±0.2%以内に維持することに成功しました。これは従来の逐次設計では困難な多目的最適化です。

この手法は医療用超音波イメージングなどの高精度センシング分野で特に有効です。設計期間の劇的な短縮は、MEMSエンジニアの競争力を大幅に高めることが期待されます。

本ホワイトペーパーはIEEE Spectrumとウィリーが協賛し、Quanscientがスポンサーとして提供しています。実用的なワークフロー事例として、AIを活用した物理シミュレーション最適化の先進事例を示しています。