إطار عمل للاستفادة من الذكاء الاصطناعي في تحسين ممارسات التصميم الصناعي

نوع المستند : Original Article

المؤلف

مدرس بقسم التصميم الصناعي – کلية الفنون التطبيقية – جامعة حلوان – مصر

المستخلص

بالنظر في طبيعة العلاقة بين التكنولوجيا والتصميم، نجد أنه من الممكن القول بإن التكنولوجيات المستحدثة على إختلاف صورها يمكن أن تحدث واحدة أو أكثر من التأثيرات على عملية التصميم والتي تشمل : إحداث تغيير في طبيعة مدخلات التصميم، إحداث تغيير في طبيعة مخرجات التصميم، إحداث تغيير في ممارسات التصميم. و يعتبر الذكاء الاصطناعي   أحد تلك التقنيات الواعدة والتي يمكنها إحداث التأثيرات الثلاث السابقة على مجالات التصميم المختلفة بشكل عام ومجال التصميم الصناعي بشكل خاص، وتتعدد الدراسات المرتبطة بكشف تلك التأثيرات في مجال التصميم الصناعي، فبعضها يركز على تأثير الذكاء الاصطناعي    في تحسين مدخلات التصميم من خلال تعميق دراسة المستخدم المدعومة بتقنيات الذكاء الاصطناعي    وتكنولوجيا البيانات الضخمة، وهناك دراسات تستهدف كشف تأثير الذكاء الاصطناعي    على تطوير العملية الإبتكارية ( أخرى تهدف للتعرف على تأثير الذكاء الاصطناعي    على تحسين  مخرجات العملية التصميمية نفسها.  وعلى الرغم من تعدد الدراسات الداعمة للجوانب المختلفة من ممارسات التصميم إلى أنه لا توجد دراسة تقدم إطار شامل لتحقيق أقصى استفادة ممكنة في تحسين  مجال التصميم الصناعي،  ومن هنا تتضح مشكلة البحث الرئيسية والمتمثلة في عدم وجود اطار شامل يناقش كيفية الاستفادة من موضوعات وتقنيات الذكاء الاصطناعي    في تحسين ممارسة التصميم الصناعي بشكل عام. ويتمثل هدف البحث في تحديد مواضع الإستفادة من تقنيات الذكاء الاصطناعي    في تحسين وتطوير التصميم الصناعي، ومن ثم صياغتها في صورة إطار عمل قابل للتطوير ويُمكن المصمم الصناعي من الإستفادة من الذكاء الاصطناعي    في تحسين  ممارسات التصميم، ويتجلى فرض البحث في أنه إذا أمكن جمع وتحليل الدراسات المرتبطة بكيفية الإستفادة من الذكاء الاصطناعي    في مجال التصميم الصناعي فمن الممكن استنباط إطار عام لكيفية الإستفادة من مجال الذكاء الاصطناعي    في تحسين  وتطوير التصميم الصناعي، ولتحقيق هذا الفرض فقد أنتهج البحث المنهج الإستقرائي. ولإعداد الإطار المطلوب فقد أستوجبت الدراسة استعراض مقدمة بسيطة عن مفهوم الذكاء الاصطناعي    ونبذه عن تاريخه مع ذكر أهم ملامح التغيرات في تطور تلك التقنية واستعراض أهم الدوافع والمجالات المحركة لتطور مجال الذكاء الاصطناعي    مع عرض أهم مجالات البحوث الخاصة به، ومن ثم عرض ومناقشة مجموعة من الدراسات المرتبطة بمجالي التصميم الصناعي والذكاء الاصطناعي    وذلك تمهيداً للإستفادة منها في بناء إطار العمل المطلوب تحقيقه. وفي ضوء ما تم عرضه ومناقشته أمكن التوصل إلى وجهتي نظر يمكن تبني إحداهما كأساس أولي لتحقيق الإطار المطلوب، الأولى والزاعمة بإن تقنيات الذكاء الاصطناعي    لن تؤثر على طرق ومنهجيات حل المشكلات المستخدمة في مجال التصميم، وأن التفكير التصميمي سيظل المنهج المعتمد لحل المشكلات في مجال التصميم الصناعي، وأن التغيير فقط  سوف يقتصر على الأدوات المستخدمة في تحقيق ذلك. أما وجهة النظر الثانية فتزعم بإن التغيير الذي ستحدثه تقنيات الذكاء الاصطناعي    على طرق ومنهجيات حل المشكلات التصميمية سوف يكون جذرياً إلى الدرجة التي ستتغير معها منهجية التصميم بشكل كلى، وأن التغيير لن يقتصر على أدوات وطرق حل المشكلات بل سوف يتطرق إلى المنهجية الكلية المستخدمة لتحقيق ذلك.  وإعتمادا على وجهة النظرالأخيرة فقد أقترح البحث إطار عمل للإستفادة من الذكاء الاصطناعي    في تحسين  ممارسات التصميم الصناعي بشكل تام، ويتكون هذا الإطار المقترح من ثلاث مراحل رئيسية، يتكامل فيها دور الذكاء البشري المتمثل في المصمم مع دور الذكاء الاصطناعي    المتمثل في تقنيات الحاسوب، وتشتمل تلك المراحل على المرحلة الأولى: وهي مرحلة البحث، والهدف منها هو بناء نموذج المستخدم-المنتج يطابق الخصائص والسمات الشخصية لكل مستخدم متوقع، ومن الممكن تكامل دور المصمم والذكاء الاصطناعي    في تلك المرحلة علي النحو التالي:  دور المصمم، تحديد الخصائص المطلوب قياسها من سمات المستخدم المؤثرة في شكل و وظيفة المنتج، وتحديد طرق قياس تلك الخصائص.  المرحلة الثانية: وهي مرحلة التحقيق، والهدف منها هو بناء مخرج تصميمي يقابل نموذج المستخدم-المنتج، المرحلة الثالثة: وهي مرحلة المطابقة، والهدف منها هو تعظيم مقابلة المخرج التصميمى لنموذج المستخدم-المنتج، وفي هذا السياق فإن عمليات التكامل بين المصمم والذكاء الاصطناعي    في تلك المرحلة 

الكلمات الرئيسية


  1.  Abduljabbar, Rusul & Dia, Hussein & Liyanage, Sohani & Bagloee, Saeed. (2019). Applications of Artificial Intelligence in Transport: An Overview. Sustainability. 11. 189. 10.3390/su11010189.
  2. Bose, Bimal. (2017). Artificial Intelligence Techniques in Smart Grid and Renewable Energy Systems—Some Example Applications. Proceedings of the IEEE. 105. 2262-2273. 10.1109/JPROC.2017.2756596.
  3. E. Brynjolfsson, A. Mcafee. (2017). The business of artificial intelligence, Harv. Bus. Rev. 3–11.
  4. Cai, Hongming & Xu, Lida & Xu, Boyi & Zhang, Pengzhu & Guo, Jingzhi & Zhang, Yuran. (2018). A service governance mechanism based on process mining for cloud-based applications. Enterprise Information Systems. 12. 1-18. 10.1080/17517575.2018.1442933.
  5. Caramelo Gomes, Cristina & Preto, Sandra. (2018). Artificial Intelligence and Interaction Design for a Positive Emotional User Experience. 10.1007/978-3-319-73888-8_11.
  6. Cappelli, Peter & Tambe, Prasanna & Yakubovich, Valery. (2018). Artificial Intelligence in Human Resources Management: Challenges and a Path Forward. SSRN Electronic Journal. 10.2139/ssrn.3263878.
  7. Chen, Hong & Li, Ling & Chen, Yong. (2020). Explore success factors that impact artificial intelligence adoption on telecom industry in China. Journal of Management Analytics. 8. 1-33. 10.1080/23270012.2020.1852895.
  8. Chen, Liuqing & Wang, Panny & Dong, Hao & Shi, Feng & Han, Ji & Guo, Yike & Childs, Peter & Xiao, Jun & Wu, Chao. (2019). An artificial intelligence-based data-driven approach for design ideation. Journal of Visual Communication and Image Representation. 61. 10.1016/j.jvcir.2019.02.009.
  9. Chen, Xue-Wen & Lin, Xiaotong. (2014). Big Data Deep Learning: Challenges and Perspectives. Access, IEEE. 2. 514-525. 10.1109/ACCESS.2014.2325029.
  10. Duan, Lian & Xu, Li. (2012). Business Intelligence for Enterprise Systems: A Survey. Industrial Informatics, IEEE Transactions on. 8. 679-687. 10.1109/TII.2012.2188804..
  11. Duan, Na & Liu, Lizheng & Yu, Xianjia & L., Qingqing & Yeh, Shih-Ching. (2018). Classification of multichannel surface-electromyography signals based on convolutional neural networks. Journal of Industrial Information Integration. 15. 10.1016/j.jii.2018.09.001.
  12. Erhan, Dumitru & Courville, Aaron & Bengio, Y. & Vincent, Pascal. (2010). Why Does Unsupervised Pre-training Help Deep Learning?. Journal of Machine Learning Research - Proceedings Track. 9. 201-208.
  13. Hu, Shisheng & Liang, Ying-Chang & Xiong, Zehui & Niyato, Dusit. (2021).Blockchain and Artificial Intelligence for Dynamic Resource Sharing in 6G and Beyond. IEEE Wireless Communications. PP. 1-7. 10.1109/MWC.001.2000409.
  14. Guo, Taiyuan & Eckert, Roland & Li, Mei. (2020). Application of Big Data and Artificial Intelligence Technology in Industrial Design. International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering. Vol 5. 10-14.
  15. Iansiti, M., and K. Lakhani. 2020a. Competing in the age of artificial intelligence. Cambridge, MA: Harvard Business Press.
  16. Kasture, Pranjali & Gadge, Jayant. (2012). Cluster based Outlier Detection. International Journal of Computer Applications. 58. 10.5120/9317-3549.
  17. Khan, Abid & Sheikh, Shakil & Chaudhry, Imran Ali & Hussain, Tanweer. (2003). Artificial Intelligence Techniques in Engineering Design Synthesis. Engineering Horizons. 7 - 12.
  18. Lakhani, Karim & Iansiti, Marco. (2020). Competing in the Age of AI: Strategy and Leadership When Algorithms and Networks Run the World.
  19. Le, Tan & Hu, Rose & Hanzo, L.. (2019). Twin-Timescale Artificial Intelligence Aided Mobility-Aware Edge Caching and Computing in Vehicular Networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology. PP. 10.1109/TVT.2019.2893898.
  20. Liao, Jing & Hansen, Preben & Chai, Chunlei. (2020). A framework of artificial intelligence augmented design support. Human-Computer Interaction. 35. 1-34. 10.1080/07370024.2020.1733576.
  21. Liedtka, J. 2015. Perspective: Linking design thinking with innovation outcomes through cognitive bias reduction. Journal of Product Innovation Management 32 (6): 925–38.
  22. Li, Lynn. (2000). Knowledge-based problem solving: an approach to health assessment. : Expert Systems with Applications 16(1) (1999) 33–42. Expert Systems with Applications. 18. 153.
  23. Li, Lynn. (2002). Proposing an architectural framework of hybrid knowledge-based system for production rescheduling. Expert Systems. 16. 273 - 279. 10.1111/1468-0394.00119.
  24. Li, Hongxing & Li, L.X. (2002). Representing diverse mathematical problems using neural networks in hybrid intelligent systems. Expert Systems. 16. 262 - 272. 10.1111/1468-0394.00118.
  25. Liedtka, Jeanne. (2014). Perspective: Linking Design Thinking with Innovation Outcomes through Cognitive Bias Reduction. Journal of Product Innovation Management. 32. 10.1111/jpim.12163.
  26. Liu, Li & Ouyang, Wanli & Wang, Xiaogang & Fieguth, Paul & Chen, Jie & Liu, Xinwang & Pietikäinen, Matti. (2020). Deep Learning for Generic Object Detection: A Survey. International Journal of Computer Vision. 128. 10.1007/s11263-019-01247-4.
  27. Liu, Jiaying & Kong, Xiangjie & Xia, Feng & Bai, Xiaomei & Wang, Lei & Qing, Qing & Lee, Ivan. (2018). Artificial Intelligence in the 21st Century. IEEE Access. PP. 1-1. 10.1109/ACCESS.2018.2819688.
  28. G. Litjens, T. Kooi, B.E. Bejnordi, A.A.A. Setio, F. Ciompi, M. Ghafoorian, J.A. Van Der Laak, B. Van Ginneken, C.I S´anchez, (2017). A survey on deep learning in medical image analysis, Med. Image Anal. 42,p 60–88
  29. Liu, Ziwei & Luo, Ping & Wang, Xiaogang & Tang, Xiaoou. (2014). Deep Learning Face Attributes in the Wild. 10.1109/ICCV.2015.425.
  30. Lu, Lifei & Xu, Lida & Xu, Boyi & Li, Guoqiang & Cai, Hongming. (2018). Fog Computing Approach for Music Cognition System Based on Machine Learning Algorithm. IEEE Transactions on Computational Social Systems. PP. 1-10. 10.1109/TCSS.2018.2871694.
  31. Miotto, Riccardo & Wang, Fei & Wang, Shuang & Jiang, Xiaoqian. (2017). Deep learning for healthcare: review, opportunities and challenges. Briefings in bioinformatics. 19. 10.1093/bib/bbx044.
  32. Moreira da Silva, A. (2018). Will Sketching Survive with the Use of Artificial Intelligence Tools?. In: Karwowski, W., Ahram, T. (eds) Intelligent Human Systems Integration. IHSI 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 722. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-73888-8_48.
  33. Morocho-Cayamcela, Manuel Eugenio & Lim, Wansu. (2018). Artificial Intelligence in 5G Technology: A Survey. 860-865. 10.1109/ICTC.2018.8539642.
  34. Reddy, Mr & Naik, N. & Prashanth, A. & Kumar, B.. (2022). An Efficient Spam Detection Technique for IoT Devices Using Machine Learning. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 10. 1001-1005. 10.22214/ijraset.2022.42311.
  35. Reichstein, Markus & Camps-Valls, Gustau & Stevens, Bjorn & Jung, Martin & Denzler, Joachim & Carvalhais, Nuno & Prabhat, Mr. (2019). Deep learning and process understanding for data-driven Earth system science. Nature. 566. 195. 10.1038/s41586-019-0912-1.
  36. Schliferstein, A.. (1981). Principles of artificial intelligence. Proceedings of the IEEE. 69. 1171- 1172. 10.1109/PROC.1981.12145.
  37. Shone, Nathan & Tran Nguyen, Ngoc & Vu Dinh, Phai & Shi, Qi. (2018). A Deep Learning Approach to Network Intrusion Detection. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computational Intelligence. 2. 41-50. 10.1109/TETCI.2017.2772792.
  38. Simon, H. A. 1982. The sciences of the artificial. Cambridge, MA: The MIT Press.
  39. Simon, H. (1982) Models of Bounded Rationality: Behavioral Economics and Business Organization. Vol. 2, MIT Press, Cambridge, MA.
  40. Sohn, Kwonsang & Kwon, Ohbyung. (2020). Technology Acceptance Theories and Factors Influencing Artificial Intelligence-based Intelligent Products. Telematics and Informatics. 101324.
  41. Sodhro, Ali & Pirbhulal, Sandeep & Albuquerque, V.H.C.. (2019). Artificial Intelligence-Driven Mechanism for Edge Computing-Based Industrial Applications. IEEE Transactions on Industrial Informatics. PP. 1-1. 10.1109/TII.2019.2902878.
  42. Sünderhauf, Niko & Brock, Oliver & Scheirer, Walter & Hadsell, Raia & Fox, Dieter & Leitner, Juxi & Upcroft, Ben & Abbeel, Pieter & Burgard, Wolfram & Milford, Michael & Corke, Peter. (2018). The Limits and Potentials of Deep Learning for Robotics. The International Journal of Robotics Research. 37. 10.1177/0278364918770733.
  43. S. Tokui, K. Oono, S. Hido, J. Clayton, (2015). Chainer: a next-generation open source framework for deep learning, Proceedings of workshop on machine learning systems (LearningSys) in the twenty-ninth annual conference on neural information processing systems (NIPS) 5 ,1–6.
  44. Tan, Wenan & Xu, Yicheng & Xu, Wei & Xu, Lida & Zhao, Xianhua & Wang, li & Fu, Liuliu. (2010). A methodology toward manufacturing grid-based virtual enterprise operation platform. Enterprise IS. 4. 283-309. 10.1080/17517575.2010.504888.
  45. Verganti, Roberto & Vendraminelli, Luca & Iansiti, Marco. (2020). Innovation and Design in the Age of Artificial Intelligence. Journal of Product Innovation Management. 37. 10.1111/jpim.12523.
  46. Xu, Li. (1999).Preface, Expert Syst. Appl. 16 (1) 1–2
  47. Xu, Li. (2013). Introduction: Systems Science in Industrial Sectors. Systems Research and Behavioral Science. 30. 10.1002/sres.2186.
  48. Xu, Li & Lu, Yang & Li, Ling. (2021). Embedding Blockchain Technology Into IoT for Security: A Survey. IEEE Internet of Things Journal. PP. 1-1. 10.1109/JIOT.2021.3060508.
  49. Yang, Baoan & Li, Ling & Ji, Hai & Xu, Jing. (2001). An early warning system for loan risk assessment using artificial neural networks. Knowl.-Based Syst.. 14. 303-306. 10.1016/S0950-7051(01)00110-1.
  50. Yang, Geng & Xie, Li & Mäntysalo, Matti & Zhou, Xiaolin & Pang, Zhibo & Xu, Li & Kao-Walter, Sharon & Chen, Qiang & Zheng, Li-Rong. (2014). A Health-IoT Platform Based on the Integration of Intelligent Packaging, Unobtrusive Bio-Sensor and Intelligent Medicine Box. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 10. 1-1. 10.1109/TII.2014.2307795.
  51. Yang, Honghong & Wen, Jinming & Wu, Xiao-Jun & He, Li & Mumtaz, Shahid. (2019). An Efficient Edge Artificial Intelligence MultiPedestrian Tracking Method With Rank Constraint. IEEE Transactions on Industrial Informatics. PP. 1-1. 10.1109/TII.2019.2897128.
  52. Young, Tom & Hazarika, Devamanyu & Poria, Soujanya & Cambria, Erik. (2017). Recent Trends in Deep Learning Based Natural Language Processing.
  53. A. Zappone, M. Di Renzo, M. Debbah, (2019) Wireless networks design in the era of deep learning: model-based, AI-based, or both? IEEE Trans. Commun. 67 (10( 7331–7376
  54. Zhang, Caiming & Chen, Yong. (2019). A Review of Research Relevant to the Emerging Industry Trends: Industry 4.0, IoT, Block Chain, and Business Analytics. Journal of Industrial Integration and Management. 05. 10.1142/S2424862219500192.
  55. Zhang, Caiming & Xu, Xiaojun & Chen, Hong. (2019). Theoretical foundations and applications of cyber-physical systems: a literature review. Library Hi Tech. ahead-of-print. 10.1108/LHT-11-2017-0230.
  56. Zhang, Caiming. (2020). Research on the Economical Influence of the Difference of Regional Logistics Developing Level in China. Journal of Industrial Integration and Management. 05. 10.1142/S2424862220500049.
  57. Zhang, Caiming & Lu, Yang. (2021). Study on Artificial Intelligence: The State of the Art and Future Prospects. Journal of Industrial Information Integration. 23. 100224. 10.1016/j.jii.2021.100224.
  58. Zhang, Weiqiang & Xiang, Yidan & Liu, Xiaohui & Zhang, Pengzhu. (2019). Domain ontology development of knowledge base in cardiovascular personalized health management. Journal of Management Analytics. 6. 420-455. 10.1080/23270012.2019.1694454.

Zeng, Li & Li, Ling & Duan, Lian. (2012). Business intelligence in enterprise computing environment. Information Technology and Management. 13. 10.1007/s10799-012-0123-z