Pitone

Jul 25, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7864 (2022) Citare questo articolo

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L'ispirazione progettuale nasce dalla continua stimolazione di informazioni esterne e dal continuo accumulo di conoscenza. Per ottenere un'ispirazione progettuale ideale dalla natura, i ricercatori hanno proposto un gran numero di metodi di recupero di informazioni biologiche e di acquisizione della conoscenza. Ma come acquisire in modo mirato preziose conoscenze biologiche per stimolare efficacemente l’ispirazione progettuale e produrre idee progettuali nuove e realizzabili è ancora un problema urgente da risolvere. Questo articolo propone un metodo per acquisire preziose conoscenze biologiche per stimolare in modo efficiente l'ispirazione e concepire rapidamente soluzioni nella progettazione ingegneristica. Innanzitutto, le parole chiave, come i requisiti funzionali e i componenti chiave degli oggetti di progettazione, vengono selezionate come terminologie ingegneristiche. Successivamente, vengono cercate parole chiave biologiche correlate alla terminologia ingegneristica nel dizionario biologico e nei siti Web di biologia. Quindi, per recuperare una conoscenza biologica sufficiente, queste parole chiave biologiche vengono espanse manualmente e automaticamente rispettivamente in base alla pagina Web Thesaurus e al database WordNet, e le parole chiave espanse vengono filtrate in base alle parole ripetute e alle diverse forme delle stesse parole. Infine, nella base di conoscenza biologica, le parole chiave biologiche che sono state filtrate vengono utilizzate per ottenere conoscenza biologica con la programmazione del web crawler Python. Attraverso un esempio di applicazione per equipaggiamenti navali, viene verificata l'efficacia del metodo.

La maggior parte del lavoro creativo richiede ispirazione per stimolare l’immaginazione e risolvere problemi difficili. L'ispirazione è una sorta di pensiero non logico, che non solo deriva dalla stimolazione di condizioni esterne, ma deriva anche dall'accumulo di conoscenza1. La conoscenza ha molte forme, come la conoscenza progettuale e la conoscenza biologica. La conoscenza biologica contiene strutture più rare e delicate, quindi può innescare più ispirazione. La maggior parte della conoscenza biologica e dei supporti informativi esistenti sono siti web, testi e dizionari biologici. Molti ricercatori acquisiscono alcune conoscenze, come i principi biologici, le forme, le funzioni e i loro attributi unici, per stimolare l'innovazione progettuale da questi vettori2. Alcuni meccanismi biologici vengono direttamente imitati, mentre altri tendono a ispirare le idee del design3. Pertanto, acquisire un patrimonio di conoscenze biologiche è molto importante per stimolare l’ispirazione progettuale.

La conoscenza biologica può essere ottenuta da diversi supporti di informazione, come libri, documenti, banche dati, corpora, siti web biologici, ecc.4,5,6,7,8,9,10. Per i diversi vettori, i metodi per ottenerli sono diversi. Ad esempio, Shu et al.11,12 hanno utilizzato una struttura linguistica del vocabolario per mappare sistematicamente i termini tecnici in parole chiave biologicamente significative, quindi hanno utilizzato strumenti di ricerca automatizzati per ottenere conoscenza biologica da varie risorse biologiche come libri e documenti in linguaggio naturale. Nagel et al.13 hanno utilizzato il vocabolario Engineering Biology (E2B) per collegare funzioni e processi biologici con termini ingegneristici, combinati con modelli software di generazione di concetti (MEMIC), e hanno ottenuto conoscenze biologiche ricercando basi di conoscenza biologica e basi di conoscenza ingegneristica. La maggior parte di questi metodi sono adatti a progettisti con un determinato background biologico o richiedono la collaborazione di biologi e ingegneri per completare il trasferimento e lo scambio di conoscenze. Pertanto, per i progettisti privi di background biologico, l'acquisizione e l'applicazione delle conoscenze biologiche rappresentano ancora il problema difficile14. Al fine di ottenere una conoscenza biologica più diretta e più in linea con gli obiettivi della progettazione ingegneristica, questo articolo propone un metodo di acquisizione della conoscenza biologica per ingegneri senza background biologico, che può aiutarli ad acquisire rapidamente una grande quantità di preziosa conoscenza biologica.