論文の概要: EngiBench: A Framework for Data-Driven Engineering Design Research
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.00831v2
- Date: Mon, 11 Aug 2025 09:08:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.396136
- Title: EngiBench: A Framework for Data-Driven Engineering Design Research
- Title(参考訳): EngiBench: データ駆動設計研究のためのフレームワーク
- Authors: Florian Felten, Gabriel Apaza, Gerhard Bräunlich, Cashen Diniz, Xuliang Dong, Arthur Drake, Milad Habibi, Nathaniel J. Hoffman, Matthew Keeler, Soheyl Massoudi, Francis G. VanGessel, Mark Fuge,
- Abstract要約: EngiBenchは最初のオープンソースライブラリで、データ駆動エンジニアリング設計のためのさまざまなドメインにまたがる。
EngiOptは、EngiBenchインターフェースと互換性のあるアルゴリズムのコレクションを提供するコンパニオンライブラリである。
これらの問題は、高感度で制約のある設計データセットにより、標準的な機械学習手法に重大な課題をもたらすことが示されている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Engineering design optimization seeks to automatically determine the shapes, topologies, or parameters of components that maximize performance under given conditions. This process often depends on physics-based simulations, which are difficult to install, computationally expensive, and require domain-specific expertise. To mitigate these challenges, we introduce EngiBench, the first open-source library and datasets spanning diverse domains for data-driven engineering design. EngiBench provides a unified API and a curated set of benchmarks -- covering aeronautics, heat conduction, photonics, and more -- that enable fair, reproducible comparisons of optimization and machine learning algorithms, such as generative or surrogate models. We also release EngiOpt, a companion library offering a collection of such algorithms compatible with the EngiBench interface. Both libraries are modular, letting users plug in novel algorithms or problems, automate end-to-end experiment workflows, and leverage built-in utilities for visualization, dataset generation, feasibility checks, and performance analysis. We demonstrate their versatility through experiments comparing state-of-the-art techniques across multiple engineering design problems, an undertaking that was previously prohibitively time-consuming to perform. Finally, we show that these problems pose significant challenges for standard machine learning methods due to highly sensitive and constrained design manifolds.
- Abstract(参考訳): エンジニアリング設計の最適化は、与えられた条件下でのパフォーマンスを最大化するコンポーネントの形状、トポロジ、パラメータを自動的に決定することを目指している。
このプロセスは、インストールが難しく、計算コストが高く、ドメイン固有の専門知識を必要とする物理学に基づくシミュレーションに依存することが多い。
これらの課題を軽減するために、データ駆動エンジニアリング設計のためにさまざまなドメインにまたがる最初のオープンソースライブラリであるEngiBenchを紹介します。
EngiBenchは、統一されたAPIと、航空学、熱伝導、フォトニクスなどをカバーする一連のベンチマークを提供し、最適化と生成モデルやサロゲートモデルなどの機械学習アルゴリズムの公正かつ再現可能な比較を可能にする。
EngiBenchインターフェースと互換性のあるアルゴリズムのコレクションを提供するコンパニオンライブラリであるEngiOptもリリースしました。
どちらのライブラリもモジュール化されており、ユーザーは新しいアルゴリズムや問題をプラグインしたり、エンドツーエンドの実験ワークフローを自動化したり、ビジュアライゼーション、データセット生成、実行可能性チェック、パフォーマンス分析のための組み込みユーティリティを利用することができる。
我々は、複数のエンジニアリング設計問題にまたがる最先端技術の比較実験を通じて、それらの汎用性を実証した。
最後に、これらの問題は、高感度で制約のある設計多様体により、標準的な機械学習手法に重大な課題をもたらすことを示す。
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