論文の概要: A Lightweight Large Language Model-Based Multi-Agent System for 2D Frame Structural Analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05414v1
- Date: Mon, 06 Oct 2025 22:12:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.008286
- Title: A Lightweight Large Language Model-Based Multi-Agent System for 2D Frame Structural Analysis
- Title（参考訳）: 2次元フレーム構造解析のための軽量大言語モデルに基づくマルチエージェントシステム
- Authors: Ziheng Geng, Jiachen Liu, Ran Cao, Lu Cheng, Haifeng Wang, Minghui Cheng,
- Abstract要約: 大規模言語モデル(LLM)は、工学における自律的エージェントの強化に最近使用されている。
本稿では、2次元フレームの有限要素モデリングを自動化するLLMベースのマルチエージェントシステムを提案する。
このシステムは10回の試行で80%以上の精度を達成し、Gemini-2.5 ProとChatGPT-4oモデルを上回っている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.13581042992661
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Large language models (LLMs) have recently been used to empower autonomous agents in engineering, significantly improving automation and efficiency in labor-intensive workflows. However, their potential remains underexplored in structural engineering, particularly for finite element modeling tasks requiring geometric modeling, complex reasoning, and domain knowledge. To bridge this gap, this paper develops a LLM-based multi-agent system to automate finite element modeling of 2D frames. The system decomposes structural analysis into subtasks, each managed by a specialized agent powered by the lightweight Llama-3.3 70B Instruct model. The workflow begins with a Problem Analysis Agent, which extracts geometry, boundary, and material parameters from the user input. Next, a Geometry Agent incrementally derives node coordinates and element connectivity by applying expert-defined rules. These structured outputs are converted into executable OpenSeesPy code by a Translation Agent and refined by a Model Validation Agent through consistency checks. Then, a Load Agent applies load conditions into the assembled structural model. Experimental evaluations on 20 benchmark problems demonstrate that the system achieves accuracy over 80% in most cases across 10 repeated trials, outperforming Gemini-2.5 Pro and ChatGPT-4o models.
- Abstract（参考訳）: 大規模言語モデル(LLM)は、最近、エンジニアリングにおける自律エージェントの強化に使われ、労働集約ワークフローの自動化と効率を大幅に改善した。
しかし、それらのポテンシャルは構造工学、特に幾何学的モデリング、複雑な推論、ドメイン知識を必要とする有限要素モデリングのタスクにおいて未解明のままである。
このギャップを埋めるために,2次元フレームの有限要素モデリングを自動化するLLMベースのマルチエージェントシステムを開発した。
このシステムは構造解析をサブタスクに分解し、それぞれ軽量のLlama-3.3 70Bインストラクトモデルによって駆動される特殊エージェントによって管理される。
ワークフローは、ユーザ入力からジオメトリ、バウンダリ、マテリアルパラメータを抽出する問題解析エージェントから始まる。
次に、幾何エージェントは、専門家定義ルールを適用することにより、ノード座標と要素接続を漸進的に導出する。
これらの構造化された出力は、翻訳エージェントによって実行可能なOpenSeesPyコードに変換し、一貫性チェックを通じてモデル検証エージェントによって洗練される。
次に、ロードエージェントが組み立てられた構造モデルに負荷条件を適用します。
20のベンチマーク問題に対する実験的評価により、システムは10回の繰り返し試行において80%以上の精度を達成し、Gemini-2.5 ProとChatGPT-4oモデルを上回った。
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