Model kecerdasan buatan generatif telah meninggalkan dampak yang tak terhapuskan pada pembuatan konten digital sehingga semakin sulit untuk mengingat seperti apa internet sebelumnya. Anda dapat menggunakan alat AI ini untuk proyek cerdas seperti video dan foto — namun bakat kreatif mereka belum sepenuhnya meluas ke dunia fisik.
Jadi mengapa kita belum melihat objek personalisasi generatif berkemampuan AI, seperti casing ponsel dan pot, di tempat seperti rumah, kantor, dan toko? Menurut peneliti Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) MIT, masalah utamanya adalah integritas mekanis model 3D.
Meskipun AI dapat membantu menghasilkan model 3D yang dipersonalisasi dan dapat Anda buat, sistem tersebut sering kali tidak mempertimbangkan sifat fisik model 3D. Mahasiswa PhD Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer (EECS) MIT dan insinyur CSAIL Faraz Faruqi telah mengeksplorasi trade-off ini, menciptakan sistem berbasis AI generatif yang dapat membuat perubahan estetika pada desain sambil mempertahankan fungsionalitas, dan sistem lain yang memodifikasi struktur dengan properti sentuhan yang diinginkan yang ingin dirasakan pengguna.
Menjadikannya nyata
Bersama para peneliti di Google, Stability AI, dan Northeastern University, Faruqi kini telah menemukan cara untuk membuat objek dunia nyata dengan AI, menciptakan item yang tahan lama dan menunjukkan tampilan dan tekstur yang diinginkan pengguna. Dengan sistem “MechStyle” yang didukung AI, pengguna cukup mengunggah model 3D atau memilih aset yang telah ditetapkan sebelumnya seperti vas dan pengait, dan meminta alat tersebut menggunakan gambar atau teks untuk membuat versi yang dipersonalisasi. Model AI generatif kemudian memodifikasi geometri 3D, sementara MechStyle menyimulasikan bagaimana perubahan tersebut akan berdampak pada bagian tertentu, memastikan area rentan tetap sehat secara struktural. Jika Anda puas dengan cetak biru yang disempurnakan dengan AI ini, Anda dapat mencetaknya secara 3D dan menggunakannya di dunia nyata.
Anda dapat memilih model, misalnya, pengait dinding, dan bahan yang akan digunakan untuk mencetaknya (misalnya, plastik seperti asam polilaktat). Kemudian, Anda dapat meminta sistem untuk membuat versi yang dipersonalisasi, dengan petunjuk seperti, “buat pengait seperti kaktus”. Model AI akan bekerja bersama-sama dengan modul simulasi dan menghasilkan model 3D yang menyerupai kaktus sekaligus memiliki sifat struktural seperti pengait. Aksesori bergerigi berwarna hijau ini kemudian dapat digunakan untuk menggantung mug, mantel, dan ransel. Penciptaan seperti itu dimungkinkan, sebagian, berkat proses stilisasi, di mana sistem mengubah geometri model berdasarkan pemahamannya terhadap perintah teks, dan bekerja dengan umpan balik yang diterima dari modul simulasi.
Menurut peneliti CSAIL, penataan gaya 3D biasanya menimbulkan konsekuensi yang tidak diinginkan. Studi formatif mereka mengungkapkan bahwa hanya sekitar 26 persen model 3D yang tetap dapat berfungsi secara struktural setelah dimodifikasi, yang berarti sistem AI tidak memahami sifat fisik dari model yang dimodifikasi.
“Kami ingin menggunakan AI untuk membuat model yang benar-benar dapat Anda buat dan gunakan di dunia nyata,” kata Faruqi, penulis utama makalah yang mempresentasikan proyek tersebut. “Jadi MechStyle sebenarnya mensimulasikan bagaimana perubahan berbasis GenAI akan berdampak pada suatu struktur. Sistem kami memungkinkan Anda mempersonalisasi pengalaman sentuhan untuk item Anda, menggabungkan gaya pribadi Anda ke dalamnya sambil memastikan objek tersebut dapat digunakan sehari-hari.”
Ketelitian komputasi ini pada akhirnya dapat membantu pengguna mempersonalisasi barang-barang mereka, misalnya menciptakan sepasang kacamata unik dengan bintik-bintik biru dan krem yang menyerupai sisik ikan. Itu juga menghasilkan kotak obat dengan tekstur berbatu dengan bintik-bintik merah muda dan aqua. Potensi sistem ini meluas hingga menciptakan dekorasi rumah dan kantor yang unik, seperti kap lampu yang menyerupai magma merah. Ia bahkan dapat merancang teknologi bantu yang sesuai dengan spesifikasi pengguna, seperti belat jari untuk membantu cedera tangkas dan pegangan perkakas untuk membantu gangguan motorik.
Di masa depan, MechStyle juga dapat berguna dalam membuat prototipe aksesori dan produk genggam lainnya yang mungkin Anda jual di toko mainan, toko perangkat keras, atau butik kerajinan. Tujuannya, kata peneliti CSAIL, adalah agar desainer ahli dan pemula dapat meluangkan lebih banyak waktu untuk melakukan brainstorming dan menguji berbagai desain 3D, dibandingkan merakit dan menyesuaikan item dengan tangan.
Tetap kuat
Untuk memastikan kreasi MechStyle dapat bertahan dalam penggunaan sehari-hari, para peneliti menambah teknologi AI generatif mereka dengan jenis simulasi fisika yang disebut analisis elemen hingga (FEA). Anda dapat membayangkan model 3D suatu benda, seperti kacamata, dengan semacam peta panas yang menunjukkan wilayah mana yang secara struktural dapat berfungsi dengan jumlah berat yang realistis, dan mana yang tidak. Saat AI menyempurnakan model ini, simulasi fisika menyoroti bagian mana dari model yang semakin lemah dan mencegah perubahan lebih lanjut.
Faruqi menambahkan bahwa menjalankan simulasi ini setiap kali terjadi perubahan akan memperlambat proses AI secara drastis, sehingga MechStyle dirancang untuk mengetahui kapan dan di mana harus melakukan analisis struktural tambahan. “Strategi penjadwalan adaptif MechStyle melacak perubahan apa yang terjadi pada titik-titik tertentu dalam model. Saat sistem genAI melakukan penyesuaian yang membahayakan wilayah tertentu pada model, pendekatan kami akan mensimulasikan kembali fisika desain. MechStyle akan melakukan modifikasi selanjutnya untuk memastikan model tidak rusak setelah fabrikasi.”
Menggabungkan proses FEA dengan penjadwalan adaptif memungkinkan MechStyle menghasilkan objek yang memiliki kelayakan struktural hingga 100 persen. Menguji 30 model 3D berbeda dengan gaya yang menyerupai batu bata, batu, dan kaktus, tim menemukan bahwa cara paling efisien untuk membuat objek yang layak secara struktural adalah dengan mengidentifikasi wilayah lemah secara dinamis dan mengubah proses AI generatif untuk mengurangi dampaknya. Dalam skenario ini, para peneliti menemukan bahwa mereka dapat menghentikan stilisasi sepenuhnya ketika ambang batas tekanan tertentu tercapai, atau secara bertahap melakukan perbaikan kecil untuk mencegah area berisiko mendekati batas tersebut.
Sistem ini juga menawarkan dua mode berbeda: fitur gaya bebas yang memungkinkan AI dengan cepat memvisualisasikan gaya berbeda pada model 3D Anda, dan mode MechStyle yang secara cermat menganalisis dampak struktural penyesuaian Anda. Anda dapat mengeksplorasi berbagai ide, lalu mencoba mode MechStyle untuk melihat bagaimana perkembangan artistik tersebut akan memengaruhi daya tahan area tertentu pada model.
Peneliti CSAIL menambahkan bahwa meskipun model mereka dapat memastikan model Anda tetap memiliki struktur yang baik sebelum dicetak 3D, model tersebut belum dapat menyempurnakan model 3D yang pada awalnya tidak dapat dijalankan. Jika Anda mengunggah file seperti itu ke MechStyle, Anda akan menerima pesan kesalahan, namun Faruqi dan rekan-rekannya bermaksud untuk meningkatkan daya tahan model yang rusak tersebut di masa mendatang.
Terlebih lagi, tim berharap untuk menggunakan AI generatif untuk membuat model 3D bagi pengguna, alih-alih menyesuaikan gaya preset dan desain yang diunggah pengguna. Hal ini akan membuat sistem menjadi lebih mudah digunakan, sehingga mereka yang kurang paham dengan model 3D, atau tidak dapat menemukan desainnya secara online, dapat dengan mudah membuatnya dari awal. Katakanlah Anda ingin membuat jenis mangkuk unik, dan model 3D tersebut tidak tersedia di repositori; AI dapat membuatkannya untuk Anda.
“Meskipun transfer gaya untuk gambar 2D bekerja dengan sangat baik, tidak banyak karya yang mengeksplorasi bagaimana transfer gaya ini ke 3D,” kata Ilmuwan Riset Google Fabian Manhardt, yang tidak terlibat dalam makalah ini. “Pada dasarnya, 3D adalah tugas yang jauh lebih sulit, karena data pelatihan langka dan mengubah geometri objek dapat merusak strukturnya, menjadikannya tidak dapat digunakan di dunia nyata. MechStyle membantu memecahkan masalah ini, memungkinkan penataan gaya 3D tanpa merusak integritas struktural objek melalui simulasi. Hal ini memberikan orang kekuatan untuk menjadi kreatif dan mengekspresikan diri mereka dengan lebih baik melalui produk yang disesuaikan dengan mereka.”
Farqui menulis makalah tersebut bersama penulis senior Stefanie Mueller, yang merupakan profesor madya MIT dan peneliti utama CSAIL, serta dua rekan CSAIL lainnya: peneliti Leandra Tejedor SM ’24, dan postdoc Jiaji Li. Rekan penulisnya adalah Amira Abdel-Rahman PhD ’25, sekarang asisten profesor di Cornell University, dan Martin Nisser SM ’19, PhD ’24; Peneliti Google Vrushank Phadnis; Wakil Presiden Riset Stabilitas AI Varun Jampani; Profesor MIT dan Direktur Pusat Bit dan Atom Neil Gershenfeld; dan Asisten Profesor Universitas Northeastern Megan Hofmann.
Pekerjaan mereka didukung oleh MIT-Google Program for Computing Innovation. Itu dipresentasikan pada Simposium Asosiasi Mesin Komputasi tentang Fabrikasi Komputasi pada bulan November.
