پیش بینی پاسخ بیومکانیکی انسان در برابر ارتعاشات سازه ایی با استفاده از هوش مصنوعی

ارتعاشات سازه ای یکی از عوامل مهم موثر بر عملکرد بهره برداری سازه ها و آسایش کاربران به شمار می روند و در سازه های سبک و انعطاف پذیر، پل های عابر پیاده، کف های با دهانه بزرگ، سکوها و سایر سازه های حساس به ارتعاش اهمیت ویژه ای دارند. هنگامی که انسان در تماس مستقیم یا غیرمستقیم با یک سازه قرار می گیرد، برهم کنشی دوسویه میان سیستم سازه و بدن انسان شکل می گیرد که می تواند منجر به ایجاد پاسخ های حرکتی و بیودینامیکی در بدن شود. پیش بینی دقیق این پاسخ ها به دلیل وابستگی هم زمان به ویژگی های دینامیکی سازه، مشخصات تحریک، ویژگی های آنتروپومتریک و وضعیت بدن انسان، همچنین وجود روابط غیرخطی و تغییرپذیری فردی، با چالش هایی همراه است. هدف این مقاله مروری، بررسی قابلیت های هوش مصنوعی و روش های یادگیری ماشین در پیش بینی پاسخ بیومکانیکی انسان در برابر ارتعاشات سازه ای و تبیین ظرفیت آن ها برای تلفیق مدل های داده محور با رویکردهای مکانیکی و بیودینامیکی است. در این راستا، مطالعات مرتبط با تعامل انسان–سازه، مدل سازی پاسخ بیودینامیکی انسان، پیش بینی انتقال ارتعاش در بدن و کاربرد الگوریتم های یادگیری ماشین و شبکه های عصبی مصنوعی، بررسی و تحلیل شده اند. بر اساس مرور انجام شده، متغیرهای ورودی مدل های هوش مصنوعی را می توان در سه گروه اصلی شامل پارامترهای دینامیکی و ارتعاشی سازه، مشخصات فردی و آنتروپومتریک انسان و پارامترهای وضعیت و تماس بدن طبقه بندی کرد، در حالی که شاخص ه ایی نظیر شتاب، انتقال پذیری ارتعاش و سایر معیارهای پاسخ بیودینامیکی می توانند به عنوان خروجی مدل در نظر گرفته شوند. نتایج بررسی نشان می دهد که روش های هوش مصنوعی ظرفیت قابل توجهی برای پیش بینی سریع و انعطاف پذیر پاسخ انسان دارند و می توانند به عنوان مکمل مدل های مکانیکی و عددی مورد استفاده قرار گیرند. بااین حال، کمبود داده های تجربی معتبر، تنوع شرایط آزمایش، تغییرپذیری فردی، تعمیم پذیری مدل ها و تفسیرپذیری نتایج از مهم ترین چالش های توسعه و کاربرد این روش ها محسوب می شوند. در نهایت، یک چارچوب مفهومی برای تلفیق پارامترهای سازه ای، ویژگی های انسانی و شاخص های پاسخ بیودینامیکی در مدل های هوش مصنوعی ارائه شده و مسیرهای پژوهشی آینده در زمینه توسعه مدل های هیبریدی و فیزیک محور پیشنهاد می شود.

کلیدواژه ها:

ارتعاشات سازه ای ، پاسخ بیومکانیکی ، تعامل انسان - سازه ، هوش مصنوعی ، شبکه عصبی مصنوعی ، انتقال ارتعاش