利用大數(shù)據(jù)擬合精確度,云計算為仿真技術插上“翅膀”

時間:2017-07-20

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:,張群博士希望通過CAE技術市場化、商業(yè)化和企業(yè)化的形式,把國內(nèi)的自主研發(fā)品牌軟件完善起來。近日,由英特仿真和華為合作的“工業(yè)仿真云平臺”在大連正式上線。

盡管國內(nèi)高端的工業(yè)軟件發(fā)展好多年,卻沒有在市場和產(chǎn)業(yè)上完成多大的轉化。曾在美國ANSYS公司工作8年的張群博士毅然決然選擇了回國創(chuàng)業(yè),創(chuàng)辦了英特仿真,致力于智能裝備創(chuàng)新設計CAE軟件產(chǎn)品的研發(fā),以及為裝備制造業(yè)創(chuàng)新提供仿真咨詢服務。他認為,中國的CAE產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入了發(fā)展的黃金期,張群博士希望通過CAE技術市場化、商業(yè)化和企業(yè)化的形式,把國內(nèi)的自主研發(fā)品牌軟件完善起來。近日,由英特仿真和華為合作的“工業(yè)仿真云平臺”在大連正式上線。

2017年7月7日,“2017年度國產(chǎn)工業(yè)軟件優(yōu)秀解決方案展示對接會——大連專場”在大連世博廣場召開。在會上,由英特仿真和華為公司合作建立的“工業(yè)仿真云平臺”正式上線,這是中國第一個仿真云平臺?!肮I(yè)仿真云平臺”已初步計劃在遼寧、江蘇、山東、天津、湖北五省市與華為共同推廣,而后再向全國其他地區(qū)輻射。

前《連線》雜志主編克里斯?安德森曾經(jīng)說過:“數(shù)字革命已經(jīng)進入了真實世界的核心部分,而且可能已經(jīng)產(chǎn)生了最深遠的影響。”毫無疑問,信息科技發(fā)展所帶來的創(chuàng)新與變化可謂翻天覆地,而利用云計算及數(shù)據(jù)構建模型,將成為未來仿真技術發(fā)展的主導力量。

英特仿真公司總裁張群博士認為,無論從國家信息安全角度還是深層次創(chuàng)新設計對CAE技術和軟件的依賴,我國的高端裝備行業(yè)的設計、分析不可能一直依賴外國的分析軟件和技術。同時,國家已經(jīng)意識到了“重硬輕軟”的問題,科技部和工信部都加深了對超算應用領域的投入,而支持大規(guī)模計算的CAE軟件就是超算應用的重要部分之一。因此,英特仿真要走一條自主創(chuàng)新的道路,只要做到本地化,才有可能把自己的產(chǎn)品盡快完成市場化、企業(yè)化,難度在于:你要如何去做?

2009年,在積累了國際最優(yōu)秀的CAE軟件研發(fā)、管理和市場運作經(jīng)驗,以及國際人脈和資源后,張群選擇回國在大連創(chuàng)建了英特工程仿真技術(大連)有限公司,致力于成為一家國際型的工程仿真軟件研發(fā)公司和高端仿真技術服務供應商。很顯然,張群的目標不止于完善CAE市場自有品牌的高端軟件,還希望在汽車工程類、航天航空類、重工業(yè)和機械行業(yè)用仿真技術提供軟件、定制化開發(fā)、技術咨詢、技術服務,建立完整的仿真生態(tài)服務體系。

讓進口軟件成為歷史

為填補國內(nèi)空白,張群一直想打造具有中國自主知識產(chǎn)權的商業(yè)化工程仿真及優(yōu)化軟件,為用戶提供全方位的技術解決方案和技術咨詢服務。

“自主CAE研發(fā)這條路注定是崎嶇不平的,充滿了艱難險阻,其中有我們自身的原因,也有很多外部環(huán)境因素的影響,創(chuàng)業(yè)是冒險的,但是在大連我心里更有底氣?!睆埲赫f。在2013年,依托大連良好的產(chǎn)業(yè)背景和高校資源,作為主要發(fā)起單位,英特仿真與大連高新區(qū)聯(lián)合籌建了我國第一個CAE技術產(chǎn)業(yè)園“大連仿真產(chǎn)業(yè)園”,一起打造自主品牌CAE仿真分析軟件,通過靈活的接口、精確的算法和開放的技術,定制化的用戶交互平臺開發(fā),更加貼合了國內(nèi)企業(yè)用戶的實際應用狀況。

以前,國內(nèi)一些不錯的汽車公司CAE普及率相當高,產(chǎn)品設計各個環(huán)節(jié),從零部件到整車,從動力學到強度分析各個方面都很完善,但是基本都照搬國外的模式,沒有針對國內(nèi)的流程或者工藝來適應它,所以中間使用上有大量的問題存在。張群認為,“盡管國內(nèi)CAE軟件應用已經(jīng)普及,但我國擁有自主知識產(chǎn)權的計算機輔助工程產(chǎn)品極少,大部分依賴進口軟件,價格昂貴。

2016年,英特仿真與華為企業(yè)云在大連簽署云計算戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方就共同打造云平臺和推動云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展等領域達成戰(zhàn)略合作。

此次戰(zhàn)略合作協(xié)議的簽署,也標志著雙方在工業(yè)仿真和云計算合作掀起了新的篇章,將共同推動工業(yè)仿真和云計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,真正實現(xiàn)工業(yè)仿真產(chǎn)業(yè)與云計算全面結合,希望通過自主平臺,與合作伙伴一起共贏云時代的未來。

“通過仿真云平臺的計算仿真和模擬技術,能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行設計、改進、創(chuàng)新,以及模型的快速認證和方案的快速對比,不但解決了大量零散復雜的CAE數(shù)據(jù)的可控性差的問題,還在安全性、耐久性、一致性方面得到保障,很大程度脫離企業(yè)對進口軟件的依賴”,張群冷靜分析道。

如今,中國的CAE產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入了發(fā)展的黃金期,高端設備制造已經(jīng)完全離不開以CAE為基礎的數(shù)字化技術。曾幾何時,通過想法改變世界是異常的艱難。如今,人們完全可以通過數(shù)字化虛擬技術來實現(xiàn)自己的想法和創(chuàng)意。而此時,數(shù)據(jù)不僅僅是讓人認識這個世界,也將會改造現(xiàn)實世界。

利用大數(shù)據(jù)擬合精確度

環(huán)境的改變帶來了內(nèi)心的沖擊,經(jīng)過多年的努力最終如期而至。英特仿真推出了工程多物理場仿真和優(yōu)化軟件平臺,以及系列的行業(yè)專用計算機輔助工程技術產(chǎn)品。在整個制造行業(yè)中,包括汽車、航天航空、核電、機械重工為主提供專業(yè)性的軟件和服務。張群表示,對仿真技術來說,可視化平臺和前期建構平臺應該是具備國內(nèi)領先的優(yōu)勢。這也是十幾年的積累基礎,以及項目和推廣的成果上比較靠前。

明顯能夠從張群的語氣中感受到,最先踏上這條路,并用自己創(chuàng)造的工具,成為生產(chǎn)力的感覺真好!但是在這個變革時代,所有的風起云涌都很難離開大數(shù)據(jù)的助推,如何利用大數(shù)據(jù)來提升仿真能力和精確度,是英特仿真接下來要深思的問題。

過去,CAE技術是力學性能的分析計算以及結構性能的優(yōu)化設計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。通過力學特性分析來獲取結果,是傳統(tǒng)仿真技術的基礎。無論是在航天航空的INTESIM顫振分析技術,還是在復合材料分層及損傷模擬上,都需要在實驗室進行大量的反復試驗對比來發(fā)現(xiàn)問題和預測問題,整個研發(fā)測試時間動輒幾年,甚至更長的時間?,F(xiàn)在仿真分析的發(fā)展趨勢是漸漸的貫穿產(chǎn)品設計的全生命周期,過長的研發(fā)周期必然影響產(chǎn)品的市場競爭力。

但是,大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)為仿真技術提供了新的可能。傳統(tǒng)的仿真結果大多都比較簡單和直接,而大數(shù)據(jù)能夠預先的處理和深入分析,為解決規(guī)模性的仿真數(shù)據(jù)提供全新的思路。大數(shù)據(jù)在仿真技術中一般分為兩類:第一類是來自用戶在互聯(lián)網(wǎng)上活動的泛數(shù)據(jù),多數(shù)是多源異構性、交互性、突發(fā)性、社會性等;另外一種是來自科學實驗數(shù)據(jù)、工程傳感數(shù)據(jù)等,這些數(shù)據(jù)使得仿真對象有了前所未有的擴展。隨著數(shù)據(jù)量增長和數(shù)據(jù)種類增加的過程中,數(shù)據(jù)的密集性、時效性、完備性成了整個仿真系統(tǒng)生存的關鍵,如今,只要通過相關數(shù)值,就能夠迅速把結果精準的計算出來。這歸功于將人們平時所思所想,在一個虛擬的世界里進行重現(xiàn)。如今從制造到智造的轉變,都離不開仿真技術的發(fā)展。

“仿真技術在大數(shù)據(jù)上有兩個層面,一個是本身模型,一次性海量存儲的模型數(shù)據(jù);另外一個則是大量的模型,規(guī)律性的問題需要大量的分析來實現(xiàn)”,張群認為。

不過仿真技術一般跟大數(shù)據(jù)還有些區(qū)別,在設計的時候需要做一個基于實際物理問題的分析,比如航空發(fā)動機,不同的溫度分布或者不同的設計間隙對性能的影響,要形成這種大量的分析需要通過分布調(diào)整,需要嘗試100個、1000個、甚至10000個等不同的參數(shù)組合,來形成100個、1000個、10000個對應性,這也是張群所說的區(qū)域?qū)^(qū)域,然后通過這種大量關系擬合出真正的敏感度,或是對性能和響應的對應關系。

如果說,數(shù)據(jù)就是這個時代的生產(chǎn)力,那么除了以上的分析方式,我們應該如何結合起來把它當做生產(chǎn)力呢?

張群表示,“現(xiàn)在我們需要云平臺,利用平臺去進行模型的處理和模型的分析。這樣能夠同時讓大量的客戶在這個平臺上應用這些數(shù)據(jù)進行分析和制作通用模型。例如,航空領域需要大規(guī)模的計算,仿真需要極高的軟硬件配置,航空企業(yè)搭建滿足需要的軟硬件平臺需要花費大量的人力物力,還存在資源分配不均、資源利用不充分等問題。引入云服務可以轉變?yōu)榘礄C時租用或在云平臺上委托咨詢服務等模式。避免了軟硬件購置后可能的閑置和不充分使用的情況,在大幅度降低用戶成本的同時,也更易于被用戶采納。云平臺能夠大幅度的降低該領域的軟硬件計算仿真投入成本,不需要航空領域客戶花費大量的人力物力去搭建?!?/p>

以上這種方式是用云平臺來處理大數(shù)據(jù)分析。另外,英特仿真還針對一些數(shù)據(jù)進行輕量化,這也是對大數(shù)據(jù)的處理轉化,能夠在工作站上來完成。所以,英特仿真在管理龐大的數(shù)據(jù)上,通過自有的管理平臺和云平臺,然后對數(shù)據(jù)的梳理、分類、劃分形成一個信息的管理,這對于生產(chǎn)力提升是非常重要的一塊。

云計算為仿真技術插上“翅膀”

隨著大數(shù)據(jù)與云平臺的結合,仿真技術逐漸進入以計算、存儲為主導的世界,利用云計算本身的計算能力和存儲能力,以及資源靈活利用,將會達到無所不在的強大軟件體系,這是云計算給仿真技術帶來的偉大便利。

龐大的仿真數(shù)據(jù)分析、快速運算、存儲需要到云平臺的支撐,也是一項復雜的系統(tǒng)工程。首先要在IaaS層(基礎架構即服務)需要提供強大、穩(wěn)定、經(jīng)濟的計算基礎措施,包括主機、存儲、網(wǎng)絡及其他硬件在內(nèi)的硬件設備,這些是實現(xiàn)云服務的最基礎資源,也包括維護人力、能源消耗、物業(yè)租賃、軟/硬件維保、設備折舊等長期成本支出。

對于一個創(chuàng)業(yè)公司來說,購買硬件,以及對軟件的配置,建立自己的計算中心,需要大量的成本負擔。張群認為,“對硬件的采購永遠比使用量高,更多時候很多資源都是閑置的,造成資源上面的浪費。通過云計算,可以在有限成本的前提下,提供強大的硬件體系,以及整個強大的軟件體系解決大量的計算問題,這對于仿真軟件需要大量的數(shù)據(jù)處理、計算、存儲,云計算能夠很大程度解決這些問題?!?/p>

好在這幾年隨著云計算的發(fā)展,無論是成本、穩(wěn)定性還是強大的云服務支持,看似難以解決的瓶頸都有了非常好的轉機。在工業(yè)領域上,華為提供了強大的計算基礎措施,包括處理CPU、內(nèi)容、存儲、網(wǎng)絡和其他基本的計算資源,支撐了仿真技術上的一些硬性需求,并且在收益上,初期投資成本大大降低了,節(jié)約的大量成本客戶可以更好的應用到研發(fā)中。

云計算的發(fā)展,除了在仿真領域的門檻降低、資源利用、成本等問題上,張群認為,對仿真技術的普及推廣度也有很大的影響,在仿真教學、醫(yī)療上,基于云的服務系統(tǒng),包括輔助教學系統(tǒng),以及大量的物理教學實驗,可以快速建立一個虛擬實驗體系,讓學生真正有效利用這些數(shù)據(jù)和技術來完善自己的知識和對仿真的認知。

攜手打造工業(yè)仿真云平臺

建設完成后,工業(yè)仿真云平臺能夠每年為企業(yè)節(jié)省超過4000萬元的仿真相關軟硬件投入。而且全國每年CAE軟硬件投入在30-50億元,云平臺建成后短期內(nèi)即有望覆蓋5%的國內(nèi)軟硬件市場,將切實促進大連成為全國CAE技術應用產(chǎn)業(yè)基地、工業(yè)創(chuàng)新強市、兩化融合強市、云應用強市。

那么,工業(yè)仿真云平臺到底能夠為客戶帶來哪些價值呢?

張群表示,“工業(yè)仿真云平臺不但節(jié)約客戶的成本,而且還能幫助以往不可能實現(xiàn)仿真的企業(yè)應用仿真技術。工業(yè)仿真云平臺不光提供服務、軟件,還能打造APP的專用產(chǎn)品,并且進行打包發(fā)布,同時進行線上交易,打造了一個互動、交易、共享(模型共享,流程共享)的平臺,在整個廣度、寬度、客戶成本、客戶可獲得的資源,都是無窮大的?!?/p>

華為作為全球領先的信息與通信解決方案供應商,在云服務領域具有先進的技術水平、運營能力和品牌影響力。雙方在工業(yè)仿真和云計算合作上掀起了新的篇章,通過整合云計算產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源,推動工業(yè)仿真和云計算產(chǎn)業(yè)在全國快速發(fā)展,真正實現(xiàn)工業(yè)仿真產(chǎn)業(yè)與云計算全面結合。華為將充分發(fā)揮在云服務領域技術和資源優(yōu)勢,攜手英特仿真一起共同開啟全國工業(yè)仿真和云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新征程。

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