【行業新聞】AI 人工智慧如何改進 CAE 模擬技術？

在過去50多年裡，工程模擬領域採用數值方法，使工程師能夠更快更輕鬆地求解3D物理問題，同時獲得更高精度和更可靠的結果，但仍然存在諸多挑戰，例如：如何保障結果的準確性、結果生成速度、流程易用性及穩定性？而 Ansys 正在探索如何使用人工智慧（AI）、機器學習（ML）和深度學習（DL）來解決這些問題，以及將 AI 和 ML 集成到模擬軟體中。

這些概念在過去聽起來更像是科幻小說裡才有，但如今他們正在影響人們日常工作和生活的方方面面，變得無處不在，而工程模擬也不例外。一直以來，Ansys 致力於與人工智能和機器學習領域的全球領導者合作，全力打造業界一流的模擬工具。未來新一代的 Ansys 軟體將會同時提供極快的速度和極高的精準度，我們深信能夠推動這種強力組合實現的密鑰就是應用深度學習。

在 Ansys 我們可以使用 AI/ML 方法自動查找模擬參數，提高速度和準確性；利用增強模擬，通過數據驅動方法或基於物理的方法訓練神經網路，將模擬速度提高100倍。換句話說，AI/ML 將幫助我們縮小理想世界與現實生活之間的差距，讓我們能夠在模擬效率、便利性和準確性之間實現完美平衡。Ansys 基於物理的模擬使客戶能夠"測試運行"數百種不同的產品設計，而不需要物理原型。然而，如果用於複雜的產品，模擬過程可能需要數千小時，但通過人工智能可以將模擬速度加快100倍，而這一切都歸功於通過人工智能工程訓練數據。

1. 人工智能和模擬相結合的好處

• 提高速度和準確性：Ansys 正在使用 AI/ML 方法自動查找模擬參數，以同時提高速度和準確性。

• 增強模擬方面：AI/ML 可加速芯片熱解決方案並開發流體求解器，將局部區域的高精度解決方案與粗疏區域的 ML方法相結合。

• 獲取業務資訊方面：推動制定業務資訊決策，例如 Ansys 模擬求解器的計算資源預測需求。

• 最佳化設計空間探索：AI/ML 可以指導早期產品最佳化工作，幫助工程師根據數千個參數快速找到最佳設計空間。

 

2. 通過模擬加速機器學習

Ansys Fluent 有效利用人工智慧（AI）提高性能，同時不降低準確性，結果呈現速度提升了86倍。

Michael P. Brenner 是哈佛大學 Michael F. Cronin 實驗室應用數學與應用物理學教授以及物理學教授。Brenner還是 Google Research 的一名研究科學家。他在“通過Fluent中的用戶定義函數實現機器學習對流離散化” 主題報告中介紹了他與 Ansys 和 Google Research 的合作項目。

 

3. 人工智能在工程模擬中的應用

AI/ML 技術已成功應用於許多行業，例如智慧化的自然語言理解、社交媒體上的情感分析、金融算法交易、藥物研發和電子商務推薦引擎等。AI/ML 不僅適用於工程模擬，而且對於客戶提升和推動實現突破性生產力非常重要，通過 AI/ML 增強的高級模擬技術是工程設計流程的重要基礎。

 

4. 人工智慧（AI）、機器學習（ML）和深度學習（DL）

機器學習是一種通過為算法提供分類數據來實現人工智能的方法，這樣它們就可以隨著時間的推移而不斷改進，而且無需明確編程。深度學習作為實現機器學習的一種手段，通過使用人工神經網絡算法，試圖模仿人類大腦做出決策的方式，包括自行對數據進行分類。深度學習通常需要大量數據和高性能計算（HPC）。從引導自動駕駛汽車到預測能源使用，再到通過學習複雜物理來加速工程模擬，只要能夠收集到足夠的數據來訓練算法，都能為人工智慧的完善發展潛能。

5. 利用模擬和人工智慧開展自動駕駛汽車工程

高級駕駛輔助系統（ADAS）與自動駕駛汽車的研發不僅極具挑戰，而且無先例可循。據估計，為了確保安全性和可靠性，工程師需要進行數十億英里的道路測試，這項不可能完成的任務只有借助工程模擬才能實現。借助模擬，工程師可以通過低成本、快速準確的方式對數以千計的駕駛場景和設計參數進行虛擬測試。

6. 利用人工智慧、機器學習和深度學習加速模擬

AI 使工程師能夠更快速地處理大型複雜設計，而且不會為了速度而降低準確性。

 

• 實現100倍的模擬加速

使用 Ansys RedHawk-SC 系列產品中的深度神經網路，將蒙特卡洛模擬速度提高多達100倍，從而能夠更好地了解電壓對時序的影響。

 

• 求解速度實現1,000倍提升

一家汽車客戶利用 Ansys optiSLang 機器學習技術找到了一種自動駕駛解決方案，能夠幫助解決前方車輛突然改變車道並減慢交通速度這種“卡住不動”的交通難題。與以前使用的蒙特卡洛方法相比，他們能夠將尋找解決方案的速度提升1,000倍。

 

• 10,000種不同的設計

通過使用 AI/ML，我們正在進入一個創造式設計世界，根據規格探索10,000種不同的設計，並使用高性能計算和Ansys Cloud 對其進行快速模擬，從而為設計人員提供最佳選擇。

Ansys 軟體開發團隊致力於為人工智慧的發展做出貢獻，每天都在探索人工智慧和機器學習的可能性，終有一天將模擬的美麗新世界呈現給全球使用者。

 

致謝和更多資訊請參考 Ansys 原廠原文：AI 和 ML 如何改變模擬 (ansys.com)

 

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