大數據時代,云計算如何為仿真技術插上“翅膀”

2017年7月7日，“2017年度國產工業軟件優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“工業仿真云平臺”正式上線，這是中國第一個仿真云平臺?！肮I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輻射。

前《連線》雜志主編克里斯?安德森曾經說過：“數字革命已經進入了真實世界的核心部分，而且可能已經產生了最深遠的影響?！焙翢o疑問，信息科技發展所帶來的創新與變化可謂翻天覆地，而利用云計算及數據構建模型，將成為未來仿真技術發展的主導力量。

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新設計對CAE技術和軟件的依賴，我國的高端裝備行業的設計、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新的道路，只要做到本地化，才有可能把自己的產品盡快完成市場化、企業化，難度在于：你要如何去做？

2009年，在積累了國際最優秀的CAE軟件研發、管理和市場運作經驗，以及國際人脈和資源后，張群選擇回國在大連創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、重工業和機械行業用仿真技術提供軟件、定制化開發、技術咨詢、技術服務，建立完整的仿真生態服務體系。

讓進口軟件成為歷史

為填補國內空白，張群一直想打造具有中國自主知識產權的商業化工程仿真及優化軟件，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，也有很多外部環境因素的影響，創業是冒險的，但是在大連我心里更有底氣?！睆埲赫f。在2013年，依托大連良好的產業背景和高校資源，作為主要發起單位，英特仿真與大連高新區聯合籌建了我國第一個CAE技術產業園“大連仿真產業園”，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，更加貼合了國內企業用戶的實際應用狀況。

以前，國內一些不錯的汽車公司CAE普及率相當高，產品設計各個環節，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CAE軟件應用已經普及，但我國擁有自主知識產權的計算機輔助工程產品極少，大部分依賴進口軟件，價格昂貴。

2016年，英特仿真與華為企業云在大連簽署云計算戰略合作協議，雙方就共同打造云平臺和推動云計算產業發展等領域達成戰略合作。

此次戰略合作協議的簽署，也標志著雙方在工業仿真和云計算合作掀起了新的篇章，將共同推動工業仿真和云計算產業的發展，真正實現工業仿真產業與云計算全面結合，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，能夠對產品進行設計、改進、創新，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數據的可控性差的問題，還在安全性、耐久性、一致性方面得到保障，很大程度脫離企業對進口軟件的依賴”， 張群冷靜分析道。

如今，中國的CAE產業已經進入了發展的黃金期，高端設備制造已經完全離不開以CAE為基礎的數字化技術。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字化虛擬技術來實現自己的想法和創意。而此時，數據不僅僅是讓人認識這個世界，也將會改造現實世界。

利用大數據擬合精確度

環境的改變帶來了內心的沖擊，經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化軟件平臺，以及系列的行業專用計算機輔助工程技術產品。在整個制造行業中，包括汽車、航天航空、核電、機械重工為主提供專業性的軟件和服務。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領先的優勢。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，并用自己創造的工具，成為生產力的感覺真好！但是在這個變革時代，所有的風起云涌都很難離開大數據的助推，如何利用大數據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化設計等問題的一種近似數值分析方法。通過力學特性分析來獲取結果，是傳統仿真技術的基礎。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現問題和預測問題，整個研發測試時間動輒幾年，甚至更長的時間?，F在仿真分析的發展趨勢是漸漸的貫穿產品設計的全生命周期，過長的研發周期必然影響產品的市場競爭力。

但是，大數據的出現為仿真技術提供了新的可能。傳統的仿真結果大多都比較簡單和直接，而大數據能夠預先的處理和深入分析，為解決規模性的仿真數據提供全新的思路。大數據在仿真技術中一般分為兩類：第一類是來自用戶在互聯網上活動的泛數據，多數是多源異構性、交互性、突發性、社會性等；另外一種是來自科學實驗數據、工程傳感數據等，這些數據使得仿真對象有了前所未有的擴展。隨著數據量增長和數據種類增加的過程中，數據的密集性、時效性、完備性成了整個仿真系統生存的關鍵，如今，只要通過相關數值，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。如今從制造到智造的轉變，都離不開仿真技術的發展。

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

不過仿真技術一般跟大數據還有些區別，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整，需要嘗試100個、1000個、甚至10000個等不同的參數組合，來形成100個、1000個、10000個對應性，這也是張群所說的區域對區域，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，數據就是這個時代的生產力，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力呢？

張群表示，“現在我們需要云平臺，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據進行分析和制作通用模型。例如，航空領域需要大規模的計算，仿真需要極高的軟硬件配置，航空企業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為按機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?！?

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

云計算為仿真技術插上“翅膀”

隨著大數據與云平臺的結合，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。

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

對于一個創業公司來說，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據處理、計算、存儲，云計算能夠很大程度解決這些問題?！?

好在這幾年隨著云計算的發展，無論是成本、穩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。在工業領域上，華為提供了強大的計算基礎措施，包括處理CPU、內容、存儲、網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，節約的大量成本客戶可以更好的應用到研發中。

云計算的發展，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、醫療上，基于云的服務系統，包括輔助教學系統，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據和技術來完善自己的知識和對仿真的認知。

攜手打造工業仿真云平臺

建設完成后，工業仿真云平臺能夠每年為企業節省超過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即有望覆蓋5%的國內軟硬件市場，將切實促進大連成為全國CAE技術應用產業基地、工業創新強市、兩化融合強市、云應用強市。

那么，工業仿真云平臺到底能夠為客戶帶來哪些價值呢？

張群表示，“工業仿真云平臺不但節約客戶的成本，而且還能幫助以往不可能實現仿真的企業應用仿真技術。工業仿真云平臺不光提供服務、軟件，還能打造APP的專用產品，并且進行打包發布，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?！?

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。雙方在工業仿真和云計算合作上掀起了新的篇章，通過整合云計算產業鏈上下游資源，推動工業仿真和云計算產業在全國快速發展，真正實現工業仿真產業與云計算全面結合。華為將充分發揮在云服務領域技術和資源優勢，攜手英特仿真一起共同開啟全國工業仿真和云計算產業發展的新征程。