工程仿真瘦身实现实时求解
物理仿真面临一个难题——需要仿真结果的工程师往往没有时间等待。再加上现实环境中需要多个独立计算（例如系统中独立的热、机械和电磁元件），既真实又实时的“多物理场”计算可能看起来是一个非此即彼的命题。
本周在马萨诸塞州伯灵顿聚集的编码人员和建模人员将在某仿真软件环境中探索多物理场实时计算的新途径。通过三天的主题演讲、研讨会和演示，该软件用户将评估解决仿真时间紧迫问题的新方法。
“替代模型是一项有趣的新技术，您可以将成熟的多物理场模型压缩成紧凑格式，使用机器学习快速评估，”位于斯德哥尔摩的母公司产品管理高级副总裁表示。
这一挑战不仅限于该软件。根据今年早些时候在《Procedia Computer Science》期刊上发表的一篇综述，多个行业都面临仿真瓶颈，作者指出“执行高保真仿真每个设计甚至可能需要数周时间”。
《Procedia》作者指出，替代模型涉及将方程缩减为更大仿真环境的简化版本。换句话说，替代模型捕获了被建模特定系统的基本行为，但没有太多的计算开销。通常，这种缩减过程可以包括在关键点战略性地采样原始复杂模型，然后训练一个能够预测新场景结果的更快近似值。
“您可以即时评估这些模型，”该副总裁在谈到其替代建模系统时表示。“而如果您用未知输入求解完整模型，可能需要15分钟。人们非常没有耐心。”
据该副总裁称，欧洲汽车制造商现在使用该软件的替代模型来快速模拟整个电动汽车电池组，实现经理和工程师曾经需要等待咖啡休息时间或更长时间才能做出的实时决策。同时，该副总裁补充说，某瑞士机构已将该软件的替代系统部署为一个应用程序，供印度农民预测冷藏中的食品腐败。该机构发现，替代仿真使农民能够将食品腐败减少20%。
将多物理场变成应用程序
该副总裁表示，该软件打算将仿真系统的用户转变为更接近软件开发人员的角色。
“您可以将这些应用程序编译成独立可执行文件，无需任何许可费用即可在全球分发，”该副总裁说。
他表示，该公司的替代模型能够作为独立应用程序运行，可以在笔记本电脑或智能手机上工作。
“如果您想将其提供给工厂车间的人员，这些替代模型非常有用，因为它允许您立即评估并获得结果，”该副总裁说。与完整的多物理场仿真相比，这些模型运行速度快，因为应用程序版本（例如特定电池组的热性能和化学成分）是预加载的。仿真速度快，因为它已经掌握了要模拟的物理环境特定的预计算参数——并且仅针对要模拟的环境。
除了加速每次运行计算时间的人工智能智能外，该软件还依赖其他技巧。建模人员所称的“降阶”模型（ROMs）涉及优化，如数学模式识别和简化计算中一些更复杂的方程。“神经网络在那里发挥作用，但还有其他技术，更传统的降阶建模技术，”他说。
例如，在2024年对ROMs的全行业综述中，来自意大利的里雅斯特国际高级研究学院的研究人员描述了一系列不仅仅基于人工智能或神经网络的ROM技术。
“ROMs分为两大系列：侵入式方法，其中直接操纵控制方程；和非侵入式方法，其中仅考虑仿真数据，”研究人员写道。论文表明，神经网络和更传统的数学ROM工具的混合可以实现比没有添加ROM智能的模型快高达10万倍的计算加速。
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