在11月4日举行的2023中国(西安)人工智能高峰论坛上,面向飞行器的秦岭·翱翔流体力学大模型发布。这个大模型可以用来做什么?
会议期间,华商报记者采访了西北工业大学航空学院长江学者、特聘教授、中国空气动力学会副理事长张伟伟。
张伟伟教授介绍,“秦岭·翱翔流体力学大模型”,是西北工业大学和华为公司合作的一个面向流体力学仿真的大模型。它也是呼应时代发展需求,面向行业应用需求的一个行业大模型的初级版本。
大模型的名字由两部分组成,模型研发于陕西,故以陕西省的地域标志秦岭作为开头,而大模型主要是面向航空航天行业的,所以又用了翱翔结尾,故称为“秦岭·翱翔流体力学大模型”。模型主要有两个模块,这两个模块都是为了支撑下一代CAE工业软件的发展。
“大家都知道CAE工业软件是制造业的灵魂,也是我国亟需加强的产业方向。CAE软件是强烈依赖于计算平台的规模的,这次人工智能会议也是为了促进国产AI超算平台的高效利用。而流体仿真是CAE软件中耗费资源最大的一个方向,就如何提升它的仿真效率和精度,特别是如何把AI超算资源利用起来,我们在过去一年多和华为公司做了一些紧密的合作。”
第一个模块是湍流模型的智能求解。现有广泛使用的湍流模型是知识驱动的微分方程模型,在复杂工况下精度有限。在数据驱动时代,我们如何利用实验数据去辅助构建模型、提升精度,通过AI超算去提升计算效率?这便是我们第一个模块——AI湍流模型的发展思路。
第二个模块是直接基于数据的端到端的流场建模。比如说对于一个机翼的流场仿真,通常在单个工作站上需要小时级的计算。通过积累的一些计算数据,采用端到端的建模,我们构建对几何外形和状态泛化的模型,可以对复杂流场开展近实时的仿真,把小时量级的计算压缩到秒级。这样对下游的气动外形优化设计、多场耦合的仿真等提供一个便捷的工具。
“我觉得未来的CAE软件,应该是一个以数据智能,结合智能计算所支撑的发展思路,专用大模型将成为下一代CAE软件的新形式。我们现在做了一个初步探索,未来在这个方向上还有很多工作要和合作伙伴一起去继续努力。”
流体力学大模型的应用领域不仅仅局限于航空航天,像汽车的风阻计算、噪声计算,包括手机电脑的散热、空调环境模拟、土木风工程等领域的流场模拟都会用到。不仅仅应用于高端装备制造,在人们生活的很多方面都有应用。华为做的盘古大模型是做天气预报的,其实它本质上也是一个专用流体大模型。
“现在的流体仿真效率仍然不能满足设计师的快速设计需求,比如刚才提到的对一个机翼绕流的模拟,就需要小时级的计算量,产品研制过程需要成千上万的计算状态,如果能把其压缩到秒的量级,就可以大幅提升设计效率。另外,在很多极端工况下,现有手段还算不准确,一些试验数据目前还没有充分利用,试验状态也比较少,如何将这些数据联合起来去进行有效利用,这都是AI流体力学需要解决的问题。”
华商报记者马虎振文/图