大数据时代,云计算如何为仿真技术插上“翅膀”

2017年7月7日，“2017年度国产工业软件优秀解决方案展示对接会——大连专场”在大连世博广场召开。在会上，由英特仿真和华为公司合作建立的“工业仿真云平台”正式上线，这是中国第一个仿真云平台。“工业仿真云平台”已初步计划在辽宁、江苏、山东、天津、湖北五省市与华为共同推广，而后再向全国其他地区辐射。

前《连线》杂志主编克里斯•安德森曾经说过：“数字革命已经进入了真实世界的核心部分，而且可能已经产生了最深远的影响。”毫无疑问，信息科技发展所带来的创新与变化可谓翻天覆地，而利用云计算及数据构建模型，将成为未来仿真技术发展的主导力量。

英特仿真公司总裁张群博士认为，无论从国家信息安全角度还是深层次创新设计对CAE技术和软件的依赖，我国的高端装备行业的设计、分析不可能一直依赖外国的分析软件和技术。同时，国家已经意识到了“重硬轻软”的问题，科技部和工信部都加深了对超算应用领域的投入，而支持大规模计算的CAE软件就是超算应用的重要部分之一。因此，英特仿真要走一条自主创新的道路，只要做到本地化，才有可能把自己的产品尽快完成市场化、企业化，难度在于：你要如何去做？

2009年，在积累了国际最优秀的CAE软件研发、管理和市场运作经验，以及国际人脉和资源后，张群选择回国在大连创建了英特工程仿真技术（大连）有限公司，致力于成为一家国际型的工程仿真软件研发公司和高端仿真技术服务供应商。很显然，张群的目标不止于完善CAE市场自有品牌的高端软件，还希望在汽车工程类、航天航空类、重工业和机械行业用仿真技术提供软件、定制化开发、技术咨询、技术服务，建立完整的仿真生态服务体系。

让进口软件成为历史

为填补国内空白，张群一直想打造具有中国自主知识产权的商业化工程仿真及优化软件，为用户提供全方位的技术解决方案和技术咨询服务。

“自主CAE研发这条路注定是崎岖不平的，充满了艰难险阻，其中有我们自身的原因，也有很多外部环境因素的影响，创业是冒险的，但是在大连我心里更有底气。”张群说。在2013年，依托大连良好的产业背景和高校资源，作为主要发起单位，英特仿真与大连高新区联合筹建了我国第一个CAE技术产业园“大连仿真产业园”，一起打造自主品牌CAE仿真分析软件，通过灵活的接口、精确的算法和开放的技术，定制化的用户交互平台开发，更加贴合了国内企业用户的实际应用状况。

以前，国内一些不错的汽车公司CAE普及率相当高，产品设计各个环节，从零部件到整车，从动力学到强度分析各个方面都很完善，但是基本都照搬国外的模式，没有针对国内的流程或者工艺来适应它，所以中间使用上有大量的问题存在。张群认为，“尽管国内CAE软件应用已经普及，但我国拥有自主知识产权的计算机辅助工程产品极少，大部分依赖进口软件，价格昂贵。

2016年，英特仿真与华为企业云在大连签署云计算战略合作协议，双方就共同打造云平台和推动云计算产业发展等领域达成战略合作。

此次战略合作协议的签署，也标志着双方在工业仿真和云计算合作掀起了新的篇章，将共同推动工业仿真和云计算产业的发展，真正实现工业仿真产业与云计算全面结合，希望通过自主平台，与合作伙伴一起共赢云时代的未来。

“通过仿真云平台的计算仿真和模拟技术，能够对产品进行设计、改进、创新，以及模型的快速认证和方案的快速对比，不但解决了大量零散复杂的CAE数据的可控性差的问题，还在安全性、耐久性、一致性方面得到保障，很大程度脱离企业对进口软件的依赖”， 张群冷静分析道。

如今，中国的CAE产业已经进入了发展的黄金期，高端设备制造已经完全离不开以CAE为基础的数字化技术。曾几何时，通过想法改变世界是异常的艰难。如今，人们完全可以通过数字化虚拟技术来实现自己的想法和创意。而此时，数据不仅仅是让人认识这个世界，也将会改造现实世界。

利用大数据拟合精确度

环境的改变带来了内心的冲击，经过多年的努力最终如期而至。英特仿真推出了工程多物理场仿真和优化软件平台，以及系列的行业专用计算机辅助工程技术产品。在整个制造行业中，包括汽车、航天航空、核电、机械重工为主提供专业性的软件和服务。张群表示，对仿真技术来说，可视化平台和前期建构平台应该是具备国内领先的优势。这也是十几年的积累基础，以及项目和推广的成果上比较靠前。

明显能够从张群的语气中感受到，最先踏上这条路，并用自己创造的工具，成为生产力的感觉真好！但是在这个变革时代，所有的风起云涌都很难离开大数据的助推，如何利用大数据来提升仿真能力和精确度，是英特仿真接下来要深思的问题。

过去，CAE技术是力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。通过力学特性分析来获取结果，是传统仿真技术的基础。无论是在航天航空的INTESIM颤振分析技术，还是在复合材料分层及损伤模拟上，都需要在实验室进行大量的反复试验对比来发现问题和预测问题，整个研发测试时间动辄几年，甚至更长的时间。现在仿真分析的发展趋势是渐渐的贯穿产品设计的全生命周期，过长的研发周期必然影响产品的市场竞争力。

但是，大数据的出现为仿真技术提供了新的可能。传统的仿真结果大多都比较简单和直接，而大数据能够预先的处理和深入分析，为解决规模性的仿真数据提供全新的思路。大数据在仿真技术中一般分为两类：第一类是来自用户在互联网上活动的泛数据，多数是多源异构性、交互性、突发性、社会性等；另外一种是来自科学实验数据、工程传感数据等，这些数据使得仿真对象有了前所未有的扩展。随着数据量增长和数据种类增加的过程中，数据的密集性、时效性、完备性成了整个仿真系统生存的关键，如今，只要通过相关数值，就能够迅速把结果精准的计算出来。这归功于将人们平时所思所想，在一个虚拟的世界里进行重现。如今从制造到智造的转变，都离不开仿真技术的发展。

“仿真技术在大数据上有两个层面，一个是本身模型，一次性海量存储的模型数据；另外一个则是大量的模型，规律性的问题需要大量的分析来实现”，张群认为。

不过仿真技术一般跟大数据还有些区别，在设计的时候需要做一个基于实际物理问题的分析，比如航空发动机，不同的温度分布或者不同的设计间隙对性能的影响，要形成这种大量的分析需要通过分布调整，需要尝试100个、1000个、甚至10000个等不同的参数组合，来形成100个、1000个、10000个对应性，这也是张群所说的区域对区域，然后通过这种大量关系拟合出真正的敏感度，或是对性能和响应的对应关系。

如果说，数据就是这个时代的生产力，那么除了以上的分析方式，我们应该如何结合起来把它当做生产力呢？

张群表示，“现在我们需要云平台，利用平台去进行模型的处理和模型的分析。这样能够同时让大量的客户在这个平台上应用这些数据进行分析和制作通用模型。例如，航空领域需要大规模的计算，仿真需要极高的软硬件配置，航空企业搭建满足需要的软硬件平台需要花费大量的人力物力，还存在资源分配不均、资源利用不充分等问题。引入云服务可以转变为按机时租用或在云平台上委托咨询服务等模式。避免了软硬件购置后可能的闲置和不充分使用的情况，在大幅度降低用户成本的同时，也更易于被用户采纳。云平台能够大幅度的降低该领域的软硬件计算仿真投入成本，不需要航空领域客户花费大量的人力物力去搭建。”

以上这种方式是用云平台来处理大数据分析。另外，英特仿真还针对一些数据进行轻量化，这也是对大数据的处理转化，能够在工作站上来完成。所以，英特仿真在管理庞大的数据上，通过自有的管理平台和云平台，然后对数据的梳理、分类、划分形成一个信息的管理，这对于生产力提升是非常重要的一块。

云计算为仿真技术插上“翅膀”

随着大数据与云平台的结合，仿真技术逐渐进入以计算、存储为主导的世界，利用云计算本身的计算能力和存储能力，以及资源灵活利用，将会达到无所不在的强大软件体系，这是云计算给仿真技术带来的伟大便利。

庞大的仿真数据分析、快速运算、存储需要到云平台的支撑，也是一项复杂的系统工程。首先要在IaaS层（基础架构即服务）需要提供强大、稳定、经济的计算基础措施，包括主机、存储、网络及其他硬件在内的硬件设备，这些是实现云服务的最基础资源，也包括维护人力、能源消耗、物业租赁、软/硬件维保、设备折旧等长期成本支出。

对于一个创业公司来说，购买硬件，以及对软件的配置，建立自己的计算中心，需要大量的成本负担。张群认为，“对硬件的采购永远比使用量高，更多时候很多资源都是闲置的，造成资源上面的浪费。通过云计算，可以在有限成本的前提下，提供强大的硬件体系，以及整个强大的软件体系解决大量的计算问题，这对于仿真软件需要大量的数据处理、计算、存储，云计算能够很大程度解决这些问题。”

好在这几年随着云计算的发展，无论是成本、稳定性还是强大的云服务支持，看似难以解决的瓶颈都有了非常好的转机。在工业领域上，华为提供了强大的计算基础措施，包括处理CPU、内容、存储、网络和其他基本的计算资源，支撑了仿真技术上的一些硬性需求，并且在收益上，初期投资成本大大降低了，节约的大量成本客户可以更好的应用到研发中。

云计算的发展，除了在仿真领域的门槛降低、资源利用、成本等问题上，张群认为，对仿真技术的普及推广度也有很大的影响，在仿真教学、医疗上，基于云的服务系统，包括辅助教学系统，以及大量的物理教学实验，可以快速建立一个虚拟实验体系，让学生真正有效利用这些数据和技术来完善自己的知识和对仿真的认知。

携手打造工业仿真云平台

建设完成后，工业仿真云平台能够每年为企业节省超过4000万元的仿真相关软硬件投入。而且全国每年CAE软硬件投入在30-50亿元，云平台建成后短期内即有望覆盖5%的国内软硬件市场，将切实促进大连成为全国CAE技术应用产业基地、工业创新强市、两化融合强市、云应用强市。

那么，工业仿真云平台到底能够为客户带来哪些价值呢？

张群表示，“工业仿真云平台不但节约客户的成本，而且还能帮助以往不可能实现仿真的企业应用仿真技术。工业仿真云平台不光提供服务、软件，还能打造APP的专用产品，并且进行打包发布，同时进行线上交易，打造了一个互动、交易、共享（模型共享，流程共享）的平台，在整个广度、宽度、客户成本、客户可获得的资源，都是无穷大的。”

华为作为全球领先的信息与通信解决方案供应商，在云服务领域具有先进的技术水平、运营能力和品牌影响力。双方在工业仿真和云计算合作上掀起了新的篇章，通过整合云计算产业链上下游资源，推动工业仿真和云计算产业在全国快速发展，真正实现工业仿真产业与云计算全面结合。华为将充分发挥在云服务领域技术和资源优势，携手英特仿真一起共同开启全国工业仿真和云计算产业发展的新征程。