第363章 超越時代的仿真建模工具
更新時間:2024-01-18 作者:十月廿二
學霸的軍工科研系統 第363章 超越時代的仿真建模工具
在這個突如其來的小插曲過后，常浩南把旁邊的黑板翻了個面，繼續沿著剛剛的路線講解起來： “正是由于傳統方法面臨的種種問題，在我們這個程序里面，將會采用一個基于DelaunayAFT的并行約束四面體網格生成辦法，生成圍繞分割平面的分隔層，從而將網格覆蓋區域分解。” “生成分隔層時分割平面僅作為引導，從而避免了幾何約束的引入，同時，通過多級區域分解策略保證了并行式網格生成的效率；通過基于磁盤緩存的通信機制節省了對計算機內存的使用……” “這一流程主要分為以下幾個步驟，一是網格規模的評估……” “第二是分割平面的引入，可以借助于的過重心的慣性矩最小的主慣性軸來確定分割平面∏。該軸的方向向量n可以由M的慣量矩陣的最小特征值對應的特征向量來確定，計算方式如下……” 僅僅是常浩南口中“最基礎”的并行曲面三角形/四邊形網格生成方法，就講了將近兩個小時的時間。 這還只是理論部分。 “在籌建實驗室的這段時間里，我簡單驗證了一下剛才講過的網格生成方式，測試對象是常見的齒輪滾刀模型和汽缸蓋模型，分別有348個和2736個曲面，其中包含多種難以用傳統方式生成網格薄片曲面，最終結果我放在這里，大家可以參考一下。” 常浩南輕點鼠標，終于放出了第一份PPT的最后一張圖—— 由于他要講的內容實在太多，以至于在之前的測試過程中，目前還相當早期的office軟件經常卡死，迫不得已只好分成好幾個文件才能進行下去。 “在這里面，我將單元質量Q定義為一個單元內切球半徑Ri和外接球的半徑Rc之比，為了把單元質量盡可能變為整數，再把結果乘以三，所以最終定義的Q3（Ri/Rc）” “可以看出，相比于經過傳統方法生成的高精度網格，新方法生成的網格即便在外形極度復雜的臟區域，也沒有生成質量為0.10.2的垃圾網格，質量為0.61.0之間的網格總占比在91.7以上，加權平均質量相比前者降低大約0.2，這一差異在實際工作中幾乎不會造成影響。” “在最終的時間消耗上，盡管并行策略相比于傳統方式增加了區域分解、網格加密和節點合并三個步驟，但由于大大提高了網格生成效率，因此對于兩個測試模型，總用時分別僅有750秒和2100秒，分別只有串行方法的5.9和4.7……” 當常浩南把程序運行日志貼出來，并講出結果的那一刻，原本寂靜的會議室里面幾乎瞬間就炸開了鍋。 前者也特地沒有馬上維持秩序。 人在突然接受了遠超自己認知水平的信息之后，總是需要一些時間來平穩情緒的。 畢竟那可是原來20倍的效率。 在數值計算這個領域，時間上的量變本身就是質變。 齒輪滾刀和汽缸蓋只不過是相當簡單的兩個模型而已，網格生成到底要花費20分鐘還是6個小時的差別或許不大。 但對于一些超大型的工程項目來說，算半個月和算一年之間可就有天壤之別了…… 更何況，有更細心的人已經能夠看出來，常浩南開發的這個全新方法，對于越復雜的模型效果越好。 也就是說到了實際應用中，這個優勢很有可能不止20倍。 剛剛還坐在后面一臉沉穩地記著筆記的李杰在聽到常浩南說出的那兩個數據之后，幾乎是下意識地抬起頭。 他先是微微抬起頭，順著眼鏡鏡片的下邊沿看了看會議室前面墻上掛著的幕布。 根據上面經過放大顯示之后的運行日志來看，并沒有聽錯。 就是20倍。 “這……” 李杰轉過頭看向了坐在他左手邊的科技委主任宋建。 然后發現對方此時也正看向他這邊。 作為業內的絕對大佬，二人顯然都看出了這個軟件的潛力。 雖然常浩南目前所講的，只是整個項目中大概10左右的部分，但也足以管窺其最終成品的優越性。 絕對是劃時代的產物！ 自從1983年我國第一臺超算銀河一號投入使用，一直以來困擾著華夏計算機領域的主要問題就是算力上不去。 甚至都輪不到去討論元器件性能的問題。 而是哪怕別人出口一樣的芯片和內存給你，你最后拿出來的成品性能還是差距很大。 以至于美國近些年甚至都放開了對于電子元器件的出口管制，反而是在平臺架構方面管得很嚴。 總之就是…… 不覺得你能帶來什么威脅。 實際情況也確實差不多。 計算所為遼河油田最新搞出來的曙光1000A超級計算機，峰值運行速度才每秒60億次左右，目前還在籌建中的曙光20001，目標也只有200億次。 而上個月大洋彼岸剛剛投入使用的ASCIRed，速度已經達到了每秒1萬億次。 至于像各大高校采購的那種量產商用型號，性能差距則更加明顯。 這樣的差距也是導致國內在計算機商業應用領域遲遲得不到發展的主要原因。 畢竟有限的幾個課題就能把超算的算力占滿，導致只有最重要的國家級項目才能夠分配到使用資源，大多數研究人員根本無福體驗。 如今隨著一陣由京航帶起來的超算熱潮雖然在一定程度上緩解了這種情況，但這些性能一般的商用服務器在面對復雜問題時又經常顯得無能為力。 伱要想改變人們舊的觀念，就得實實在在讓人感受到好處才行。 此時李杰的腦海中又回憶起了自己前幾天和常浩南見面的時候，后者也曾經表示過，超算或者服務器這種業務，不能賣出去就算了，尤其是在相關產業還不發達的華夏，必須得提供持續服務，推廣超級計算機應用才行。 當時他只是覺得這個思路很好，肯定能提升一些用戶粘性，但計算所目前自己又沒能力做這方面的工作，所以才委托給了常浩南。 并且以未來曙光2000計算機的優先使用權，以及開放對曙光集團的投資許可作為交換。 但沒想到他這邊甚至還沒來得及召開董事會，對方甚至連成果都已經拿出來了。 雖然需要超級計算機的領域千千萬萬，但數值模擬和仿真絕對是其中應用范圍最廣的一個領域。 在這上面直接提高20倍的效率，相當于把華夏和美國之間的算力差距從三個數量級縮小到了一個數量級。 雖然還不至于直接反超，但至少能看到對方的背影。 而且，幾乎所有的工程類學科，都可以從中獲益。 “常浩南同志，我有個問題想要請教。” 一個沉穩的聲音劃破了會議室里面的嚷鬧。 幾乎所有人都回過頭，看向房間的最后。 (本章完) 學霸的軍工科研系統 第363章 超越時代的仿真建模工具
在這個突如其來的小插曲過后，常浩南把旁邊的黑板翻了個面，繼續沿著剛剛的路線講解起來： “正是由于傳統方法面臨的種種問題，在我們這個程序里面，將會采用一個基于DelaunayAFT的并行約束四面體網格生成辦法，生成圍繞分割平面的分隔層，從而將網格覆蓋區域分解。” “生成分隔層時分割平面僅作為引導，從而避免了幾何約束的引入，同時，通過多級區域分解策略保證了并行式網格生成的效率；通過基于磁盤緩存的通信機制節省了對計算機內存的使用……” “這一流程主要分為以下幾個步驟，一是網格規模的評估……” “第二是分割平面的引入，可以借助于的過重心的慣性矩最小的主慣性軸來確定分割平面∏。該軸的方向向量n可以由M的慣量矩陣的最小特征值對應的特征向量來確定，計算方式如下……” 僅僅是常浩南口中“最基礎”的并行曲面三角形/四邊形網格生成方法，就講了將近兩個小時的時間。 這還只是理論部分。 “在籌建實驗室的這段時間里，我簡單驗證了一下剛才講過的網格生成方式，測試對象是常見的齒輪滾刀模型和汽缸蓋模型，分別有348個和2736個曲面，其中包含多種難以用傳統方式生成網格薄片曲面，最終結果我放在這里，大家可以參考一下。” 常浩南輕點鼠標，終于放出了第一份PPT的最后一張圖—— 由于他要講的內容實在太多，以至于在之前的測試過程中，目前還相當早期的office軟件經常卡死，迫不得已只好分成好幾個文件才能進行下去。 “在這里面，我將單元質量Q定義為一個單元內切球半徑Ri和外接球的半徑Rc之比，為了把單元質量盡可能變為整數，再把結果乘以三，所以最終定義的Q3（Ri/Rc）” “可以看出，相比于經過傳統方法生成的高精度網格，新方法生成的網格即便在外形極度復雜的臟區域，也沒有生成質量為0.10.2的垃圾網格，質量為0.61.0之間的網格總占比在91.7以上，加權平均質量相比前者降低大約0.2，這一差異在實際工作中幾乎不會造成影響。” “在最終的時間消耗上，盡管并行策略相比于傳統方式增加了區域分解、網格加密和節點合并三個步驟，但由于大大提高了網格生成效率，因此對于兩個測試模型，總用時分別僅有750秒和2100秒，分別只有串行方法的5.9和4.7……” 當常浩南把程序運行日志貼出來，并講出結果的那一刻，原本寂靜的會議室里面幾乎瞬間就炸開了鍋。 前者也特地沒有馬上維持秩序。 人在突然接受了遠超自己認知水平的信息之后，總是需要一些時間來平穩情緒的。 畢竟那可是原來20倍的效率。 在數值計算這個領域，時間上的量變本身就是質變。 齒輪滾刀和汽缸蓋只不過是相當簡單的兩個模型而已，網格生成到底要花費20分鐘還是6個小時的差別或許不大。 但對于一些超大型的工程項目來說，算半個月和算一年之間可就有天壤之別了…… 更何況，有更細心的人已經能夠看出來，常浩南開發的這個全新方法，對于越復雜的模型效果越好。 也就是說到了實際應用中，這個優勢很有可能不止20倍。 剛剛還坐在后面一臉沉穩地記著筆記的李杰在聽到常浩南說出的那兩個數據之后，幾乎是下意識地抬起頭。 他先是微微抬起頭，順著眼鏡鏡片的下邊沿看了看會議室前面墻上掛著的幕布。 根據上面經過放大顯示之后的運行日志來看，并沒有聽錯。 就是20倍。 “這……” 李杰轉過頭看向了坐在他左手邊的科技委主任宋建。 然后發現對方此時也正看向他這邊。 作為業內的絕對大佬，二人顯然都看出了這個軟件的潛力。 雖然常浩南目前所講的，只是整個項目中大概10左右的部分，但也足以管窺其最終成品的優越性。 絕對是劃時代的產物！ 自從1983年我國第一臺超算銀河一號投入使用，一直以來困擾著華夏計算機領域的主要問題就是算力上不去。 甚至都輪不到去討論元器件性能的問題。 而是哪怕別人出口一樣的芯片和內存給你，你最后拿出來的成品性能還是差距很大。 以至于美國近些年甚至都放開了對于電子元器件的出口管制，反而是在平臺架構方面管得很嚴。 總之就是…… 不覺得你能帶來什么威脅。 實際情況也確實差不多。 計算所為遼河油田最新搞出來的曙光1000A超級計算機，峰值運行速度才每秒60億次左右，目前還在籌建中的曙光20001，目標也只有200億次。 而上個月大洋彼岸剛剛投入使用的ASCIRed，速度已經達到了每秒1萬億次。 至于像各大高校采購的那種量產商用型號，性能差距則更加明顯。 這樣的差距也是導致國內在計算機商業應用領域遲遲得不到發展的主要原因。 畢竟有限的幾個課題就能把超算的算力占滿，導致只有最重要的國家級項目才能夠分配到使用資源，大多數研究人員根本無福體驗。 如今隨著一陣由京航帶起來的超算熱潮雖然在一定程度上緩解了這種情況，但這些性能一般的商用服務器在面對復雜問題時又經常顯得無能為力。 伱要想改變人們舊的觀念，就得實實在在讓人感受到好處才行。 此時李杰的腦海中又回憶起了自己前幾天和常浩南見面的時候，后者也曾經表示過，超算或者服務器這種業務，不能賣出去就算了，尤其是在相關產業還不發達的華夏，必須得提供持續服務，推廣超級計算機應用才行。 當時他只是覺得這個思路很好，肯定能提升一些用戶粘性，但計算所目前自己又沒能力做這方面的工作，所以才委托給了常浩南。 并且以未來曙光2000計算機的優先使用權，以及開放對曙光集團的投資許可作為交換。 但沒想到他這邊甚至還沒來得及召開董事會，對方甚至連成果都已經拿出來了。 雖然需要超級計算機的領域千千萬萬，但數值模擬和仿真絕對是其中應用范圍最廣的一個領域。 在這上面直接提高20倍的效率，相當于把華夏和美國之間的算力差距從三個數量級縮小到了一個數量級。 雖然還不至于直接反超，但至少能看到對方的背影。 而且，幾乎所有的工程類學科，都可以從中獲益。 “常浩南同志，我有個問題想要請教。” 一個沉穩的聲音劃破了會議室里面的嚷鬧。 幾乎所有人都回過頭，看向房間的最后。 (本章完) 學霸的軍工科研系統 第363章 超越時代的仿真建模工具
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