물리 시뮬레이션에는 문제가 있습니다. 시뮬레이션 결과가 필요한 엔지니어는 기다릴 시간이 없는 경우가 많습니다. 여러 개의 독립적인 계산이 필요한 실제 설정을 추가합니다(예: 시스템의 별도 열, 기계 및 전자기 요소). “다중물리” 계산 현실적이고 실시간이라는 것은 둘 중 하나의 제안으로 보일 수 있습니다.
이번 주 매사추세츠 벌링턴에 모인 코더와 모델러는 이동 중에도 다중 물리학에 대한 새로운 진출을 모색할 것입니다. COMSOL 시뮬레이션 소프트웨어 환경. 3일 동안 진행된 기조연설, 워크숍, 데모를 통해 컴솔 사용자는 시뮬레이션 시간 부족을 해결하기 위한 새로운 접근 방식을 고려하게 될 것입니다.
“대리 모델 완전한 다중물리 모델을 가져와 기계 학습을 사용하여 신속하게 평가할 수 있는 컴팩트 형식으로 압축하는 흥미로운 신기술입니다.”라고 스톡홀름에 본사를 둔 COMSOL이라고도 불리는 모회사의 제품 관리 수석 부사장인 Bjorn Sjodin은 말합니다.
도전 과제는 COMSOL 단독보다 더 광범위합니다. 에 따르면 검토 올해 초 저널에 게재됨 프로세디아 컴퓨터 과학다양한 산업 분야에서 저자는 “고충실도 시뮬레이션을 실행하는 데 설계당 몇 주가 걸릴 수도 있다”고 말하는 시뮬레이션 병목 현상에 직면해 있습니다.
대리 모델, 왔다 저자는 더 큰 시뮬레이션 환경의 단순화된 버전으로 방정식을 축소하는 작업이 필요하다고 지적합니다. 즉, 대리자는 모델링되는 특정 시스템의 필수 동작을 캡처하지만 그렇게 많은 정보는 포함하지 않습니다. 계산 오버헤드. 종종 이러한 트리밍 프로세스에는 주요 지점에서 원래의 복잡한 모델을 전략적으로 샘플링한 다음 새로운 시나리오에 대한 결과를 예측할 수 있는 더 빠른 근사치를 교육하는 작업이 포함될 수 있습니다.
Sjodin은 COMSOL의 대리 모델링 시스템에 대해 “이러한 모델을 즉시 평가할 수 있습니다.”라고 말합니다. “반면 알 수 없는 입력으로 전체 모델을 풀면 15분이 걸릴 수 있습니다. 그리고 사람들은 매우 참을성이 없습니다.”
Sjodin에 따르면, 유럽 자동차 제조업체는 이제 COMSOL의 대리 모델을 사용하여 전체 전기 자동차 배터리 팩을 신속하게 시뮬레이션하고 있으며 관리자와 엔지니어가 한때 커피 휴식 시간 이상 기다려야 했던 실시간 결정을 가능하게 합니다. 한편 Sjodin은 스위스 연구소가 인도 농부들이 냉장 보관 중인 식품 부패를 예측할 수 있는 앱으로 COMSOL 대리 시스템을 배포했다고 덧붙였습니다. 연구소에서는 대리 시뮬레이션을 통해 농부들이 식품 부패를 20%까지 줄일 수 있었다고 밝혔습니다.
다중물리학을 앱으로 만들기
Sjodin은 COMSOL이 시뮬레이션 시스템 사용자를 소프트웨어 개발자에게 더 가까운 시스템으로 전환할 계획이라고 말했습니다.
Sjodin은 “이러한 앱을 독립 실행형 실행 파일로 컴파일하여 어떠한 라이선스 비용 없이 전 세계에 배포할 수 있습니다.”라고 말합니다.
그는 회사의 대리 모델이 노트북이나 스마트폰에서 작동할 수 있는 독립형 애플리케이션으로 실행될 수 있다고 말합니다.
Sjodin은 “이를 공장 현장의 누군가에게 제공하려는 경우 이러한 대리 모델을 사용하면 즉시 결과를 평가하고 얻을 수 있으므로 매우 유용합니다.”라고 말합니다. 전체 다중물리 시뮬레이션에 비해 모델이 빠르게 실행됩니다. 예를 들어 특정 배터리 팩의 열 성능 및 화학 성분에 대한 앱 버전이 미리 로드되어 있기 때문입니다. 시뮬레이션할 물리적 환경과 시뮬레이션할 환경에 특정한 사전 계산된 매개변수가 이미 있으므로 시뮬레이션이 빠릅니다.
각 실행의 컴퓨팅 시간을 단축하는 AI 스마트 외에도 COMSOL은 다른 트릭도 사용합니다. 모델러가 부르는 것 “주문 감소” 모델 (ROM)에는 수학적 패턴 인식과 같은 최적화가 포함되며 계산에서 더 복잡한 방정식을 단순화합니다. “여기서는 신경망뿐만 아니라 다른 기술, 보다 전통적인 축소 차수 모델링 기술도 사용됩니다.”라고 그는 말합니다.
예를 들어 2024년에 ROM에 대한 업계 전반의 검토이탈리아 트리에스테 출신 연구원 국제고등학교 AI나 신경망 그 이상을 기반으로 하는 다양한 ROM 기술을 설명했습니다.
“ROM은 지배 방정식을 직접 조작하는 침입적 방법과 시뮬레이션 데이터만 고려하는 비침입적 방법이라는 두 가지 큰 제품군으로 나뉩니다.”라고 연구진은 썼습니다. 이 논문은 신경망과 보다 전통적인 수학적 ROM 도구를 혼합하면 ROM 스마트가 추가되지 않은 모델보다 최대 100,000배 빠른 계산 속도 향상을 달성할 수 있음을 보여줍니다.