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譯者注：云概念的出現(xiàn)已經(jīng)有一段時間了，到底怎么樣？可以的話，我們就不用買一堆軟件和工作站了。個人也用得起仿真了，簡直不能更好了。那么仿真計算到底可不可搬到云上面去？數(shù)據(jù)是否安全？使用是否方便？本文將帶給你答案。

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云技術將高性能計算(HPC)能力以極低的成本交付給大眾變成了可能。想對發(fā)動機燃燒過程進行復雜的直接數(shù)值仿真?或者，您可能只想運行基本的結構仿真，但是希望比桌面工作站或內部服務器能夠快1000倍速度。那么云可以幫你解決這個問題。本文，我們將看到云仿真的當前狀態(tài)，并請一些行業(yè)專家對市場和技術本身的當前狀態(tài)進行評估。 

云技術 

首先，我們來定義一下云。簡而言之，云是一種IT范式，允許用戶訪問位于異地數(shù)據(jù)中心的資源。這些資源可以以額外的計算能力的形式出現(xiàn)，通過HPC集群，或者以軟件的形式存在，可以在用戶的瀏覽器中運行，從而消除了在本地機器上安裝的需要。對于使用仿真軟件的用戶來說，這是一個很有吸引力的提議，因為這些云數(shù)據(jù)中心可以處理所有的硬件和基礎設施問題，讓用戶進行最擅長的工程分析，而不用擔心企業(yè)級的軟件部署、持續(xù)的現(xiàn)場服務器升級和其他問題。云計算范式取代了舊的IT范式，后者著重于將軟件作為一種產(chǎn)品提供，而云計算是將其產(chǎn)品作為一種服務提供給用戶，用戶為他們實際使用的資源付費，而不是持續(xù)地為許可證、CPU能力或其他硬件買單。

在EnSight制造發(fā)動機模型。模型顯示了燃料如何噴射到內燃機中。

(圖片由ANSYS提供)。 

炒作該結束了！ 

Gartner炒作循環(huán)圖是衡量新興技術炒作和期望的一個合理的標準，同時也提供了某種技術被采用的跡象。新技術的被采用率很低，因為它們往往處于開發(fā)的早期階段，通常只被研究機構和產(chǎn)品開發(fā)人員使用。當技術隨著生命周期變化，走向成熟，公眾信任逐漸增加時，就會得到更廣泛的采用。根據(jù)Gartner在2017年發(fā)布的“云計算炒作周期”，云計算本身終于從“幻滅的低谷”走出，進入“啟蒙的斜坡”。“這意味著，在新興技術帶來的波動預期之后，炒作終于消失了，我們現(xiàn)在應該看到，在進入高生產(chǎn)率的狀態(tài)之前，這些服務開始得到更廣泛的采用。”

正從坑里爬出來 

對于那些不熟悉技術炒作周期的人來說，Gartner提供了以下幾條總結: 

創(chuàng)新驅動：一項技術突破拉開了序幕。早期的概念驗證故事和媒體的興趣引發(fā)了重大的宣傳。通常沒有可用的產(chǎn)品存在，商業(yè)可行性也沒有得到證明。

 

一飛沖天的膨脹：早期的宣傳產(chǎn)生了許多成功的故事——通常伴隨著大量的失敗。一些公司采取了行動；但是大多數(shù)并沒有。

 

幻滅的低谷：隨著實驗失敗和無法實施，人們的興趣逐漸減少。這項技術的提供者要么動搖，要么徹底失敗。只有當幸存的供應商改進他們的產(chǎn)品，以使早期采用者滿意時，投資才會繼續(xù)。

 

啟蒙之坡：說明技術如何能使企業(yè)受益且開始具體實施的實例越來越多，并得到更廣泛的理解。來自技術供應商的第二代和第三代產(chǎn)品開始出現(xiàn)。更多基金投資助推；保守的公司仍持謹慎態(tài)度。

 

平穩(wěn)期：主流的采用開始起飛。評估該技術生存能力的標準更加明確。這項技術的廣泛市場適用性和相關性明顯地正在得到回報。

 

但是，當分析師們認為云計算現(xiàn)在正處于啟蒙階段時，業(yè)界對云計算和仿真的現(xiàn)狀有什么看法呢?

 

行業(yè)觀點

 

我們對Autodesk、Ansys和Rescale這三家供應商進行了采訪。

 

Autodesk一直以來都是一家專注于設計的公司，它有興趣將云計算的能力引入設計師的手中，并且已經(jīng)有了大約5年的云計算戰(zhàn)略。目前，Autodesk提供了一系列基于云的仿真包，包括Autodesk CFD、Moldflow，當然還有Fusion360。Autodesk通過使用“云信用”為客戶提供云計算時間。用戶可以購買“云信用”，以換取Autodesk云服務的仿真或渲染時間。

 

與Autodesk相比，Ansys首先是一家仿真公司，因此它專注于通過云資源讓工程師評估更多的設計變化，并做出更好更快的工程決策。自然地，Ansys目標是讓仿真變得更好、更強大。Ansys通過使用現(xiàn)有的許可證或使用靈活的“彈性單元”作為彈性許可模型的一部分，提供云計算時間(可以提前支付模型，如果用完的話，可以選擇轉換到后支付)。彈性許可允許用戶從Ansys中訪問大多數(shù)支持云計算的軟件。

 

Rescale是一家2011年成立于舊金山的初創(chuàng)企業(yè)，在短短時間內，它已經(jīng)成為世界上最大的HPC基礎設施網(wǎng)絡，擁有超過800萬臺服務器和1400臺PFLOPs供公眾仿真使用。Rescale ScaleX平臺提供了超過250個不同的軟件包，這些軟件包都可以在云上訪問，并且可以使用Rescale數(shù)據(jù)中心提供的HPC計算能力。該平臺允許用戶為他們使用的計算能力和時間付費。軟件方面，用戶可以按次付費，或者攜帶自己的許可證。Rescale為計算資源提供每秒的計費，并正在推動軟件許可的每秒計費。

機遇與挑戰(zhàn)

 

工程領域似乎是云計算的后來者。這似乎是由于在文化和技術上的無法接受。

 

Ansys的產(chǎn)品管理總監(jiān)Todd McDevitt說:“數(shù)據(jù)安全是一個問題，特別是對于大型工程公司來說。”“這個狀況正在改善，但對于航天與國防等特殊行業(yè)和半導體行業(yè)來說，這仍是一個障礙。”

 

由于國家安全和知識產(chǎn)權問題，這些行業(yè)在采用新模式方面比較保守。如果想要將數(shù)據(jù)遷移到云端，就需要確保數(shù)據(jù)是安全的。

 

但數(shù)據(jù)安全并不是大規(guī)模采用的唯一障礙。隨著仿真能力的增長，我們對仿真軟件的需求也在增長——隨著仿真變得更加詳細和精確，我們生成了更多的數(shù)據(jù)。

 

“大型仿真的輸出文件是一個挑戰(zhàn)，”McDevitt繼續(xù)說道。“理想的情況是，采用云技術的工程團隊將他們的數(shù)據(jù)留在云中并在那里進行管理;然而，事實往往并非如此。大多數(shù)公司最終都希望下載仿真輸出文件，并在其內部系統(tǒng)上長期管理它們。這樣，客戶的下載時間實際上與生成數(shù)據(jù)所需的時間相當。

 

Autodesk似乎也是同意上述觀點。

 

Autodesk的仿真副總裁Greg Fallon說：“云計算的最大挑戰(zhàn)之一就是大型數(shù)據(jù)集的上傳和下載。在進行大型、復雜的仿真時，挑戰(zhàn)之一是，當您將大型文件上載到云上并生成解決問題的龐大數(shù)據(jù)設置之后，傳統(tǒng)上您必須下載這些數(shù)據(jù)以查看或使其可用。這是普遍存在的，世界上任何一個大型超級計算中心都遇到了這個問題。這是最大的技術問題之一。”

 

但是，隨著技術的成熟和客戶意識到使用云進行仿真的價值，采用云計算的趨勢正在加快。

 

“在過去的幾年里，我看到許多公司的態(tài)度發(fā)生了重大轉變，”Greg Fallon繼續(xù)說。“兩年前，由于IP風險，很多人不愿意在工程應用中使用云。但是越來越多的大公司的首席信息官開始轉變。人們開始意識到，在許多情況下，云中的數(shù)據(jù)與本地存儲的數(shù)據(jù)同樣安全。

 

賣算力...都誰在買？

據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品從“幻滅的低谷”和“啟蒙的斜坡”中走出來的那段時間，恰好與該產(chǎn)品的采用相吻合。

 

正如我們采訪的行業(yè)專家所證實的，這是2018年云仿真的一個相當準確的表現(xiàn)。

 

“盡管超過90%的當前市場是本地化的,但HPC今天正處于一個轉折點,許多傳統(tǒng)的本地客戶選擇云作為一個關鍵功能來滿足當下或未來的高性能計算的需求,”Dave Anselmi說，Rescale產(chǎn)品管理主管。

 

“從歷史上看，HPC性能每10年增加100次(摩爾定律)。”Anselmi繼續(xù)說道。“隨著價格的下降，仿真的復雜性也在增加。今天的仿真將在明天運行得更快更便宜。但是仿真需求在不斷增加，仿真客戶群體對更復雜的模型、更復雜的物理和多學科耦合的要求也越來越高。因此，盡管同樣的預算未來將購買更多的硬件，但未來的工作將需要更多的硬件。”

“實際上，隨著仿真的普遍化，高端仿真將繼續(xù)‘低端化’，需要更短的計算和分析的時間。”過去，仿真是超音速噴氣式飛機和一級方程式賽車的專利，現(xiàn)在它被用于設計智能手機和電子書閱讀器。事實上，這種趨勢正在加速。”

未來的增長和應用

 

因此，我們看到云仿真市場已經(jīng)成熟，技術成熟到可以滿足一定的需求。如果目前的趨勢繼續(xù)下去，我們將看到仿真變得平民化，更容易為非專業(yè)人士所接受。

 

對于我們采訪過的行業(yè)專家來說，在不久的將來，會是什么樣子?

 

Anselmi說:“Rescale的定位是獨一無二的、開放的解決方案平臺。因為我們支持多個應用程序、多個云服務商，或者單一的內部數(shù)據(jù)中心。”“我們相信，相對于單點解決方案，開放平臺是用戶和軟件商生態(tài)系統(tǒng)的更好路徑。”

 

Anselmi繼續(xù)說道:“盡管目前云只是處于HPC這個層面，但這是翻天覆地變化的開始。”云的優(yōu)勢在于它可以動態(tài)地匹配用戶的需求。隨著時間的推移(高峰和低谷)，用戶對需求不斷變化，以及不同結構的出現(xiàn)，對于云來說，處理這些需求的能力要遠遠好于一個本地系統(tǒng)。隨著時間的推移，按需付費的硬件和軟件將使用戶能夠滿足他們的需求，無需等待，就改進仿真時間，增加創(chuàng)新，快速上市。

 

看起來Rescale似乎已經(jīng)明白客戶和軟件供應商的未來需求。

 

那么軟件供應商如何看待不太遙遠的未來呢？

 

“首先，我們將繼續(xù)與網(wǎng)絡云托管伙伴合作，確保我們的軟件在全球100多個數(shù)據(jù)中心上運行良好，并被充分利用，”McDevitt說。

 

“我們將繼續(xù)投資并改進我們的求解器和其他大計算量服務的可擴展性，以確保它們能利用云的高性能計算資源。我們還在對現(xiàn)有產(chǎn)品進行投資，使我們的客戶能夠更容易地利用云HPC資源，我們還在開發(fā)“云-本地”服務，改進復雜仿真中工作流的協(xié)作，提升大規(guī)模設計中節(jié)點評估的效率。在不久的將來，你會聽到更多關于這方面的消息。”

 

同樣，Autodesk在云戰(zhàn)略上也非常積極。

 

Autodesk高級產(chǎn)品經(jīng)理布賴恩?弗蘭克(Brian Frank)表示:“未來，你會在Fusion 360上看到非常多的仿真功能。”

 

“現(xiàn)在已經(jīng)可以看到在Fusion360中的創(chuàng)成式設計。我們將繼續(xù)走這條道路。同時，我們將繼續(xù)增強我們在其他產(chǎn)品中的仿真能力。但目前，我們的大多數(shù)仿真產(chǎn)品都已經(jīng)可以采用云技術。例如，Autodesk CFD在云中運行，我們剛剛完成了一個主要的更新，這樣就可以更容易地利用云的進行并行計算。而Moldflow已經(jīng)在云中很多年了。現(xiàn)在我們已經(jīng)向云添加了DoE(設計實驗)功能。總的來說，在如何使用云方面，我們已經(jīng)有所涉獵，現(xiàn)在我們正在盡快地將云部署到每一個角落。”

 

“在Autodesk部署仿真功能的核心原因是，我們相信仿真和分析是整個設計和制造工作流程的一個必需部分，”Fallon補充道。“我認為目前仿真還沒有對工業(yè)產(chǎn)生影響的原因之一是，仿真和分析通常是由產(chǎn)品開發(fā)過程之外的專家完成的。仿真工具通常不屬于產(chǎn)品生命周期管理的工具。在CAD設計工具中有一些仿真，但是大多數(shù)仿真仍然是在外部進行的。所以我們試圖把它引入到設計過程。在許多方面，創(chuàng)成式設計就是關于將仿真引入設計過程。它的美妙之處在于，你得到了一個預先驗證好的設計。因此，工具不僅為最終用戶提供了所有可能參數(shù)的設計選項，而且它們是有用的設計選項。"

 

所以Autodesk專注于把仿真帶到下游。但是，云計算不僅僅是純粹的計算。云也提供了更強的交流協(xié)作方式。

 

“我認為我們將繼續(xù)看到更多以云為中心的特性，比如工作流協(xié)作。”Frank繼續(xù)說，“例如，我們將考慮將數(shù)據(jù)保存在云上，而不是下載數(shù)據(jù)來處理它。我們希望看到數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)的一部分，從仿真數(shù)據(jù)中提取出來，并將其推入下游業(yè)務操作中，或者從中生成幾何圖形或支持制造的信息。這就是我認為要集中精力攻克的地方。我們認為仿真在云計算中運行得很好，但是現(xiàn)在從這些算法中生成了非常有價值的信息，那么如何把它帶到下游，讓它最終對客戶有價值呢?

無論在平臺上發(fā)生什么，擁有最大公共云網(wǎng)絡的Rescale，似乎都能很好地為越來越需要云的人提供服務。

“總的來說，最具創(chuàng)新精神和領先地位的公司必然是最先進和最大型的仿真軟件和高性能計算機硬件的用戶。“Anselmi說，“公司構建的數(shù)字資產(chǎn)伴隨著仿真能力，一直是公司知識產(chǎn)權的基礎部分。通過仿真和高性能計算機，數(shù)字化改造和基礎軟件能力，是大多數(shù)垂直服務領域成功的關鍵。我們預計這些行業(yè)的領導者將繼續(xù)以指數(shù)級的速度消耗更多的仿真軟件和高性能計算機硬件。”

 

即時共享

 

Autodesk表示，對于那些希望發(fā)展云仿真戰(zhàn)略公司來說，有三個主要的價值主張需要考慮。

 

“首先，要可計算，如果需要的話，還得具備足夠的計算能力——這就是無限計算的概念。然后，是可協(xié)作。一旦有數(shù)據(jù)，你可以邀請其他人和你一起看。第三個是關于即時技術的想法——你不需要下載一個大文件，放在你的機器上，然后讓它工作。相反，在云上，很容易就能即時查看數(shù)據(jù)。這就是SimScale或SuperCool等應用的即時功能。這就是Fusion360出現(xiàn)的原因。它不是即時的，但接近于即時。”

結論

 

人們真的開始轉向云仿真了。但是，隨著他們對仿真包的需求越來越大，他們生成了大量的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)仍然在云中，而不是等待下載巨大的數(shù)據(jù)集進行分析，那么這些數(shù)據(jù)將會被最優(yōu)地使用。但是，盡管云服務提供商確信數(shù)據(jù)在云計算上確實更安全，但保守的行業(yè)仍然對數(shù)據(jù)安全性有點擔心。在實施云戰(zhàn)略之前，這些行業(yè)需要服務和軟件提供商提供一些令人信服的信息。當技術成熟、對安全性的擔憂得到緩解時，或者當他們確信仿真數(shù)據(jù)可以在云上得到最好的處理時，他們很可能會跳上云仿真列車，從而減少下載大型數(shù)據(jù)集的時間。

 

不論您以個人或公司的身份訪問云，您都可以通過Rescale的ScaleX等平臺看到，對于計算時間和軟件的使用，您有各種隨用隨付的選項。Rescale確實與大多數(shù)主要的仿真包有很多合作關系，所以新用戶并不需要學習不同的軟件。

 

總而言之，基于云的仿真是便宜的、容易使用的和熟悉的。都是你最喜歡的軟件，更有效率的，并且按需付費。

 

有什么不喜歡的？隨著技術的成熟和從邊緣走向成熟，預計基于云的仿真客戶逐漸增多。

 

下一步：就是提高你的生產(chǎn)力了！

 

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