云上仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：安世亞太 創(chuàng)建時間：2021-09-13
云上仿真的視頻教程
云上仿真的實(shí)例教程
圖7：使用不同HPC Core配置處理高網(wǎng)格模型的所需求解時間
圖8：不同HPC核心配置處理不同網(wǎng)格密度模型的求解時間比較
HPC云平臺的幾大優(yōu)勢
由上圖分析可得使用HPC的幾大好處：
針對不同的細(xì)胞數(shù)生成網(wǎng)格模型，其中使用從粗到細(xì)到高度精細(xì)的網(wǎng)格模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。HPC計(jì)算資源有助于模擬運(yùn)行的更順利完成，而無需重新跟蹤或重新提交相同的模擬運(yùn)行，同時能夠提供高度精確的模擬結(jié)果。
相當(dāng)精細(xì)的網(wǎng)格的計(jì)算時間要求很高，這在普通工作站上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。HPC云平臺提供了解決高精細(xì)網(wǎng)格模型的可行性，并且大大減少了模擬時間，增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的優(yōu)勢。
HPC云平臺預(yù)先安裝了不同的仿真軟件，工程師可直接在上面操作所需軟件，節(jié)省了軟件購買的成本和安裝所需時間。
訪問HPC云平臺過程簡單易用，類似于打開瀏覽器上網(wǎng)，同時仿真數(shù)據(jù)能夠安全且快速地傳輸?shù)奖镜叵到y(tǒng)。
網(wǎng)格越精細(xì)的模型，模擬結(jié)果精度越高，同時模擬運(yùn)行時間要求越高。HPC云平臺系統(tǒng)的并行計(jì)算提供了求解高精細(xì)網(wǎng)格模型的優(yōu)勢，尤其在復(fù)雜的、大規(guī)模類型的仿真，如汽車正面碰撞測試等，求解時間會大幅度縮短，幫助企業(yè)或者工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)中取得巨大優(yōu)勢。
首發(fā)HPC365云服務(wù)公眾號，官網(wǎng)網(wǎng)站https://www.hpc365.cn/
展開 這一合作可將AVSimulation革命性的仿真技術(shù)與ANSYS沉浸式自動駕駛仿真解決方案進(jìn)行完美結(jié)合，加速了汽車制造商將自動駕駛汽車推向市場的進(jìn)程。
要滿足自動駕駛嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，需要確保自動駕駛汽車與周圍環(huán)境、交通以及天氣之間相應(yīng)都能在數(shù)百萬種場景中經(jīng)受住考驗(yàn)，測試考驗(yàn)需要對原型車進(jìn)行數(shù)十億英里的全面實(shí)地路測，從而需要長達(dá)數(shù)十年的開發(fā)時間及高昂的成本。
為大幅減少樣車測試并節(jié)省時間，制造廠商開始采用一款A(yù)NSYS沉浸式尖端解決方案ANSYS? VRXPERIENCE?，這一方案將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與基于物理場的仿真相結(jié)合，幫助工程師在日常駕駛環(huán)境下測試、驗(yàn)證和體驗(yàn)自動駕駛汽車系統(tǒng)及車輛性能，僅1天時間車輛就能模擬行駛數(shù)百萬英里的虛擬里程。VRXPERIENCE包括HMI測試、實(shí)體傳感器仿真（含雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波）、嵌入式軟件控制集成、車前燈仿真，以及實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)安全分析的連接關(guān)系紐帶等。
AVSimulation將經(jīng)驗(yàn)證的SCANeR? Studio產(chǎn)品作為駕駛仿真工具模塊嵌入到VRXPERIENCE中，SCANeR? Studio產(chǎn)品是一款可擴(kuò)展的開放式模塊化仿真解決方案，可創(chuàng)建極為逼真的虛擬世界，幫助用戶在高性能集群如Microsoft Azure等公共云上仿真成千上萬種可變性極大的駕駛場景，SCANeR?并且整合了從高清地圖和素材庫生成的道路，以及各種交通情況、天氣狀況和車輛動態(tài)等。
雷諾公司負(fù)責(zé)一體化CAE及PLM工程設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的副總裁Olivier Colmard表示：“虛擬原型設(shè)計(jì)和大量模擬仿真是確保自動駕駛汽車安全的關(guān)鍵。
展開 北鯤云針對實(shí)際情況，為該公司設(shè)計(jì)了切實(shí)可行的階段性方案。
考慮到公司已經(jīng)建設(shè)完成的本地服務(wù)器，以及和對于全云架構(gòu)成本、安全性的擔(dān)憂，我們?yōu)榭蛻舫跗诘慕ㄔO(shè)方案推薦了混合云的模式。
混合云模式下，典型的場景是針對芯片設(shè)計(jì)流程中算力消耗最大的仿真環(huán)節(jié)上云，核心的設(shè)計(jì)文件保留在本地，
只需要上傳需要仿真的netlist、snapshot文件等中間文件就可以在云上做零信任的仿真計(jì)算。
接入層面，用VPN+MPLS專線的方式打通本地和線上，通過設(shè)置多種文件同步策略、深度整合EDA軟件工具，當(dāng)本地計(jì)算資源不足時，彈性靈活的將作業(yè)溢出到云上，云上計(jì)算資源多樣，
支持大規(guī)模并行仿真，可以大幅度提升仿真工作效率。
當(dāng)解決本地仿真算力瓶頸的問題之后，芯片企業(yè)隨著團(tuán)隊(duì)的擴(kuò)大或外部團(tuán)隊(duì)的加入，靈活的VDI設(shè)計(jì)桌面需求就變得非常迫切了
，云上設(shè)計(jì)仿真一體化的EDA云平臺
能很好的適應(yīng)多團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分布式的辦公場地，并且彈性的策略控制也可以幫助企業(yè)有效的控制平臺運(yùn)營成本。
云上一體化方案中，EDA云平臺打造了和本地一致的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，隔絕云上VPC的公網(wǎng)連接，并且通過堡壘機(jī)審計(jì)、IT運(yùn)維通道與IC設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)通道相互隔離等方式來控制資源和核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)安全，仿真計(jì)算的設(shè)計(jì)桌面子網(wǎng)、計(jì)算集群子網(wǎng)、存儲子網(wǎng)之間也都用嚴(yán)格的ACL網(wǎng)絡(luò)控制策略來控制數(shù)據(jù)流向。
展開 引言：
汽車的ADAS功能僅需要在有限、特定的場景下進(jìn)行仿真測試驗(yàn)證即可，而高階自動駕駛系統(tǒng)需要面對海量的測試場景。在此情形下，傳統(tǒng)的單機(jī)仿真測試呈現(xiàn)出算力不足、且無法實(shí)現(xiàn)加速測試的問題，導(dǎo)致測試周期長，效率低；而云平臺仿真憑借其分布式架構(gòu)以及并行加速計(jì)算能力，可大大提升系統(tǒng)研發(fā)和測試的效率，是實(shí)現(xiàn)自動駕駛大規(guī)模仿真場景的有效解決方案。
然而令筆者好奇的是，既然云仿真如此的“優(yōu)秀”，為何在自動駕領(lǐng)域遲遲沒有大規(guī)模落地應(yīng)用？在網(wǎng)上搜集關(guān)于自動駕駛云仿真相關(guān)話題的技術(shù)信息時，筆者感覺到，關(guān)于這個話題的信息與操作系統(tǒng)或者AI芯片這些熱門領(lǐng)域相比，簡直是少得可憐。
于是，筆者帶著諸多疑問，與51WORLD CTO鮑世強(qiáng)、PanoSim CEO李祥明、賽目科技總經(jīng)理何豐、騰訊自動駕駛仿真技術(shù)總監(jiān)孫馳天等6位業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行深入交流。在此基礎(chǔ)上，筆者整理了自己對自動駕駛云仿真的一些基本理解以及幾位專家對自動駕駛云仿真的一些看法。
一、解開自動駕駛云仿真的“面紗”
自動駕駛云仿真到底有多高深？它與普通的單機(jī)仿真到底有哪些區(qū)別？往簡單了說，云仿真就是云+仿真，之前是在單機(jī)上進(jìn)行仿真，現(xiàn)在無非是把仿真搬到了云上。對于云仿真的理解，幾位專家也從不同角度給予了生動形象的解釋。
PanoSim CEO李祥明是這樣解釋的：“從仿真本身來講，云仿真也是一種仿真，沒有什么特別神秘的地方。云仿真可以理解成是云對仿真是一種加持。就像互聯(lián)網(wǎng)+X一個道理，所有的業(yè)務(wù)和物理世界本身就存在，只不過互聯(lián)網(wǎng)讓它的效率更高了，互聯(lián)網(wǎng)還是互聯(lián)網(wǎng)，不是業(yè)務(wù)，只是對它本身對業(yè)務(wù)的一種加持，一種實(shí)現(xiàn)這些業(yè)務(wù)更好的方式而已。”
另外，51WORLD CTO鮑世強(qiáng)認(rèn)為：“云仿真并不神秘，只是把單機(jī)的規(guī)模擴(kuò)大了，但是規(guī)模擴(kuò)大后會產(chǎn)生很多問題。
展開 在云上完成仿真設(shè)計(jì)
為什么不是所有的設(shè)計(jì)師都使用仿真方法呢？因?yàn)橛行┮蛩刈璧K了工程師和設(shè)計(jì)師對仿真軟件的廣泛使用。為了挑戰(zhàn)這一現(xiàn)狀，SimScale做了以下一些努力：
? 可訪問性：傳統(tǒng)軟件需要在昂貴的高性能計(jì)算機(jī)上進(jìn)行本地安裝，而這些計(jì)算機(jī)大部分時間都處于閑置狀態(tài)。使用SimScale，所有計(jì)算都在云上完成，只需網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可。
? 運(yùn)營成本：標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)仿真軟件包的成本是眾所周知的貴得出奇。有了SimScale，可以選擇通過免費(fèi)的社區(qū)計(jì)劃或14天專業(yè)計(jì)劃試用期，立即開始仿真。
? 專有知識能力：大多數(shù)現(xiàn)代工具均為專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的仿真工程師而設(shè)計(jì)。為了添補(bǔ)這一知識空缺，SimScale為用戶提供了一個大型公共項(xiàng)目庫、免費(fèi)培訓(xùn)和實(shí)時支持聊天。
工程問題
離心泵的剖視圖（圖片來源：維基共享資源Fantagu公開信息）
離心泵本質(zhì)上由一組在被稱作蝸殼的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的葉輪組成。
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在云上完成仿真設(shè)計(jì)
為什么不是所有的設(shè)計(jì)師都使用仿真方法呢？因?yàn)橛行┮蛩刈璧K了工程師和設(shè)計(jì)師對仿真軟件的廣泛使用。
遠(yuǎn)算科技的資深工程師們也為同學(xué)們講授了一維水動力、二維水動力及潮汐原理等理論知識，并帶領(lǐng)同學(xué)們在格物云CAE仿真平臺上進(jìn)行實(shí)際上機(jī)操作練習(xí)，加深數(shù)值仿真的理解與應(yīng)用。
未來，遠(yuǎn)算科技也將進(jìn)一步加強(qiáng)高校交流與合作，促進(jìn)高校科技成果轉(zhuǎn)化，并將持續(xù)提升企業(yè)自身科技創(chuàng)新能力，期待共同推動國產(chǎn)工業(yè)軟件的研發(fā)與應(yīng)用。
當(dāng)解決本地仿真算力瓶頸的問題之后，芯片企業(yè)隨著團(tuán)隊(duì)的擴(kuò)大或外部團(tuán)隊(duì)的加入，靈活的VDI設(shè)計(jì)桌面需求就變得非常迫切了
，云上設(shè)計(jì)仿真一體化的EDA云平臺
能很好的適應(yīng)多團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分布式的辦公場地，并且彈性的策略控制也可以幫助企業(yè)有效的控制平臺運(yùn)營成本。
往簡單了說，云仿真就是云+仿真，之前是在單機(jī)上進(jìn)行仿真，現(xiàn)在無非是把仿真搬到了云上。對于云仿真的理解，幾位專家也從不同角度給予了生動形象的解釋。
PanoSim CEO李祥明是這樣解釋的：“從仿真本身來講，云仿真也是一種仿真，沒有什么特別神秘的地方。云仿真可以理解成是云對仿真是一種加持。
對于真正的云端仿真肯定是需要將仿真應(yīng)用于云平臺上，或者說，在云平臺上搭建仿真系統(tǒng)，這一過程實(shí)際上就是一種典型的后端場景重構(gòu)策略。既然涉及云數(shù)據(jù)管理，那么必須要要用到車聯(lián)網(wǎng)這一數(shù)據(jù)上傳與下載終端。車輛數(shù)據(jù)通過云端存儲、數(shù)據(jù)預(yù)處理、場景重構(gòu)還原形成場景庫積累，用于仿真測試及算法訓(xùn)練。
AVSimulation將經(jīng)驗(yàn)證的SCANeR? Studio產(chǎn)品作為駕駛仿真工具模塊嵌入到VRXPERIENCE中，SCANeR? Studio產(chǎn)品是一款可擴(kuò)展的開放式模塊化仿真解決方案，可創(chuàng)建極為逼真的虛擬世界，幫助用戶在高性能集群如Microsoft Azure等公共云上仿真成千上萬種可變性極大的駕駛場景，SCANeR?并且整合了從高清地圖和素材庫生成的道路，以及各種交通情況、天氣狀況和車輛動態(tài)等
本文將介紹動態(tài)條件下的車輛碰撞行為，在HPC云平臺中使用ANSYS仿真軟件對汽車碰撞行為進(jìn)行仿真分析，以提高結(jié)果預(yù)測的準(zhǔn)確性、減少分析時間以及節(jié)省資源利用。
流程概述
圖1：車輛碰撞分析的幾何模型
圖2：車輛碰撞分析的幾何和網(wǎng)格模型
使用2D四邊形網(wǎng)格元素對汽車模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。定義了汽車組件中不同部件之間的接觸和相互作用
