超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展


   
1  
什么是超级计算机?  

顾名思义,超级计算机是相对于大型、小型计算机而言的一种运算速度更高、存储容量更大、功能更完善的计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图1
图片来源于网络
超级计算机的基本组成组件与个人电脑无太大差异,但规格和性能则强大许多,是一种超大型电子计算机,具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量。现有的超级计算机运算速度大都可以达到 每秒万亿次 以上,在最新发布的第60期全球超级计算机排行榜,排名第一的“前沿”(Frontier),每秒浮点运算速度超过百亿亿次。

2  
我国超级计算机的起源与发展  

我国的超级计算机研制起步于60年代,经历了三个阶段: 第一阶段,自60年代末到70年代末,主要从事大型机的并行处理技术研究; 第二阶段,自70年代末至80年代末,主要从事向量机及并行处理系统的研制; 第三阶段,自80年代末至今,主要从事MPP系统及工作站集群系统的研制。

早在1958年,我国成功研制了首台数字电子计算机——103机,开启了我国在超级计算机领域的探索之路。
1983年,我国成功研制“银河”系列超级计算机,至此,我国具备了进行中期数值天气预报的能力。从1992年开始,我国超级计算机的研发速度明显加快。经过几十年的不懈努力,我国的超级计算机系统研制已取得了丰硕成果。
2010年,我国研制的“天河一号”成为世界上运算速度最快的计算机。2016年,全部采用自主技术的“神威·太湖之光”诞生,此后连续四次雄踞“全球超级计算机500强”榜首 。随着一批国产高端计算机系统的出现,我国成为继美国、日本之后,第三个具备研制高端计算机系统能力的国家。

超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图2

目前,超级计算机已经广泛运用于地球气候模拟、宇宙天体研究、基因研究、石油勘探、自然灾害预报等“高、精、尖”的前沿领域。

3  
超级计算机在工业仿真领域的应用  

全球正处在工业革命4.0的时代,这是一场正在兴起的新工业革命,是以人及其资源实现智能互联为特征,以新一代信息技术为推动,物理世界和数字世界、产业和服务之间相互融合的发展形态。 工业仿真(CAE)技术,既是工业数字化研发设计的核心工具,也是工业互联网时代,乃至工业4.0时代的核心支撑。

随着工业4.0时代的到来,企业对产品开发设计周期有了更高的要求。CAE仿真的模型也越来越复杂,网格数量越来越多,对精度要求越来越高,其计算时间也越来越长。如果遇到动网格计算、双向流固耦合计算,模型网格数量巨大,计算时间更是成倍增长,对算力的需求攀升,使得超级计算机成为了工业仿真的重要支撑。
在飞行器高速飞行时,高温气流以及气体的分布情况对航天器的成功试验十分重要。2011年9月,我国成功在酒泉卫星发射中心将自主研制的载人空间试验平台——“天宫一号”送入预定轨道。在“天宫一号”的设计过程中,研发团队基于“神威 • 太湖之光”超级计算机对飞行器两舱简化外形(长度10余米、横截面直径近3.5米)陨落飞行(H=65km、62km、Ma=13)绕流状态进行大规模并行模拟。在准确的前提下,20天内便完成常规需要12个月的计算任务,超级计算机的模拟计算结果与风洞实验数据基本吻合,为“天宫一号”飞行试验提供了重要的数据支持。
超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图3

大规模并行模拟“天宫一号”两仓绕流状态(图片来源于网络)

除了航空航天领域,超级计算机还可以用于汽车碰撞安全验证。 以前,这样的实验都需要通过真车在现场一辆一辆碰撞,现在有了超级计算机,只需要几台车辆进行现场模拟后,将其仿真的运算结果和实验结果作比对,既能减少研发成本,又能缩短产品的研发周期。
超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图4
正面刚性墙碰撞分析(图片来源于网络)

4  
“神工坊”——高性能工业仿真  

为应对先进制造业需求,国家超级计算无锡中心基于“神威 • 太湖之光”超级计算机的超级算力,面向工业制造领域, 提供高保真、高性能的工业仿真解决方案——“神工坊” 点击了解详情 )。

超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图5
对于中大型、有能力自研仿真软件的企业,“神工坊”能够对软件进行高性能改造,用超级算力来“跑”软件,提高仿真的并行规模和效率。
目前,基于平台开发完成的高性能中间件和仿真求解框架,“神工坊”已与中航商发、清华大学、中国气动中心等 高校 科研单位合 对其 自研仿真软件进行高性能改造 和国产平台移植 ,取得了显著效果

   
高性能改造案例    

在清华大学某透平CFD程序中,经过数据结构改造,并采用UNAT非结构加速中间件加速,在“神威 • 太湖之光”平台上,重要热点获得了最高接近20倍的加速,整体加速达到了10倍左右

超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图6

超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图7      
对于中小型企业,我们提供“神工坊”高性能工业仿真平台,平台具备丰富的仿真软件以及海量高性能硬件资源,支持在线“前处理-求解-后处理”仿真全流程作业。 另外,平台支持多级用户管理功能,方便企业整体入驻,为企业提供多级部门管理、在线共享空间、在线分享图形界面等功能,助力企业在线协同研发,提高设计研发效率。
目前,“神工坊”高性能工业仿真平台注册企业近千家,能够为航空航天、汽车制造、船舶海洋、电力电子等工业领域提供一站式高性能在线仿真服务。

我的咨询引导图.png


参考文章:

[1] 陈卓, 王笑《中国超级计算机发展历程》

[2] 于帅旗《超级计算机及其在航空航天领域中的应用》


超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的图9    

十四五期间,工业数字化将是工业转型升级的主路线。“神工坊”秉持“算力赋能、协同创新”的理念,争做“先进算力到仿真算能的转换器”、“离散机理和垂直仿真场景的连接器”,助力我国工程仿真技术实现跨越发展,支撑重大装备研制创新和工业设计研发数字化转型。

高性能计算CAE神工坊高性能仿真平台

超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的评论0条

    暂无评论

    超级计算机——超级算力推动工业仿真加速发展的相关案例教程

    网络技术的发展给社会带来了诸多益处,随着网络的广泛应用,网络给我们带来便利的同时,网络故障也时有发生。本文探讨了计算机网络中常见的网络问题及计算机网络维护方法,保证计算机网络运行稳定。 在日常使用过程中,计算机网络会出现各种故障,对工作造成不便,影响了工作效率的提高。电脑计算机网络由基础到深入知识集锦! 一、硬件常用知识 硬件设备 : 计算机网络中的硬件设备包括服务器、交换机、路由器、客户终端、防
    来源:联想(北京)有限公司 作者:张成 关键字:泡沫材料 发泡聚乙烯 Abaqus 仿真的准确性,很大程度上取决于材料属性的准确性以及用何种方式添加材料属性。在abaqus中有几种材料属性可以用来定义泡沫材料,本文的内容就是比较其中两种定义方式在计算机包装中的应用和不同。 1.概述 消费和商用级别的计算机的结构所承担的风险主要来自于计算机在生产完成到用户开机使用的中间过程中,也就是通常所说的运输、
    编辑 | 计算机视觉联盟 还是做一些背景介绍。已经是很热的深度学习,大家都看到不少精彩的故事,我就不一一重复。 简单的回顾的话,2006年Geoffrey Hinton的论文点燃了“这把火”,现在已经有不少人开始泼“冷水”了,主要是AI泡沫太大,而且深度学习不是包治百病的药方。 计算机视觉不是深度学习最早看到突破的领域,真正让大家大吃一惊的颠覆传统方法的应用领域是语音识别,做出来的公司是微软,而不
    前言 大家好,我是薛哥。现在的弱电从业人员要学习的知识越来越多了,尤其网络知识,我们要加深学习。因为现在的智能化工程弱电系统架构很多都是基于TCP/IP协议的网络系统架构,因此我们要多学习计算机网络知识,今天汇总一下网络通信知识,希望对大家有所帮助。 终将渡过成长的海 01 正文 什么是通信网络 我们周围无时无刻不存在一张网,如电话网、电报网、电视网、计算机网络等;即使我们身体内部也存在许许多多的
    来源 | Smarter 作者 | 张浩 https://zhuanlan.zhihu.com/p/31727402 引言 深度学习目前已成为发展最快、最令人兴奋的机器学习领域之一,许多卓有建树的论文已经发表,而且已有很多高质量的开源深度学习框架可供使用。然而,论文通常非常简明扼要并假设读者已对深度学习有相当的理解,这使得初学者经常卡在一些概念的理解上,读论文似懂非懂,十分吃力。另一方面,即使有了
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      项目客服
      培训客服
      0 0