全球工业仿真进入消费级超算新时代了吗？
在当今科技飞速发展的浪潮中，全球工业领域正经历着一场深刻的变革，而工业仿真已大踏步地迈入了消费级超算新时代，这一变革宛如一座灯塔，为工业发展的漫漫航程照亮了新的方向。
一、全球工业仿真软件产业现
（一）行业界定与分类
工业仿真软件是对实体工业进行虚拟，将工业中的各个模块转化为数据整合到虚拟体系中，模拟工业作业的每一项工作和流程。其主要分类包括流体仿真、电磁仿真、结构仿真、热分析、非线性结构分析、跌落碰撞分析等。流体仿真软件主要用于模拟流体的运动和行为；电磁仿真软件则专注于电磁场的分析和设计；结构仿真软件可对物体的结构强度和稳定性进行评估；热分析软件用于研究物体的热传递和温度分布；非线性结构分析软件适用于复杂结构在非线性条件下的分析；跌落碰撞分析软件则可模拟物体的跌落和碰撞过程。不同类型的软件在各自的应用领域发挥着重要作用。
（二）市场规模与趋势
据相关数据显示，全球工业软件产业规模自 2016 年起持续上升，2022 年规模达 4779.5 亿美元，预计 2023 年将突破 5000 亿美元。其中，工业仿真软件市场也在不断扩大。IDC 预测，中国核心工业软件市场规模将从 2023 年的 273.6 亿元增长到 2027 年的 579.6 亿元，年复合增长率达到 20%，高于全球 12% 的平均增速。在未来发展趋势方面，随着智能制造与数字化转型的加速，工业仿真软件在高端制造业、航空航天、汽车工业等领域的应用将更加广泛。同时，随着技术的不断进步，工业仿真软件将更加智能化，结合大数据分析、机器学习等先进技术，为企业提供更精准的决策支持。此外，工业仿真软件的应用领域也将不断拓展，除了传统的工业和航空航天领域，还将在新能源、医疗等领域发挥重要作用。
二、消费级超算带来的机遇与挑战
（一）算力突破与创新
国家超算互联网的出现为工业仿真带来了重大机遇。超算互联网作为超算的新型组织方式，以互联网思维运营超算中心，连接产业生态中的各方能力和资源，构建一体化超算算力网络和服务平台。对于工业仿真而言，国家超算互联网提供了强劲的算力支持，这是实现工业设计软件从 “仿真” 向 “逼真” 升级的关键因素。
例如，在国内某汽车主机厂，其搭建的汽车工业仿真计算应用平台，结合超算互联网后，无需购置新的本地算力资源，便可实现算力的弹性配置。目前，超算互联网已初步具备对众多工业仿真设计软件的支持能力，进一步推动了工业设计软件的升级演进。未来，国产工业仿真软件将有望在高性能 CAE、CFD 软件以及基于 AI 的 AICAE、AICFD 软件领域取得突破，而国家超算互联网将为这些软件的创新发展提供坚实的算力底座保障。
（二）产业难题待解
国内工业仿真软件产业面临着诸多难题。一方面，软件自主不足是一个突出问题。虽然我国工业软件发展起步较晚，但近年来市场需求持续增长。然而，国产工业仿真软件的自主率严重不足，尤其是自主高精度工业仿真软件的缺失，制约了工业应用的前进步伐。另一方面，高性能计算算力的掣肘也影响着工业仿真软件的发展。当前，国产工业仿真软件面临着算力成本高昂、技术基础薄弱、产品体系分散、供需融合不足等挑战。
为破解这些难题，需要建立完善的生态体系，实现算力资源与工业仿真软件的融合、协同发展。国家超算互联网起到了生态 “连接器” 的作用，使得工业软件的研、产、用各方能够有效对接，实现正向循环。同时，应加大对工业仿真软件研发的投入，培养和引进高端人才，加强知识产权保护，提高软件的自主创新能力。此外，还可以通过 “千万基金激励计划” 等方式，为工业软件的创新和规模化应用提供全方位的支持，助力服务商更加专注于市场需求挖掘、推动产品技术创新，从而提升自身在本领域和超算生态下的核心竞争力。
三、全球工业仿真进入消费级超算新时代的标志
（一）领先厂商动作
在全球工业仿真领域，国际工业仿真软件巨头们不断通过收并购及合作等方式持续引领产业发展。例如，新思科技以 350 亿美元收购仿真软件巨头 Ansys。新思科技作为全球三大 EDA 厂商之一，与 Ansys 的结合可谓强强联合。Ansys 作为全球仿真分析技术的领导者，在工程和设计领域拥有高级的仿真技术和工具，被广泛用于航空航天、汽车、能源、电子等多个领域。此次收购将新思科技的 EDA 技术与 Ansys 成熟的仿真和分析能力相结合，为双方的客户提供全面、强大且以系统为中心的创新方法。这一举措也表明了工业仿真软件在产业中的重要性日益凸显，巨头们正积极整合资源，以应对日益增长的系统复杂性和不断变化的市场需求。
（二）新兴企业崛起
秩益科技作为新兴企业的代表，在消费级超算新时代展现出了强大的创新能力。秩益科技获得 A 轮投资，致力于提供新一代计算流体力学（CFD）解决方案。其自主研发的计算流体力学工业软件设计平台 Dimaxer 2023R1 拥有高阶、高精度、高置信度的工业级 CFD 计算及模拟仿真能力，相较于国际主流商业软件算力水平直接提升了 100 至 1000 倍。Dimaxer 2023R1 适用于航空航天、动力机械、核电、汽车交通等多个工业领域，不仅在创新算法求解器和全异步计算架构方面实现了世界级突破，还在网格生成方面展现出了卓越的技术特性。秩益科技坚持核心代码自主可控，核心求解器自主研发，集成了友好的全三维人机交互界面，为用户提供了丰富的功能。同时，秩益科技还积极举办产品发布会，Dimaxer 2024R1 线下产品发布会预计参会单位 80 家以上，参与人数 400 至 500 人，有望成为仿真工业软件高水平国产替代的里程碑节点。秩益科技的崛起为全球工业仿真进入消费级超算新时代注入了新的活力。
四、消费级超算在工业仿真中的应用场景
（一）传统工业领域
在钢铁行业，消费级超算发挥着重要作用。例如，山东钢铁集团有限公司与国家超级计算济南中心联合成立先进钢铁材料数字化研发云平台，通过先进算力一举破解了 “猫耳形” 痛点。该平台融合了科学计算、人工智能和大数据技术，从先进钢铁材料设计、工艺优化、设备仿真、生命周期管理等层面，利用钢铁工艺流程的数字孪生技术，赋能产业转型升级。此外，钢铁行业云计算与大数据应用也在不断推进，通过数据分析与挖掘，可以实现数据的智能化应用，为钢铁企业提供更加高效、安全和智能的解决方案。
在汽车行业，消费级超算为汽车工业带来了重大变革。整车电子电气架构正在加速跨入中央集中式电子电气架构普及大众化阶段，中央计算 + 区域控制的新一代整车电子架构，已经成为车企新一轮竞争的焦点。如零跑汽车正式发布 “四叶草” 中央集成式电子电气架构 LEAP3.0，实现 1 颗 SOC 芯片 + 1 颗 MCU 芯片打造中央超算，可实现 30TOPS 算力，融合座舱域、智驾域、动力域、车身域，覆盖 15 个模块功能，以高算力、快通讯、低时延，实现智能电动车的核心部件高效协同。同时，随着深度学习算法的引入，超算芯片成为汽车核心的元件之一，为汽车的智能化发展提供了强大的算力支持。
（二）新兴科技领域
在生物医药领域，超算技术作为一种高性能计算技术，为生物医药领域的发展提供了强大的技术支持。超算可以模拟药物分子的性质和行为，预测药物的疗效和副作用，加速新药的研发过程。例如，国家超级计算广州中心为生物医药领域用户数量目前已超过 160 家，在药物研发、健康医疗、生物信息学、生物分子动力学模拟等方面发挥着重要作用。通过超算技术的应用，可以加速新药研发、提高疾病诊断和治疗水平，为人类健康和医疗水平的提高做出更大的贡献。
在射电天文领域，超算正与 FAST 深度合作，为其分析海量天文数据，优化数据分析软件、研发数据分析流程和数据库系统，支撑脉冲星、快速射电暴等天文前沿研究，助力 FAST 发现浩瀚宇宙的奥秘。国家超级计算济南中心承担着建设 “山河” 超算互联统一协同平台的重任，将通过搭建集超级计算、大数据、人工智能于一体的统一开放超算互联平台，支持省内多个城市跨域超算中心实现统一的资源调度、数据管理、用户管理，以及监控、运维和运营，为射电天文事业的发展提供了强大的算力支持。
五、未来展望
消费级超算的出现，无疑为全球工业仿真带来了重大的变革和深远的影响。它不仅提升了工业仿真的精度和效率，还为工业设计软件的创新发展提供了坚实的算力基础。
在未来，消费级超算将继续发挥其强大的优势，推动全球工业仿真向更高水平发展。一方面，随着技术的不断进步，消费级超算的算力将进一步提升，能够满足更加复杂的工业仿真需求。例如，根据相关数据显示，未来几年超算的运算速度有望实现指数级增长，这将为工业仿真提供更加强大的计算支持。
另一方面，消费级超算将与人工智能、大数据等先进技术深度融合，为工业仿真带来更多的创新应用。例如，通过人工智能算法对工业仿真数据进行分析和优化，可以提高仿真的准确性和可靠性；利用大数据技术对工业生产过程进行实时监测和分析，可以实现智能化的生产管理和决策。
然而，我们也必须清醒地认识到，消费级超算在全球工业仿真领域的发展仍面临着一些挑战。例如，技术标准的不统一、数据安全和隐私保护等问题，都需要我们共同努力去解决。但是，尽管面临这些挑战，消费级超算在全球工业仿真领域的发展潜力依然巨大。
总之，消费级超算为全球工业仿真带来了新的机遇和挑战，我们有理由相信，在未来的日子里，它将为工业发展带来更多的变革和创新，值得我们共同期待。
