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仿真的核心不是算法而是成本

1年前浏览187


最好的仿真

用最少的成本满足需求

什么是最好的仿真?高精度的格式、新潮的模型、密集的网格、真实的边界?这么回答完全正确,是我们有尊严的仿真工程师们坚定的信念。仿真那可不是随随便便的事情,要做到一丝不苟,不放过任何偏差。

那么为什么你进入商场不会买那件最贵的衣服,虽然可以保证做工最精良、设计最新潮。你会很理智地摸摸钱包,只买对的不买贵的。优秀的仿真工程师,也不是见到问题,马上把最高级的设置找出来,给自己创造一个几个月都算不完的麻烦。

最好的仿真是你反复询问用户,到底要这个数据干什么,然后用专业的眼光,为他选择合适的简单仿真,只买对的不买贵的。

你要有本事感受到误差盘踞在什么区域,你知道如何将网格集中在最复杂的角落,你知道放弃哪些消耗时间的模型,你抓住重点敢于舍弃其他。

你是个仿真的工匠还是仿真的艺术家,要看你是加班烧计算机用工作量完成任务,还是一枪命中重点快速解决问题。

知道做什么是初级仿真,敢不做什么才是高级仿真。

仿真先要学的不是算法,而是算成本。仿真的成本主要包括时间、人工,时间是仿真最重要的成本。

也许你觉得只要仿真水平高,拖一拖时间没有关系。企业与学校不同,残酷的现实无数次教会我们,时间点是质量的第一要素,再优秀的设计错过了时间点就是失败。

请你对着计算机不断地掐表,看看每一步迭代要花多少时间,估计要多少步收敛,调试多少回,最后的总时间大概多少。无论如何不要被deadline吊死。 

把握时间进度比把握仿真精度更重要。

 


掌握多种仿真手法

从一分钟到一个月

从误差100%到误差10%

只有一种武器打不下天下,只有一种仿真手法也完不成设计(请专门研究某仿真方法的学者略过)。

不同的用户需求不一样,买菜的不用LV的包包,上班的不会穿晚礼服。要你一分钟回答的问题,只要求数据量级对,不会要求有10%的精度,如果给你三个月做仿真,数据只能量级对,估计就要挨批了。

仿真的时间成本:

一分钟

当场回答问题,顶多让你用个计算器。使用经验公式、使用常识猜出数据。虽然误差在100%,但是量级对可以接受。没计算机的年代,这是常规能力,如今有了计算机不学这种猜的本事,其实这个本事不过时,而且最高级。

一天

用计算机做什么都不考虑的简单仿真,一两个小时迭代收敛,比如二维定常的流动、简单刚体运动的固体。这些计算的核心是一些很好用的简化模型,可以简单地估算各种复杂影响。用好了也可以八九不离十,误差小于50%

一周

做常规的工程仿真,一两天迭代收敛,误差小于20%。这是大家最常用的方法,工程设计也够用了。也许因为工程设计周期往往是一周,所以被迫接受了这种仿真。

一月

做些精细的仿真比如非定常、三维复杂环境、多场耦合,将误差达到行业的高标准小于10%。这种仿真网格密、精度高,可以捕捉到物理现象的细节。这种高成本仿真,要花时间深入分析结果,如果只看个最终结果,就浪费了。

不要抱怨别人给仿真的时间太少,再短的时间也可以给出一个合理的结果。假如真给你很多时间,敢保证知道如何做高水准仿真吗?

不能只会一周完成的工程仿真,应当学会这四层手法,无论别人给你多少时间,你都可以按时提供最合适的仿真结果。

这需要你懂仿真,知道模型、网格背后有多少误差和成本,还要理解产品,知道需求背后有多少因素,每个因素有什么影响。

既有产品高度的视野,又有细节深度的理解,才能全面掌握这四层仿真手法。

 


仿真的眼光放远一些

现在不可能很快就可能了

仿真的成本在快速降低。仿真成本的法则就是摩尔定理,每18个月计算机能力翻倍,价格减半。实际仿真成本每18个月降低到1/430个月仿真成本降低一个数量级,今天的百万网格就可以增加到千万网格。

不要笑话那些新型仿真方法,要用上亿的网格和一个月的时间迭代收敛。只要过短短的几年,就会成为工程设计用得起的常规方法。

你今天的仿真工作,当仿真成本足够低,可以大量运算做智能优化,就不再有劳你了。伴随摩尔定理,我们的价值也在减半再减半。

有时间就去设计智能化夺下别人的饭碗,或者像个艺术家那样思考,多分析物理规律,多想象交叉学科,让机器无法超越。

仿真的应用在成本,仿真的终结也在成本,仿真的破局还在成本。

来源:陆姐说
科普通用
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首次发布时间:2022-12-10
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