我与有限元 第六章&结尾

本文是我2009年在simwe论坛上发表的原创科普系列文章《我与有限元》，现整理在微 信公 众号发布。

第6章 -- 有限元的未来

基本上有限元数值方法的最核心内容已经差不多说完了，对应不同的具体问题人们提出了很多很好的方法， 但这些方法都是基于我之前所述的理论基础之上的。接下来谈谈我对有限元将来发展趋势的看法，或许能和打算或正在从事有限元的朋友有些共鸣。

6.1 并行计算
随着多核cpu进入个人电脑市场， 并行软件已经是大势所趋， 那么并行fem软件作为大型科学计算软件， 并行趋势极为明朗， 各大fem公司分分研制推出并行 版， 但是并行版的计算准确性与效率还需要经受考验，由于并行机制的设定，每个cpu返回的计算结果不同步，会导致latency，矩阵的blocks分解 如何建立行至有效的ghost node/halos， 减少communication time， 对于各种并行构架的适应性，都是大型有限元并行化要解决的问题，不过当 Nvidia 公司推出基于Fermi构架的GPU以后，科学计算界为之兴奋，但其是否能催生出有效的并行通用有限元程序还是一个挑战。而且目前个人电脑上并行计算的 speedups并不能提高很多，有2-3倍就已经很不错了。所以并行有限元仍需经历考验，但一定是大势所趋。

6.2 多尺度模型计算
高性能显微设备的诞生，人们对于微观尺度的物质越发感兴趣， 有限元能否描述微观世界呢？纳米级材料， 微流场， 原子的 diffusion， dislocation等等， 量子力学由于考虑的电子的作用， 使得计算量过于庞大， 分子动力学方法虽然已获得了一定成功， 但是终归不如有限元来的有效和方便。 描述不同尺度下的材料， 俨然以成为众多学者们研究的主要方向， 在大Z的第6版有限元书中增加了此方面内容，也有不少学者结合相位场，分子动力学和Monte Carlo的方法，来建立多尺度仿真系统，都有一些进展。

结尾 -- 我能为有限元做什么
在simwe泡久了， 很多朋友发贴子就问， 有限元能仿真xx吗？确实， 我们都很好奇有限元能做什么，有牛人说给我个棒子我能撬动地球，也有大师说给我一台电脑可以仿真整个世界。但曾几何时我们能为有限元做些什么呢， 有的大牛们创造了理论， 编写了代码， 也有simwe的前辈们建立了论坛， 编纂了光盘， 作为我自己既不是大师也不是天才少年， 只是在有限元里摸爬滚打了几年的老兵，泡泡simwe坛子，回 回帖子，如果本文的某字某句能对您有所帮助，我也就因此感到无比的欣慰了，我想这就是我能为中国有限元事业做得绵薄之事，从而促成了此文。最后， 祝愿所有学习有限元的朋友们，都快乐的生活着。【WELSIM原创出品】