看題目很容易以為作者是個標題黨,不可否認,作者希望標題可以吸引人點進來閱讀。但是我覺得比標題黨更吸引人的應該是AI,誰讓這年頭脫離了AI,脫離了機器學習之類都很難勾起大眾的神經和興奮點,先撇開不談,我們從一個點聊聊CAE模擬建模與AI之間的結合。

多數情況下,我們利用模擬軟體進行CAE分析,所有的源頭都是基於軟體自身的演算法和自帶的模型;當然對於很多材料非線性問題,我們需要考慮材料本構模型,需要專門的實驗數據輸入來實現整個模擬的建模,但無論如何完成這樣一個分析問題,我們的基礎都是存在一個物理模型,這是現有的CAE模擬軟體的優勢,也是軟體公司背後的核心技術。

那麼問題也來了,如果你所研究的問題無法利用現有軟體來實現建模和模擬呢?那該如何處理?這個問題也是本文所要闡述的點。

中學我們經常碰到很多物理實驗,基於物理實驗數據擬合曲線,研究物理規律,通過多組數據分析我們最終能夠對簡單的物理問題進行建模,然後基於這個模型來預測新的工況下對應的物理現象。這段描述是不是很熟悉,想想時下很多的機器學習和人工智慧場景是不是有些類似;以此類比,當我們面對的問題無法基於現有CAE軟體的分析模型進行建模時,我們同樣可以利用這個方法來實現對工程問題的建模,而這個思路的出發點是我不考慮物理現象,我僅從獲取的輸入輸出數據,通過數據分析來創建一個黑箱,基於這個黑箱,我們實現對新工況、新問題的預測和模擬。

先看一張PPT,這是程耿東院士介紹模型降階時候提到的代理模型思路,對作者開闊思路有很大作用。通過構造代理模型來實現對模型的降階也好,抑或摸索屬於自己的模型也好,是一種比較直接也比較傳統的方法,但是也可以說不傳統。傳統的原因是我們各個階段的學習都告訴我們實驗是對理論探索、驗證最直接的方法,一直貫穿於我們的教育和科研中;說其不傳統,那麼就和本文標題相關,因為在實驗方案制定、數據分析涉及到很多的統計學方面的方法,涉及到時下比較熱門的機器學習和人工智慧方法,新概念新包裝。

當然,PPT中所涉及的代理模型並非是純實驗問題,如果是為降階的話,CAE可以是黑箱工具;而如果是對未知模型自身的研究,則基於實驗來研究,通過機器學習方法來結合分析,大家可以體會其中用途。

題外話,從專業的角度來講,基於理論和已有模型的研究推導,演算法的設計這些算是Model Driven;而用純數據驅動分析獲得模型來使用,屬於Data Driven,兩種路子。相比而言,數據驅動實施起來會更簡單,更多的在於確定變數、數據降維、數據處理等方面。兩者的結合自然是互為驗證,如果理論模型壓根沒有,自然只能先用Data Driven了。如果這麼幹了,我們就相當於鑽到軟體的內部,類似於CAE商業軟體的研發者角色。

其實作者自身水平有限,很多認知並不一定都對,以上是否算CAE模擬方面的工作內容呢?作者也是戰戰兢兢寫完本文,不成熟之處希望大家一起討論,不吝賜教。

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