学霸的军工科研系统 第281节

　　“从拓扑结构而言，边界表征由顶点、边、环、面、壳和体构成，其中顶点在几何中对应点，边在几何中对应曲线，面在几何中对应曲面，一个最简单CAD几何模型的拓扑结构就是像我正在黑板上画的这个样子……”

　　常浩南一边介绍着一些与几何模型有关的基本原理，一边在黑板上画出了一个朴素的长方体示意图。

　　“对于一些模型比较简单的工程而言，为了延续使用习惯和保证计算效率，我们将使用delaunay三角化理论，进行三角形或者四面体的网格生成，delaunay三角化是Vorinoi图的对偶图。”

　　“我们设P={Pi}(n，i=1)是给定d维欧式空间Ed内互不重合的点构成的集合，那么对于每个点pi∈P，可以定义其对应的Vorinoi元V(Pi)，V(Pi)是pi附近一块满足如下条件的区域……”

　　V(Pi)={x∈Ed：||x-pi||≤||x-pj||，j≠i}……

　　“……”

　　偌大的会议室里面，除了常浩南的说话声，以及偶尔发出的粉笔与黑板摩擦声以外，几乎听不到任何嘈杂。

　　下面的所有人，从刚刚入职不久的年轻讲师到坐在最后排正中间的宋建，要么是在奋笔疾书，要么就是在思考。

　　由于系统已经把搭建整个软件框架所需要的全部知识都提供了出来，因此常浩南的讲授方式堪称高屋建瓴，从最基础、但却并不简单的基本理论开始，逐步上升到扩展之后，乃至经过改良的算法。

　　90年代末这会，计算机辅助设计在华夏还处在方兴未艾的程度。

　　即便是所谓的前沿课题，也大多数集中在应用层面，鲜少有人关注到仿真模拟工具的底层理论。

　　这一点，从去年常浩南和姚梦娜刚到601所那时候，林示宽等人竟然连参数化设计的门道都还没完全摸清楚就可见一斑。

　　一方面，目前的软件工具确实不太好用，对于很多实际问题的模拟结果往往极为离谱，经常需要以实物模型或者经验进行判断，对于一些有经验的人员来说，他们未必能直观体会到什么优越性。

　　另一方面，由于错过了几乎全部三次技术革命，因此华夏在相关理论基础方面确实落后颇多，亟待查缺补漏。

　　在这种情况下，即便有一些人想到了要往更深层次去研究，也根本没有足够的客观条件。

　　科研，终究是需要大环境支持的。

　　但是常浩南的这一讲，就像是一把钥匙，直接给下面坐着的听众们打开了一扇全新的大门。

　　无论是理论层面，还是应用层面均是如此。

　　“对于四面体网格来说，传统的区域分解法大都会为子区域的网格生成引入额外的约束，以经典的使用三角形网格作为子区域分界面网格的方法为例，当分界面与模型表面所成夹角过小时，容易导致分界面网格生成的失败以及子区域网格质量的恶化，所以要尽可能避免这种问题出现……”

　　说到这里，常浩南端起杯子喝了口水。

　　而就在这个空当，下面有人举起了手示意想要提问。

　　“常总您好，我是来自华夏科学院计算技术研究所的研究员，魏方超。”

　　“关于您刚刚提到的，分界面与模型表面所成夹角不能过小的问题，我们在实际工作中接触过一种新方法，就是把原本的三角形网格转化为一种伪四边形网格，也就是一条边的长度无限小的四边形，实际操作下来，可以做到完全避免出现这种情况，您觉得这个思路怎么样？”

　　常浩南刚听到对方说有新方法的时候，整个人几乎瞬间就变精神了。

　　上课这种事情讲究的也是一个正向反馈，有人愿意互动，尤其是高水平互动，对于在台上的人来说实际上是一种相当有效的激励。

　　然而听完对方后面具体说的内容，常浩南差点被还没咽下去的水呛到。

　　就连坐在第一排侧面的姚梦娜都低头捂住了额头。

　　从她不断抖动的双肩来看应该也是在憋笑。

　　“咳咳……”

　　常浩南稍稍平缓了一下，

　　“说实话，我不太好评价。”

　　“因为这种思路，正好就是我在去年提出来的……”

　　毕竟无形装逼，最为致命。

　　提问的那名研究员半张着嘴看向讲台上的常浩南，满脸都是震惊。

　　现场也爆发出了一阵轻笑声。

　　实际上这是当时刚到601所的时候，数字化设计组在对八三工程设计方案进行参数化建模过程中面对的诸多问题之一，常浩南正是靠这种有些取巧的办法解决了问题。

　　只是就连他也没想到，这种只是作为临时手段的思路，通过不知道什么渠道，竟然被推广了开来。

　　不得不说，这个年代的仿真模拟手段着实匮乏。

　　“言归正传，其实这个问题，更专业的叫法应该是并行非约束四面体网格生成方法，我当时提出那个伪四边形思路虽然可以在保证网格质量和网格生成的成功率，但应用对象的求解阈不能太大，否则很容易影响到数值稳定，最终降低方法和程序的鲁棒性。”

　　“另一方面，那种办法在操作上也有困难，如果采用人工操作，那么大量的三角形转化成伪四边形是相当繁琐的工作，而如果使用自动生成，那么边长为0的伪四面体网格对于目前的生成方法而言计算难度很大，需要占用巨大的内存不说，消耗的时间也往往是我们难以承担的，关于这一点，如果在座的有搞建筑结果设计的同志，应该会深有体会。”

　　说到这里的时候，常浩南注意到下面有不少人点头，显然是为此困扰已久。

　　“不知道我解释清楚了没有？”

　　常浩南重新看向刚刚那位提问者。

　　那自然是清楚了的。

　　后者连忙点头，然后坐了回去。

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364.第364章 超越时代的仿真建模工具！

　　364.

　　2023-12-24

　　在这个突如其来的小插曲过后，常浩南把旁边的黑板翻了个面，继续沿着刚刚的路线讲解起来：

　　“正是由于传统方法面临的种种问题，在我们这个程序里面，将会采用一个基于Delaunay-AFT的并行约束四面体网格生成办法，生成围绕分割平面的分隔层，从而将网格覆盖区域分解。”

　　“生成分隔层时分割平面仅作为引导，从而避免了几何约束的引入，同时，通过多级区域分解策略保证了并行式网格生成的效率；通过基于磁盘缓存的通信机制节省了对计算机内存的使用……”

　　“这一流程主要分为以下几个步骤，一是网格规模的评估……”

　　“第二是分割平面的引入，可以借助于Ｍ的过重心的惯性矩最小的主惯性轴来确定分割平面∏。该轴的方向向量n可以由M的惯量矩阵的最小特征值对应的特征向量来确定，计算方式如下……”

　　“……”

　　仅仅是常浩南口中“最基础”的并行曲面三角形/四边形网格生成方法，就讲了将近两个小时的时间。

　　这还只是理论部分。

　　“在筹建实验室的这段时间里，我简单验证了一下刚才讲过的网格生成方式，测试对象是常见的齿轮滚刀模型和汽缸盖模型，分别有348个和2736个曲面，其中包含多种难以用传统方式生成网格薄片曲面，最终结果我放在这里，大家可以参考一下。”

　　常浩南轻点鼠标，终于放出了第一份PPT的最后一张图——

　　由于他要讲的内容实在太多，以至于在之前的测试过程中，目前还相当早期的office软件经常卡死，迫不得已只好分成好几个文件才能进行下去。

　　“在这里面，我将单元质量Q定义为一个单元内切球半径Ri和外接球的半径Rc之比，为了把单元质量尽可能变为整数，再把结果乘以三，所以最终定义的Q=3*（Ri/Rc）”

　　“可以看出，相比于经过传统方法生成的高精度网格，新方法生成的网格即便在外形极度复杂的脏区域，也没有生成质量为0.1-0.2的垃圾网格，质量为0.6-1.0之间的网格总占比在91.7%以上，加权平均质量相比前者降低大约0.2%，这一差异在实际工作中几乎不会造成影响。”

　　“在最终的时间消耗上，尽管并行策略相比于传统方式增加了区域分解、网格加密和节点合并三个步骤，但由于大大提高了网格生成效率，因此对于两个测试模型，总用时分别仅有750秒和2100秒，分别只有串行方法的5.9%和4.7%……”

　　当常浩南把程序运行日志贴出来，并讲出结果的那一刻，原本寂静的会议室里面几乎瞬间就炸开了锅。

　　前者也特地没有马上维持秩序。

　　人在突然接受了远超自己认知水平的信息之后，总是需要一些时间来平稳情绪的。

　　毕竟那可是原来20倍的效率。

　　在数值计算这个领域，时间上的量变本身就是质变。

　　齿轮滚刀和汽缸盖只不过是相当简单的两个模型而已，网格生成到底要花费20分钟还是6个小时的差别或许不大。

　　但对于一些超大型的工程项目来说，算半个月和算一年之间可就有天壤之别了……

　　更何况，有更细心的人已经能够看出来，常浩南开发的这个全新方法，对于越复杂的模型效果越好。

　　也就是说到了实际应用中，这个优势很有可能不止20倍。

　　刚刚还坐在后面一脸沉稳地记着笔记的李杰在听到常浩南说出的那两个数据之后，几乎是下意识地抬起头。

　　他先是微微抬起头，顺着眼镜镜片的下边沿看了看会议室前面墙上挂着的幕布。

　　根据上面经过放大显示之后的运行日志来看，并没有听错。

　　就是20倍。

　　“这……”

　　李杰转过头看向了坐在他左手边的科技委主任宋建。

　　然后发现对方此时也正看向他这边。

　　作为业内的绝对大佬，二人显然都看出了这个软件的潜力。

　　虽然常浩南目前所讲的，只是整个项目中大概10%左右的部分，但也足以管窥其最终成品的优越性。

　　绝对是划时代的产物！

　　自从1983年我国第一台超算银河一号投入使用，一直以来困扰着华夏计算机领域的主要问题就是算力上不去。

　　甚至都轮不到去讨论元器件性能的问题。

　　而是哪怕别人出口一样的芯片和内存给你，你最后拿出来的成品性能还是差距很大。

　　以至于美国近些年甚至都放开了对于电子元器件的出口管制，反而是在平台架构方面管得很严。

　　总之就是……

　　不觉得你能带来什么威胁。

　　实际情况也确实差不多。

　　计算所为辽河油田最新搞出来的曙光1000A超级计算机，峰值运行速度才每秒60亿次左右，目前还在筹建中的曙光2000-1，目标也只有200亿次。

　　而上个月大洋彼岸刚刚投入使用的ASCI Red，速度已经达到了每秒1万亿次。

　　至于像各大高校采购的那种量产商用型号，性能差距则更加明显。

　　这样的差距也是导致国内在计算机商业应用领域迟迟得不到发展的主要原因。

　　毕竟有限的几个课题就能把超算的算力占满，导致只有最重要的国家级项目才能够分配到使用资源，大多数研究人员根本无福体验。

　　如今随着一阵由京航带起来的超算热潮虽然在一定程度上缓解了这种情况，但这些性能一般的商用服务器在面对复杂问题时又经常显得无能为力。

　　伱要想改变人们旧的观念，就得实实在在让人感受到好处才行。

　　此时李杰的脑海中又回忆起了自己前几天和常浩南见面的时候，后者也曾经表示过，超算或者服务器这种业务，不能卖出去就算了，尤其是在相关产业还不发达的华夏，必须得提供持续服务，推广超级计算机应用才行。

　　当时他只是觉得这个思路很好，肯定能提升一些用户粘性，但计算所目前自己又没能力做这方面的工作，所以才委托给了常浩南。