NVIDIA Modulus 與基于物理信息的 AI 和 Omniverse 相結(jié)合，為 NVIDIA Earth-2 和西門(mén)子歌美颯（Siemens Gamesa）風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的物理現(xiàn)象建模帶來(lái)百萬(wàn)倍的性能飛躍

加利福尼亞州圣克拉拉市——GTC——2022 年 3 月 22 日——NVIDIA 于今日發(fā)布了一個(gè)科學(xué)數(shù)字孿生平臺(tái)。該平臺(tái)可加速物理學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以超過(guò)以往數(shù)千倍的速度解決百萬(wàn)倍規(guī)模的科學(xué)和工程問(wèn)題。

這個(gè)用于科學(xué)計(jì)算的加速數(shù)字孿生平臺(tái)由用于開(kāi)發(fā)物理學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的 NVIDIA Modulus AI 框架以及 NVIDIA Omniverse? 3D 虛擬世界模擬平臺(tái)組成。

該平臺(tái)可以實(shí)時(shí)創(chuàng)建基于物理信息的交互式 AI 模擬以精確反映真實(shí)世界，使計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)等模擬的速度比傳統(tǒng)工程模擬和設(shè)計(jì)優(yōu)化工作流程方法加快 1 萬(wàn)倍。與以前的 AI 模型相比，研究者能夠以更高的速度和精度對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如極端天氣事件等。

NVIDIA 展示了該技術(shù)的兩個(gè)應(yīng)用示例。NVIDIA FourCastNet 物理學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠模擬全球天氣模式，預(yù)測(cè)颶風(fēng)等極端天氣事件，不但具有更高的置信度，而且比傳統(tǒng)的數(shù)值預(yù)測(cè)模型快 45000 倍。此外，西門(mén)子歌美颯可再生能源公司（Siemens Gamesa Renewable Energy）正在使用 AI 優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)。

NVIDIA 加速計(jì)算部門(mén)副總裁 Ian Buck 表示：“為了應(yīng)對(duì)氣候變化、藥物研發(fā)和尋找新型可再生能源等挑戰(zhàn)，我們使用數(shù)據(jù)中心規(guī)模的 AI 加快計(jì)算速度，這有可能實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)倍性能飛躍。通過(guò) NVIDIA 的 AI 科學(xué)數(shù)字孿生框架，研究者能夠發(fā)掘如何解決這些大規(guī)模問(wèn)題?！?/p>

NVIDIA Modulus 和 Omniverse

NVIDIA Modulus 將數(shù)據(jù)和物理學(xué)考慮在內(nèi)，以訓(xùn)練一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為數(shù)字孿生創(chuàng)建 AI 代理模型。該代理模型可以實(shí)時(shí)推理新的系統(tǒng)行為，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、迭代的工作流程，并且在與 Omniverse 集成后可以實(shí)現(xiàn)可視化和實(shí)時(shí)交互式探索。

Modulus 的最新版本使用傅里葉神經(jīng)算子進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型訓(xùn)練，該框架使 AI 能夠同時(shí)解決相關(guān)的偏微分方程，還能將機(jī)器學(xué)習(xí)模型與天氣和氣候數(shù)據(jù)相結(jié)合，例如歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的 ERA5 數(shù)據(jù)集。

實(shí)時(shí)虛擬世界模擬和 3D 設(shè)計(jì)協(xié)作平臺(tái) NVIDIA Omniverse 對(duì) Modulus 的功能進(jìn)行了補(bǔ)充，該平臺(tái)能夠使用 Modulus 的輸出代理模型實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)可視化和交互式探索。

NVIDIA FourCastNet

傅立葉神經(jīng)算子和 transformer 支持 NVIDIA FourCastNet 物理學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，該模型使用 10TB Earth 系統(tǒng)數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成。作為實(shí)現(xiàn) Earth-2（NVIDIA 首席執(zhí)行官黃仁勛已宣布將使用該系統(tǒng)在 Omniverse 中創(chuàng)建地球的數(shù)字孿生）的步驟之一，F(xiàn)ourCastNet 能夠模擬并預(yù)測(cè)颶風(fēng)和大氣流等極端天氣事件的發(fā)展和風(fēng)險(xiǎn)，不但具有更高的置信度，而且速度最高可加快 45000 倍。

NVIDIA 高級(jí)開(kāi)發(fā)者技術(shù)科學(xué)家和工程師 Karthik Kashinath 表示：“通過(guò)數(shù)字孿生，研究者和決策者能夠與數(shù)據(jù)互動(dòng)并快速探索各種假設(shè)情況，而傳統(tǒng)的建模技術(shù)由于既昂貴又費(fèi)時(shí)，因此幾乎不可能做到這一點(diǎn)。作為 Earth-2 的核心，NVIDIA FourCastNet 通過(guò)更快、更精確地模擬全球天氣的物理學(xué)和動(dòng)力學(xué)，推動(dòng)地球數(shù)字孿生的開(kāi)發(fā)。'

西門(mén)子歌美颯可再生能源公司

該數(shù)字孿生平臺(tái)幫助配備西門(mén)子歌美颯可再生能源公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)顯著加快風(fēng)電場(chǎng)布局模擬研究，使研究者首次可以使用AI來(lái)準(zhǔn)確模擬各種天氣情況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)位置對(duì)其性能的影響，從而優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)布局，使發(fā)電量相比以前的設(shè)計(jì)提高 20%。  

西門(mén)子歌美颯可再生能源公司陸上數(shù)字產(chǎn)品組合經(jīng)理 Sergio Dominguez 表示：“通過(guò)與 NVIDIA 合作，西門(mén)子歌美颯可再生能源公司能夠在計(jì)算流體力學(xué)等復(fù)雜的領(lǐng)域大幅加快計(jì)算速度和最新算法開(kāi)發(fā)的部署速度，并為未來(lái)的進(jìn)一步合作奠定基礎(chǔ)?！?/p>

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