人工智慧建立本體庫 談談CFD和人工智慧的結合

2021-10-14 12:35:32 字數 1715 閱讀 7834

郭磊 -- 四川電子科技大學副教授,從事影象與訊號方面的研究。

劉雲楚 -- 曾任職於空氣動力研究與發展中心二十餘年,高效能計算領域專家。

陸陸:劉老師,您曾經在氣動中心工作了那麼多年,後來又聽說您在人工智慧方面也做過一些工作,您能簡單介紹下麼?

劉雲楚:好,我以前主要從事高效能計算方面的工作,從2023年開始,對人工智慧方面有些興趣,做了一些工作,主要還是影象處理方面的應用,如人臉識別啊,目標檢測,目標分類等等,工作很粗淺,但也挺有意思的,最近做了個軍民船分類的工作,利用了深度網路,準確率還是不錯。

陸陸:那郭老師呢?您能簡單介紹下人工智慧的發展麼?

郭磊:好,人工智慧雖然經過了60多年的發展,期間也有眾多著名科學家的參與,但是目前人工智慧領域的發展依然處在初級階段,整個人工智慧領域還有大量的關鍵技術需要攻關,總的來說,我們處於弱人工智慧階段,標誌成果就是人機對弈,影象分類,人臉識別、目標定位及檢測,無人駕駛技術等。目前發展最好的就是機器學習分支,在各種場景都得到了大量應用。

陸陸:那人工智慧和空氣動力學有可能結合麼?

劉雲楚:當然可以,國內學者已經開始這方面的工作,比如利用深度網路,加上海量的資料訓練來**翼型的氣動力。在氣動外形設計上這種方法也可能有用,氣動外形優化設計是個反問題,要在給定的約束條件下,得到最優氣動外形,其實也可以用同樣的方法,目前的難點還是在樣本上,樣本少了,結果精度會受到影響,再就是拓展到三維機翼或者全機,資料量巨大,還有很多難題待攻克。

郭磊:還有些方面也可以用,比如流場特徵的提取,比如激波、漩渦等也可以通過深度學習的方法來檢測。另外,可以對結果資料大量壓縮,同時又能保證資料的主要特徵,在大資料的視覺化方面非常有用,這個在數值風洞或者虛擬設計中都是非常有用的技術。

陸陸:那技術層面來說,這個怎麼和人工智慧聯絡起來一起去實現呢?

劉雲楚:拿氣動優化設計來說吧,需要應用cfd技術,結合風洞試驗資料,開展對飛機翼型和機翼的優化設計方法研究,建立合適的深度卷積網路,利用大量資料進行訓練,期待直接建立外形變數與氣動結果關係的模型,並應用於飛機初始設計中。

郭磊:其實本質上就是要建模,構造合適的深度神經網路,探索飛機氣動設計中大量變數之間的關聯,利用已有資料構造降解模型,加快氣動外形優化的cfd評估過程。在流場特徵抓取方面,通過訓練,構造與流場激波等特徵相適應的損失函式,準確探測流場中的激波特徵結構,加快探測過程。

陸陸:那cfd技術在這個問題上起到什麼作用呢?

劉雲楚:機器學習需要大量的資料,風洞資料代價太大,可行的途徑就是通過cfd技術結合高效能計算機大量計算,變成資料庫,再建模,這個過程也許漫長,但是必要。另外,通過cfd技術也可以檢驗機器學習的成果,不斷完善模型。

陸陸:這個應用前景如何?

郭磊:當然有前景。眾所周知,飛機設計在國防安全中占有重要的地位,四川擁有國內領先的研究所和飛機製造廠。如中航工業成都飛機設計研究所、成都132廠以及綿陽中國空氣動力研究與發展中心,也有像騰盾、縱橫這樣的民營無人機企業。目前,飛機氣動外形優化設計還採用傳統的方法,控制變數多,優化結果不夠魯棒,設計周期長,人工智慧技術可以在這個方面發揮優勢,提公升設計能力,該產業是四川省的高新優勢產業。我們準備聯合相關單位,申報課題,做相關的課題研究。

劉雲楚:我們也在做準備工作,目前建立了乙個網格庫,看能否通過機器學習方法來優化網格生成過程,提高網格生成質量,這個做出來後,對cfd技術是乙個比較大的推動。

陸陸:聽完兩位老師的細心講解,真的很期待我們的網格庫上線,謝謝。

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