計(jì)算流體力學(xué)與航空航天、海洋裝備、能源電力的研發(fā)息息相關(guān)，但發(fā)展至今，仍然面臨著一些挑戰(zhàn)與瓶頸，諸如流體力學(xué)的網(wǎng)格剖分復(fù)雜，在復(fù)雜邊界處無法完全自動(dòng)化；仿真依賴于復(fù)雜的迭代計(jì)算，計(jì)算依賴度高，并行計(jì)算時(shí)存在加速比限制；高維方程求解困難，精度和性能無法兼顧。這些挑戰(zhàn)也為AI融合科學(xué)計(jì)算帶來了新的機(jī)遇：AI方法可以不依賴網(wǎng)格剖分，具有天然并行推理能力，無需迭代計(jì)算，可快速獲得結(jié)果，AI方法可有效學(xué)習(xí)物理世界的內(nèi)在規(guī)律，并快速推理獲得結(jié)果，兼顧精度和性能。當(dāng)前，Google、Nvidia等各大機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始將AI應(yīng)用于流體力學(xué)的研究中，并獲得廣泛關(guān)注。

不同于CV和NLP領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)框架和領(lǐng)域庫發(fā)展趨于成熟，人工智能流體力學(xué)領(lǐng)域尚未有一個(gè)穩(wěn)定易用的模型庫或社區(qū)，使算法研究者能快速實(shí)驗(yàn)算法，使應(yīng)用開發(fā)者能高效訓(xùn)練和部署模型。

因此，構(gòu)建開放，易用，高效的AI+流體力學(xué)庫和交流社區(qū)有利于促進(jìn)流體力學(xué)研究的蓬勃發(fā)展和人工智能方法的廣泛應(yīng)用及創(chuàng)新突破。

在此背景下，昇思MindFlow專項(xiàng)興趣小組（簡(jiǎn)稱：MindFlow SIG）正式成立，并面向開源社區(qū)招募志同道合的伙伴。

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MindFlow SIG?簡(jiǎn)介

本SIG著眼于昇思MindSpore Flow，充分利用昇思MindSpore的優(yōu)點(diǎn)，持續(xù)完善套件功能，拓展社區(qū)生態(tài)，為廣大科研人員，老師和學(xué)生提供高效易用的AI計(jì)算流體仿真套件的同時(shí)，為這個(gè)領(lǐng)域中，有著強(qiáng)大影響力和濃厚的興趣的人們提供一個(gè)能夠共同交流合作的平臺(tái)。

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MindFlow SIG使命

聚焦AI在流體中的應(yīng)用，探索流體力學(xué)仿真中物理驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)機(jī)理融合的AI流體仿真等多種范式，構(gòu)建使用簡(jiǎn)單、運(yùn)行高效的AI+流體計(jì)算框架，支持航空航天、船舶水動(dòng)力學(xué)以及能源電力等行業(yè)領(lǐng)域的AI流場(chǎng)研究。

小組的重點(diǎn)工作包括以下幾個(gè)方向：

01、物理驅(qū)動(dòng)的AI流體仿真

物理驅(qū)動(dòng)的AI流體仿真，即通過將物理方程引入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)中使其參與網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從而使得學(xué)習(xí)的結(jié)果滿足物理規(guī)律。該模塊主要面向PDE方程的正向求解、基于數(shù)據(jù)融合的反問題以及數(shù)據(jù)同化等應(yīng)用。當(dāng)前MindSpore Flow已具備常見的邊界/初始條件設(shè)定方法，采樣方法，損失函數(shù)構(gòu)造等功能，滿足相關(guān)經(jīng)典流動(dòng)實(shí)例求解優(yōu)化。

02、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的AI流體仿真

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的AI流體仿真，依賴大量的流體仿真數(shù)據(jù)，通過設(shè)計(jì)合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)挖掘數(shù)據(jù)樣本間的物理規(guī)律，具備高效并行，快速推理的優(yōu)勢(shì)；且以FNO，DeepONet為例的神經(jīng)算子學(xué)習(xí)，具備一定的參數(shù)泛化能力。該模塊主要面向具備大量標(biāo)簽數(shù)據(jù)的快速推理、參數(shù)空間設(shè)計(jì)優(yōu)化等應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)前MindSpore Flow已具備ViT、FNO等網(wǎng)絡(luò)模型，能夠求解經(jīng)典流動(dòng)（Burgers' equation等）和工程實(shí)際中面臨的流動(dòng)問題。

03、數(shù)據(jù)機(jī)理融合的AI流體仿真

基于數(shù)據(jù)機(jī)理融合的AI流體仿真，以PDENet為典型代表，能從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)偏微分方程，并且能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和揭示潛在的PDE模型。該模塊主要面向科學(xué)數(shù)據(jù)樣本較少且已知控制方程的應(yīng)用場(chǎng)景，通過內(nèi)置流場(chǎng)方程信息，降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于數(shù)據(jù)量的需求，提升網(wǎng)絡(luò)的泛化性。此外，通過可微CFD求解器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的耦合，實(shí)現(xiàn)流體仿真模型的AI修正、AI插值和AI超分等新的應(yīng)用。當(dāng)前已具備PDENet的基礎(chǔ)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典流動(dòng)的求解。

04、可微CFD求解器

流體仿真軟件主要通過數(shù)值方法在計(jì)算機(jī)中對(duì)流體力學(xué)的控制方程進(jìn)行求解，從而實(shí)現(xiàn)流動(dòng)的分析、預(yù)測(cè)和控制，在航空航天、船舶制造以及能源電力等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。基于AI框架昇思MindSpore Flow的CFD可微求解器具備jit即時(shí)編譯，vmap自動(dòng)向量化，autograd端到端自動(dòng)微分和支持不同硬件等優(yōu)點(diǎn)。

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框架架構(gòu)/代碼倉

MindSpore Flow是基于昇思MindSpore開發(fā)的流體仿真領(lǐng)域套件，支持航空航天、船舶水動(dòng)力學(xué)以及能源電力等行業(yè)領(lǐng)域的AI流場(chǎng)模擬，旨在于為廣大的工業(yè)界科研工程人員、高校老師及學(xué)生提供高效易用的AI計(jì)算流體仿真軟件。MindSpore Flow提供了物理驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)機(jī)理融合的AI流體仿真等多種常用功能。

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MindFlow SIG工作計(jì)劃

前期

以成員學(xué)術(shù)交流活動(dòng)為主，為MindSpore Flow演進(jìn)和功能完善提供參考。每年小組都會(huì)組織一場(chǎng)大型活動(dòng)與數(shù)場(chǎng)小型活動(dòng)，且固定在每個(gè)季度組織一場(chǎng)校園行活動(dòng)，每年SIG會(huì)固定舉辦大型暑期學(xué)校活動(dòng)，邀請(qǐng)組內(nèi)的核心專家老師準(zhǔn)備多個(gè)主題進(jìn)行多天的授課。小組老師將帶領(lǐng)成員進(jìn)行科技調(diào)研以及代碼倉功能擴(kuò)展，bug修復(fù)等工作。成員也可自由使用MindSpore?Flow軟件來進(jìn)行自己的課題研究和開發(fā)。小組會(huì)在社區(qū)內(nèi)發(fā)布開源實(shí)習(xí)任務(wù)以及眾智任務(wù)，以供學(xué)生和老師認(rèn)領(lǐng)。

后期

通過合作開發(fā)等模式，在社區(qū)開展合作研究，推動(dòng)更多場(chǎng)景落地。

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MindFlow SIG構(gòu)成

小組領(lǐng)銜成員

張偉偉，西北工業(yè)大學(xué)長江學(xué)者特聘教授，，流體力學(xué)智能化國際聯(lián)合研究所中方負(fù)責(zé)人。主要從事智能流體力學(xué)、氣動(dòng)彈性力學(xué)和飛行器設(shè)計(jì)研究。曾獲得國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、航空學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)、空氣動(dòng)力學(xué)會(huì)首屆青年科技獎(jiǎng)等榮譽(yù)?，F(xiàn)任中國空氣動(dòng)力學(xué)會(huì)副理事長，智能流體力學(xué)專業(yè)組主任、空氣彈性力學(xué)專業(yè)委員會(huì)副主任，中國力學(xué)學(xué)會(huì)流固耦合力學(xué)專業(yè)委員會(huì)副主任、智能流體力學(xué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體副理事長兼秘書長，AST、TAML、AAMM、AIA等國際期刊編委。

董彬，北京大學(xué)，北京國際數(shù)學(xué)研究中心長聘教授、國際機(jī)器學(xué)習(xí)研究中心副主任、大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室研究員、國家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心研究員，北京大學(xué)計(jì)算與數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院副院長。主要研究領(lǐng)域?yàn)榭茖W(xué)計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)及其在計(jì)算成像和數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用?，F(xiàn)任期刊《Inverse Problems and Imaging》編委、《CSIAM Transactions on Applied Mathematics》、《Journal of Computational Mathematics》、《Journal of Machine Learning》副主編。2014年獲得求是杰出青年學(xué)者獎(jiǎng)，2019年入選科技部創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃，2022年受邀在世界數(shù)學(xué)家大會(huì)（ICM）做45分鐘報(bào)告。

孫浩，中國人民大學(xué)高瓴人工智能學(xué)院“長聘副教授、博導(dǎo)"，國家高層次人才青年專家。曾任美國匹茲堡大學(xué)、美國東北大學(xué)終身序列助理教授、博導(dǎo)。主要從事科學(xué)智能、人工智能數(shù)理基礎(chǔ)與交叉前沿研究，包含可詮釋性深度學(xué)習(xí)、物理啟發(fā)深度學(xué)習(xí)、符號(hào)強(qiáng)化學(xué)習(xí)與推理、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)建模與識(shí)別、基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測(cè)與智能化管理等方向。研究成果受到了幾十家國際知名媒體的廣泛報(bào)導(dǎo)（例如《?？怂剐侣劇贰ⅰ犊茖W(xué)日?qǐng)?bào)》、《麻省理工科技評(píng)論》等）。2018年入選福布斯北美“30位30歲以下精英榜（科學(xué)類）”，2019年當(dāng)選“美國十大華人杰出青年”。

小組成員

Maintainer：hsliu_ustc?昇思MindSpore高級(jí)工程師

Maintainer：zwdeng?昇思MindSpore高級(jí)工程師

Maintainer：Yi_zhang95?昇思MindSpore高級(jí)工程師

小組成員：hong-ye-zhou 昇思MindSpore高級(jí)工程師

小組成員：Bokai Li??昇思MindSpore工程師

小組成員：liulei277?昇思MindSpore工程師

小組成員：yangge_nihilism?昇思MindSpore工程師

小組成員：haojiwei?北京航空航天大學(xué)碩士在讀

小組成員：李正一 北京大學(xué)博士在讀

小組成員：李卓遠(yuǎn) 北京大學(xué)博士在讀

小組成員：葉展宏 北京大學(xué)博士在讀

小組成員：王琦 中國人民大學(xué)博士在讀

小組成員：雷譯翔 武漢大學(xué)本科在讀

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MindFlow SIG召喚你

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sig倉：

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關(guān)于MindSpore SIG

昇思MindSpore社區(qū)歡迎業(yè)界專家、學(xué)術(shù)伙伴在社區(qū)成立特別興趣小組（SIG），作為社區(qū)領(lǐng)域技術(shù)代言人，打造領(lǐng)域技術(shù)品牌，共建昇思MindSpore開源生態(tài)。

MindSpore SIG即MindSpore Special Interest Groups，即“昇思特別興趣小組”，MindSpore社區(qū)成立個(gè)技術(shù)SIG的初衷是為該領(lǐng)域的專家、教授和學(xué)生提供一個(gè)開放交流的平臺(tái)，通過會(huì)議分享、項(xiàng)目開發(fā)等活動(dòng)促進(jìn)技術(shù)交流、合作共贏，并使得SIG成員的影響力和技術(shù)能力得到提升，截止目前，MindSpore SIG共計(jì)成立20+。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的加入昇思MindFlow SIG，助力AI流体仿真发展的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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