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“没有CAE支撑,物理AI难以真正走向工业世界。”6月11日,第四届软件创新发展大会在武汉举行,宁波东方理工大学校长、中国科学院院士陈十一表示,CAE能够提供完备的物理机理模型、海量仿真数据、严格的工程约束以及闭环验证能力,恰好补齐纯数据驱动AI的固有缺陷。(注:CAE,计算机辅助工程技术,是通过计算机软件对工程和产品进行仿真与分析,以实现工程全生命周期管理的计算机技术,其核心在于整合各环节数据。)
陈十一介绍,纯AI模型常会出现能量不守恒、物体相互穿透、外推失效等问题,依托CAE输出物理先验,结合物理信息神经网络(PINNs)、物理约束损失函数、CAE+AI混合建模等方式,可强制AI遵循各类物理守恒律,从根源减少模型“幻觉”。
“用CAE赋能AI,不是限制AI,而是解放AI;不是AI替代物理,而是将物理嵌入AI。”陈十一说。
早在2022年,陈十一团队便提出CAE+数字孪生(DT)+AI是物理AI的基础架构。三者各司其职、协同联动:CAE解决“物理可信”问题,提供机理模型、仿真数据、工程约束与验证能力;AI承担“智能执行”任务,实现感知、生成、推理、优化与决策;数字孪生搭建“场景闭环”,对接真实系统状态,完成反馈迭代与持续优化。这套架构,也成为当前工业领域落地物理AI、世界模型的主流实现路径。
陈十一表示,如今CAE的定位已彻底转变,从传统离线验证工具升级为四大核心角色:一是物理引擎,生成无限逼近现实的数字样本,为AI模型训练提供支撑;二是物理规律导师,以基础物理原理约束AI生成过程;三是实时精度把关者,对AI实时推理结果开展毫秒级验算与误差校准;四是数字孪生底座,构建高保真数字体,映射实体全生命周期状态。
随着AI技术的全面渗透,传统CAE也在被深度重构,逐步从资深从业者使用的“专家工具”,进化为可交互、可推理、可自主执行的工业智能体。在陈十一看来,AI正从研发、求解、使用三个层面改造工业软件:研发端AI辅助编程可加快算法迭代;求解端AI加持下,传统几小时的仿真任务可被大幅压缩;使用端自然语言交互、任务分解和工具调用大幅降低门槛。
针对国内工业软件与物理AI产业发展,陈十一提出,科研领域要加强物理约束学习、神经算子、工业世界模型等交叉基础研究;产业层面需将CAE能力建设作为工业AI的核心基础设施,推动仿真、数据、AI团队深度融合;政策层面要支持自主CAE智能化平台建设,依托制造业打造完善的物理AI生态。
“紧抓AI+CAE融合发展的窗口期,是我国打造自主工业软件、构建产业新优势的重要机遇,将助力国内数字工业迈向高质量发展新阶段。”陈十一说。(记者 肖春芳)
