搜索云計算(cloud computing)為CAE/CFD仿真插上“翅膀”
2017-03-23 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
云計算(Cloud Computing)這個詞大家并不陌生,和萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、大數(shù)據(jù)(Big Data)以及人工智能(AR)/虛擬現(xiàn)實(VR)等熱門詞一樣經(jīng)常見諸于網(wǎng)絡(luò)。云計算是當(dāng)下流行的科技趨勢,是很多大公司角逐的對象。
那么云計算和有限元分析有什么關(guān)系呢?云計算目前已經(jīng)在各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,在有限元分析領(lǐng)域也逐漸被人所利用。今天我們就來談?wù)勗朴嬎阍谟邢拊治鲱I(lǐng)域的現(xiàn)狀。
什么是云計算(cloud computing)
云計算在大類上又分為公有云(public cloud)和私有云(pravite cloud),私有云大家其實并不陌生,很久以前就有使用,且目前在公有云沒有占主導(dǎo)地位的情況下私有云仍然是主流的,但私有云市場正在不斷萎縮,雖然沒有到日薄西山的地步,但公有云占主導(dǎo)地位只是時間問題。今天我們主要講大有潛力的公有云(后面提到的云計算泛指公有云)。
私有云簡單的說就是公司或者團(tuán)體自己購買硬件搭建服務(wù)器,將數(shù)據(jù)保存在自己的服務(wù)器上并提供運(yùn)算支持。
私有服務(wù)器
但有些公司的服務(wù)器并沒有強(qiáng)大的計算能力。此時,在工作內(nèi)容對計算要求較高的場合,就需要配合終端的工作站(Workstation)提供一對一的計算。工作站是一種通用微型計算機(jī),它是提供給單用戶使用,并提供比普通PC電腦運(yùn)算能力高的計算機(jī)。如下圖所示
工作站示意圖
一般單個工作站的硬件配置都非常高,比如標(biāo)配都都是CPU為英特爾至強(qiáng)處理器(Xeon),16G的運(yùn)行內(nèi)存以及高配的GPU提供圖像渲染。下圖所示為工作站主機(jī)內(nèi)部構(gòu)造,可以看到一塊很大的顯卡,以及兩個巨大的散熱器提供高運(yùn)算時的散熱需求。
工作站硬件內(nèi)部構(gòu)造
HP Z820工作站
但是自己購買服務(wù)器和維護(hù)硬件的成本很高,現(xiàn)在越來越多的公司將數(shù)據(jù)維護(hù)和計算所需的硬件支持交給了公有云的提供商。
公有云簡單說就是由公有云服務(wù)提供商提供硬件支持和運(yùn)行軟件的平臺,你可以將你的數(shù)據(jù)或者軟件代碼運(yùn)行在云端上。
“云計算”(公有云)根據(jù)定義是指通過互聯(lián)網(wǎng)以按使用量定價方式付費(fèi)的 IT 資源和應(yīng)用程序的按需交付
云計算以一種簡單的方式通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)器、存儲空間、數(shù)據(jù)庫和各種應(yīng)用程序服務(wù)。這樣,只要你有可以上網(wǎng)的終端,哪怕終端硬件再簡陋,只有有網(wǎng)速保證,你也可以在云端上進(jìn)行工作。
“云”讓您可以快速訪問靈活且成本低廉的 IT 資源。透過云計算,您無需先期巨資投入硬件,再花大量時間來維護(hù)和管理這些硬件。與此相反,您可以精準(zhǔn)配置所需的適當(dāng)類型和規(guī)模的計算資源,為您的新點(diǎn)子提供創(chuàng)意,或者幫助運(yùn)作您的 IT 部門。您可以根據(jù)需要訪問任意多的資源,基本是實時訪問,而且只需按實際用量付費(fèi)。
云計算示意圖
主流云計算提供商
云計算是高端的前沿科技,前期需要很高的資金投入以及技術(shù)儲備,目前云計算市場被美國幾大巨頭所壟斷,分別是微軟的Microsoft Azure云服務(wù)、亞馬遜的AWS云服務(wù)(Amazon Web Service)以及Google的Google Drive和傳統(tǒng)的IT巨頭IBM等,在我國主要有阿里巴巴的阿里云。
但目前云計算的市場主要還是被三大巨頭所領(lǐng)導(dǎo),分別是亞馬遜(Amazon)、微軟(Microsoft)和谷歌(Google),其中亞馬遜第一,微軟第二,谷歌第三但和前兩名差距較大,其余云服務(wù)提供商如IBM、甲骨文等基本處在第二梯隊。
云計算在中國發(fā)展迅速,每年的增長態(tài)勢非常迅猛,下圖是數(shù)據(jù)分析公司IDC對中國市場的預(yù)測和規(guī)模現(xiàn)狀的統(tǒng)計。
云計算在中國市場的未來和現(xiàn)狀
下面是亞馬遜(Amazon)云計算服務(wù)的宣傳視頻:
AWS宣傳視頻
云計算在有限元分析領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀
云計算在有限元分析(CAE/CFD)領(lǐng)域的興起在最近幾年才發(fā)展起來,我們知道,有限元分析對計算能力要求極高,特別是對圖形的渲染是所有工程領(lǐng)域中最高的,我們稱之為高性能計算(HPC)。所以在云計算的發(fā)展初期,那時候的硬件資源非常的珍貴且圖形渲染所需的GPU也不是很強(qiáng)大,有限元分析軟件提供商并沒有提供基于云端的計算服務(wù)。但近些年,云計算提供商投入大量巨資在世界各地建立大型的數(shù)據(jù)中心(datacenter),并配置了性能更加強(qiáng)勁的GPU,為有限元分析在云端的運(yùn)行提供了可能。
微軟位于愛爾蘭的數(shù)據(jù)中心
亞馬遜位于弗吉尼亞州的數(shù)據(jù)中心
目前幾乎所有的有限元分析軟件提供商都有提供云計算的服務(wù)。但這些公司由于有不同的事業(yè)部和全球布局,所以他們在選擇云計算供應(yīng)商時,一般都會同時選擇,比如ansys、Altair、Comsol、Siemens、達(dá)索的Solidworks和Catia等公司同時選擇了亞馬遜的AWS和微軟的Azure云服務(wù)。
Ansys云計算架構(gòu)示意圖
運(yùn)行在AWS上的Altair
通過將軟件移植到云端,提供和單個軟件類似的界面。無論你身在何處,只有你有終端設(shè)備,不論是電腦,平板或者手機(jī)都能通過互聯(lián)網(wǎng)訪問你的數(shù)據(jù)。
云計算供應(yīng)商根據(jù)你的需求提供服務(wù),你可以自行選擇買多少內(nèi)核為你計算,下表是UberCloud公司對工作站和云計算能力的對比,可以看出云計算在計算時間上具有巨大優(yōu)勢。
云計算和傳統(tǒng)的工作站的計算能力對比(來自UberCloud)
安全性考慮
雖然大部分有限元軟件提供商提供了云端的計算服務(wù),但對于很多大公司來說,考慮到數(shù)據(jù)的安全性,他們并不愿意將數(shù)據(jù)儲存在公有云上,而是仍然選擇私有云,很多大公司的電腦為了數(shù)據(jù)安全甚至連USB接口都是加密的。所以目前為止,除了一些新興的公司,在使用有限元分析的大公司中還很少有使用公有云端服務(wù)的,這也阻礙著有限元軟件提供商提供更多更全面的云計算。
但有些公司已經(jīng)慢慢意識到,維護(hù)自己的私有服務(wù)器在成本和安全性上優(yōu)勢并不明顯,所以干脆轉(zhuǎn)向公有云,大公司船大難掉頭,但隨著時間的推移,云計算會得到更廣泛的認(rèn)可。
comsol公司的云計算界面
用戶體驗
雖然有限元軟件供應(yīng)商提供有類似界面的云端計算,但功能并不全面,且考慮到網(wǎng)速的差異,用戶體驗并不能說太好,但隨著云計算的不斷普及,基于有限元法的云計算將不斷完善,且隨著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善以及移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,云計算將大有可為。
在移動互聯(lián)網(wǎng)時代,移動式辦公越來越普遍。對有限元分析員來說,設(shè)備的高性能和輕薄便攜是理想的選擇,而目前新興的搭載windows系統(tǒng)的高性能便攜式平板也不斷面向市場,如微軟家族的surface平板在國外的CAD/CAE領(lǐng)域就非常受歡迎。雖然這些設(shè)備比起工作站來說性能還不能相比,但比起早幾年的筆記本卻毫不遜色。所以我們可以相信,隨著云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的普及,移動式辦公將為有限元分析提供更美妙的體驗。
微軟平板電腦surface pro
演示人員通過surface演示運(yùn)行solidworks軟件
云計算在有限元分析領(lǐng)域雖然還沒有普及,但隨著云計算的不斷完善,價格越來越低廉,性能會越來越高,用戶體驗也會越來越好,加上高速網(wǎng)絡(luò)的普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,基于云計算的有限元分析將會有廣闊的未來。而你需要做的就是學(xué)好有限元,隨時準(zhǔn)備迎接新時代的到來!
下面的視頻是ansys公司的云計算宣傳視頻:
Ansys云計算宣傳視頻
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