NVIDIA Modulus 是一個(gè)物理機(jī)器學(xué)習(xí)平臺，它將物理的力量與數(shù)據(jù)相結(jié)合，構(gòu)建高保真、參數(shù)化的人工智能代理模型，作為數(shù)字孿生模型，以接近實(shí)時(shí)的延遲進(jìn)行模擬。

該前沿框架通過與 NVIDIA Omniverse （ OV ）平臺集成以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)虛擬世界仿真和全設(shè)計(jì)保真度可視化，擴(kuò)展了其交互仿真能力。

以前，您需要自行設(shè)置可視化管道，這是模擬和分析工作流的關(guān)鍵組件?，F(xiàn)在，您可以將 Omniverse 中的內(nèi)置管道用于常見的輸出場景，例如可視化流線和 iso 曲面，以獲得 Modulus 訓(xùn)練 AI 模型的輸出。另一個(gè)關(guān)鍵功能是能夠在改變設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)近實(shí)時(shí)地可視化和分析高保真仿真輸出。

增加模 OV 擴(kuò)展的三個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)：

該內(nèi)置可視化管道支持少量常用模式，如流線、標(biāo)量場切片和流。

有一個(gè)近乎實(shí)時(shí)的模擬輸出，用于更改設(shè)計(jì)參數(shù)并將其顯示在屏幕上。

Omniverse 中豐富的生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)在可以與其他擴(kuò)展集成，如 CAD 工具、端到端設(shè)計(jì)的可視化工具和模擬工作流。

這是 Modular OV 擴(kuò)展的第一個(gè)預(yù)覽版本， Modulus 團(tuán)隊(duì)歡迎您提出任何反饋或增強(qiáng)請求。 請向 Modulus NVIDIA 論壇提交反饋 。

啟用 Modulus 擴(kuò)展

Modulus 分機(jī)可用于 Omniverse Create 。 在使用 Omniverse 啟動(dòng)器在支持的操作系統(tǒng)上安裝 Omniverse Create 后，安裝 Modulus 擴(kuò)展。然后進(jìn)入擴(kuò)展窗口并搜索“Modulus”。這將啟動(dòng)核心擴(kuò)展以安裝并啟用 Modulus 擴(kuò)展。

圖 1 ：在 Omniverse 創(chuàng)建中啟用 Modulus 擴(kuò)展

對于這個(gè)預(yù)覽版本， Modulus 擴(kuò)展僅在Linux平臺上受支持，并且運(yùn)行 Omniverse Create和 Modulus 的 GPU 內(nèi)存需求可能相當(dāng)高。對于現(xiàn)有場景，我們觀察到了 NVIDIA RTX 3090 或更高，我們建議使用 RTX A6000 級 GPU 以獲得理想的性能。

可視化交互式仿真

模擬場景是預(yù)先打包的示例，可以幫助用戶熟悉擴(kuò)展的功能。

目前，可以使用以下預(yù)配置場景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： modulus_scenario_fpga

通過在擴(kuò)展管理器中搜索其名稱來加載此場景擴(kuò)展（在下面，我們將使用 modulus_scenario_fpga ）。安裝并啟用擴(kuò)展。如果您是第一次這樣做，這個(gè)過程可能需要幾分鐘的時(shí)間才能下載預(yù)訓(xùn)練模型并安裝到您的機(jī)器上。

該場景基于 參數(shù)化 3D 散熱器示例 的模，在啟用 OV 擴(kuò)展的情況下，您可以可視化通過現(xiàn)場可編程門陣列（ FPGA ）幾何形狀的氣流。

在這種情況下，模訓(xùn)練的參數(shù)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型模擬氣流路徑。使用的推斷輸出數(shù)據(jù)是速度幅值，即在體積表面上定義的給定點(diǎn)處的空速。通過以相當(dāng)?shù)偷乃俣确胖靡粋€(gè)表面，你可以看到氣流在哪里減慢，這將是邊界，當(dāng)氣流撞擊到圖 2 所示的散熱片時(shí)。

您還可以使用流線分析氣流，流線是通過在氣流中添加平流粒子來計(jì)算的。為了更好地理解氣流，您還可以使用氣流的紋理。

圖 2 ：可視化并交互修改模擬場景

此版本的擴(kuò)展提供了一組常見的可視化模式。每個(gè)模式都將使用可視化幾何體填充 Omniverse 中當(dāng)前打開的階段，該階段將隨著參數(shù)的更改而更新。

Isosurface： 創(chuàng)建速度幅值的等值面。

Streamlines： 創(chuàng)建一組流線。

Slices： 添加速度幅值的三個(gè)軸對齊切片。

此外，您還可以使用擴(kuò)展用戶界面中的旋鈕更改可視化參數(shù)。修改可視化參數(shù)時(shí)，不會(huì)重新評估模型。要了解哪些參數(shù)可以調(diào)整，請參閱 OV 集成文檔 。

圖 3 。更改可視化參數(shù)并在擴(kuò)展用戶界面中交互查看結(jié)果

Modulus 和物理 ML 的另一個(gè)改變游戲規(guī)則的方面是在參數(shù)化空間上訓(xùn)練模型的能力，該空間可用于推斷由一組設(shè)計(jì)參數(shù)定義的設(shè)計(jì)空間。用戶可以在場景中將其作為各種參數(shù)旋鈕公開，這些參數(shù)可以更改，以近實(shí)時(shí)地推斷和可視化新的模擬輸出。當(dāng)您更改這些設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，將重新評估模型以推斷新的幾何體，并將輸出可視化。

圖 4 。更改散熱器散熱片的高度、長度等設(shè)計(jì)參數(shù)

關(guān)于作者

Bhoomi Gadhia 是 NVIDIA 的高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理，專注于 NVIDIA Modular ，一個(gè)用于開發(fā)物理信息機(jī)器學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的人工智能框架。她在計(jì)算機(jī)輔助工程應(yīng)用領(lǐng)域擁有超過 10 年的經(jīng)驗(yàn)，在 Hexagon MSC Software 和 Ansys 擔(dān)任技術(shù)和產(chǎn)品營銷職務(wù)。布米居住在加利福尼亞州，擁有機(jī)械工程碩士學(xué)位。

Ram Cherukuri 是 CUDA 平臺和 DLA 軟件的高級產(chǎn)品經(jīng)理。在 NVIDIA 之前， Ram 是 MathWorks 的產(chǎn)品經(jīng)理，負(fù)責(zé)嵌入式軟件開發(fā)的代碼生成和驗(yàn)證產(chǎn)品，與汽車和航空 def 客戶合作。

審核編輯：郭婷