Üretilen her şey, ileri düzey fizik çözücüleri ile simüle edilmektedir. Gerçek zamanlı dijital ikizler (RTDT), bilgisayar destekli mühendislik (CAE) simulasyonlarının en son teknolojisidir, çünkü mühendislik tasarım döngüsünde anında geri bildirim sağlarlar. Mühendislerin yenilik yapmalarını ve yeni tasarımları hızlı bir şekilde keşfetmelerini sağlayarak, simülasyondaki herhangi bir değişikliğin etkilerini gerçek zamanlı olarak deneyimleme olanağı sunarlar. RTDT’ler, havacılık, otomotiv, elektronik tasarım ve genel olarak tüm üretim endüstrisinde yüksek talep görmektedir.
Ancak, RTDT’lerin sıfırdan geliştirilmesi zorlu olabilir. Dijital ikizler, fiziksel sistemlerin (örneğin uçaklar, arabalar ve gemiler) simülasyonunu birleştiren çeşitli yazılım araçlarını entegre eden bir çalışma akışıdır. En azından, gelişmiş fizik çözücülerinin tasarım araçları ve gerçekçi görselleştirme ile bir araya getirilmesi gerekmektedir. Gerçek zamanlı performans, simülasyon iş akışındaki tüm parçaların entegrasyonu arasında neredeyse sıfır gecikme ile yüksek performans sağlamadan mümkün olmaz.
NVIDIA Omniverse Mavi Baskıları, bağımsız yazılım satıcılarının (ISV’ler) bu mühendislik zorluğunu aşmalarına yardımcı olmaktadır. Bu mavi baskılar, NVIDIA hızlandırma kütüphanelerini; fizik-yapay zeka frameworklerini; sağlıklı, fiziksel bazlı görselleştirmeyi içeren referans iş akışlarıdır. Ansys, Cadence ve Siemens gibi sektör lideri yazılım geliştiricileri, bu mavi baskıları kullanarak CAE yazılım araçları geliştirebilirler. Bu araçlar, ürünlerin geliştirilmesi sürecinde gerçek zamanlı görselleştirme ve analiz imkanı sunarak, müşterilerin geliştirme maliyetlerini ve enerji tüketimini azaltmalarına yardımcı olurken, pazara sunma süresini kısaltır.
Bu yazıda, Luminary Cloud adlı bir şirketin, NVIDIA’nın Omniverse Blueprinti ile gerçek zamanlı bilgisayar destekli mühendislik dijital ikizini nasıl oluşturduğunu anlatacağım. Luminary Cloud, bulut tabanlı, GPU hızlandırmalı çözücüsü ile sanal bir rüzgar tüneli uygulaması geliştirdi. Bu, NVIDIA Omniverse mavi baskılarından biri olup, CFD simülasyonu için gerçekte zamanında dijital ikizlerin nasıl oluşturulabileceğini göstermektedir. Bu uygulama, arabalar, uçaklar, gemiler ve daha pek çok ürünün tasarımlarını ilerletmede yardımcı olmaktadır.
NVIDIA Mavi Baskılarının Kullanımı
NVIDIA Mavi Baskıları, NVIDIA AI ve Omniverse kütüphaneleri, SDK’ları ve mikro hizmetleri kullanılarak oluşturulmuş kapsamlı referans iş akışlarıdır. Her bir mavi baskı, referans kodu, dağıtım araçları, özelleştirme kılavuzları ve referans mimari içerir. Bu, AI çözümlerinin, örneğin AI ajanları ve dijital ikizlerin, prototip aşamasından üretime geçişini hızlandırır. Mavi baskıların önemli bir özelliği, içindeki her yazılım bileşeninin bir geliştirici tarafından değiştirilebilmesi veya benzer işlevselliğe sahip üçüncü taraf bir çözümle değiştirilebilmesidir.
NVIDIA Omniverse Blueprint’i, gerçek zamanlı bilgisayar destekli mühendislik dijital ikizleri için ilk CAE iş akışı şablonudur. Bu şablon, Omniverse API’leri ile render edilen bir 3D sahneyi bir simülasyon yapay zekası ile birleştirerek tamamen etkileşimli bir CAE iş akışı oluşturur. Yapay zeka, daha fazla yetenekli bir yapay zekanın nasıl oluşturulabileceğini göstermek amacıyla birkaç otomotiv geometrisi için minimal olarak eğitilmiştir. Bu yapı ile eğitimi kolaylaştıran araçlar ve frameworkler, geliştiricilerin kendi özel verilerini kolayca içe aktarabilmeleri için şablonda yer alır. Bu nedenle, mavi baskı tam bir yazılım iş akışı sunar ancak, tam işlevli gerçekte zamanlı bir dijital ikiz elde etmek için ticari düzeyde yazılım çözümleriyle entegre edilmelidir. Bir CFD çözücüsü veya bir AI yedek modeli veya her ikisi de, bu mavi baskı ile oluşturulmuş bir CAE çözümünün ana bileşenleridir.
Luminary Cloud, bu mavi baskıyı kendi modern CFD SaaS platformu ile birleştirerek etkileşimli bir sanal rüzgar tüneli oluşturmuştur (Şekil 1). Luminary’nin bulut tabanlı tasarımı ve tam API entegrasyonu, güçlü CFD simülasyon araçlarına anında erişim sağlamaktadır; bu durumda mavi baskı için mükemmel bir uyum göstermektedir. Mavi baskı, tüm gerçek zamanlı dijital ikizi birleştirerek tanımlayan bir Helm Chart olarak sunulmaktadır.
NVIDIA Modulus ile Yapay Zeka Eğitimi
Bu mavi baskı, akışın gerçek zamanlı tahminleri için bir yapay zeka yedek modeli kullanmaktadır. Yedek model, NVIDIA Modulus fizik-ML framework’ü ile eğitilmiş ve dağıtılmıştır. Modulus’ı kullanarak, CAE ISV’leri yeni yedek modelleri ISV uygulama eğitim verileri üzerinde eğitebilirler. Yedek modeller sıfırdan eğitilebileceği gibi, eğitim süresini azaltmak için bir temel model kullanılarak başlatılabilir. Şablondan yararlanan ISV’ler, kendi AI modelleri ile Modulus tabanlı yapay zeka yedek modelini değiştirebilirler.
Luminary Cloud, AI eğitim veri setini beş temel geometrik şekil (iki sedan, bir kamyon, bir SUV ve bir spor araba) kullanarak oluşturdu. Bu geometrilere, sürüş yüksekliklerini değiştirerek üretilen geometrik varyasyonlar eklenmiştir. Aynı zamanda, aynı temel özelliklerde (aynalar, kanatlar, tekerlek jantları gibi) değişiklik yapılmıştır. Toplamda, farklı geometri varyasyonları ve inflow hızları (her konfigürasyon için 33 mph ile 11 mph arasında rastgele değişen) için 192 simülasyon gerçekleştirilmiştir.
Luminary Cloud ile CFD simülasyonları yapıldıktan sonra, NVIDIA Modulus kullanılarak 167 simülasyon alanında bir yapay zeka eğitilmiştir. Bu model, kalan 25 simülasyon alanında doğrulanmış ve dış aerodinamikler için bir yedek model oluşturulmuştur. Bir yüzey geometrisi ve rüzgar hızı verildiğinde, bu yedek model hacim ve yüzey akış alanlarını yani hız, basınç ve duvar kayma gerilmelerini geri döndürmektedir. Sonuçlar sistem belleğinde saklanmakta, diske yazılmamaktadır, böylece Omniverse API’leri ile hemen görselleştirilebilmektedir.
Omniverse API’leriyle Dünya Oluşturma
Bu mavi baskı, NVIDIA Omniverse API’leri ile oluşturulmuş bir dünya durumu kontrolörü içermektedir. Bu yazılım bileşeni, simülasyon yapay zekasına bağlanır, uygulama durumunu sürdürür ve ISV’nin ön yüz uygulamasına dijital ikizi bağlamak için bir Omniverse Akış noktası sağlar. Böylece, kullanıcılar rüzgar tüneli dijital ikiziyle etkileşim kurabilirler, bu da ISV’nin ticari yazılım paketinin bir parçası olarak entegre edilir.
Sanal rüzgar tünelinin dünya durumu kontrolörü, Omniverse Kit SDK ile inşa edilmiştir. Ayrıca, Omniverse Akış ile RTX Bilimsel hizmetlerini birleştirir. Akış, bir spars voxel grid’ini kullanarak geniş bir simülasyon alanı için bir Eulerian akış simülasyonudur. Modulus’tan gelen nokta bulutlarını da içerecek şekilde girişleri destekler ve hız ile basıncı NanoVDB formatında üretir. Akış, hız NanoVDB’sini kullanarak dumanı yönlendirir. NanoVDB, RTX Bilimsel ile yüksek performanslı veri alışverişi sağlamak üzere kullanılır.
RTX Bilimsel, büyük hacimli verilerin etkileşimli görselleştirilmesi ve keşfedilmesine olanak tanıyan NVIDIA IndeX’i kullanmaktadır. Bu, tek bir GPU’dan, çoklu GPU’lardan, çok düğümlü GPU kümelerine kadar geniş bir yelpazede ölçeklenebilir. Aynı zamanda, çok değerli hacimsel verilerin ve gömülü geometri verilerinin ölçeklenmiş gerçek zamanlı görselleştirilmesi ve hızlandırılmış işleme olanak tanır. IndeX, etkileşimli ve işbirlikçi analiz için tasarlanmış çeşitli araçlar sunmaktadır. Örneğin, ekip üyeleri, verilerin ince özelliklerini vurgulamak için renk haritalarını kolayca değiştirebilir, zaman serisi boyunca kesitler görüntüleyebilir ve verinin ana bileşenlerini incelemek için gölge ve ambiyans engelleme gibi özellikleri kullanabilirler.
Bulut veya Yerel Yayın
Luminary Cloud’ın bulut tabanlı CFD çözücü ile mavi baskıyı uygulamak, bir yapay zeka ve bir dünya durumu kontrolörü için ikili konteynerler üretmektedir. Bu konteynerler, uçtan uca uygulamayı yerel veya bulut tabanlı bir ortamda tanımlayan, kurulumunu sağlayan ve bakımını yapan bir Helm Chart ile yapılandırılmıştır. Omniverse Blueprint, NVIDIA DGX Cloud, Amazon Web Servisleri, Google Cloud Platform, Microsoft Azure ve Oracle Cloud Altyapısı gibi tüm büyük bulut platformlarında dağıtılabilir.
Başlayın
Luminary Scale’ın yanı sıra, NVIDIA, gerçek zamanlı dijital ikizler oluşturmak için bu mavi baskıyı fizik-yapay zeka platformu olan Rescale ile birleştirmektedir. NVIDIA Omniverse Blueprint, gerçek zamanlı bilgisayar destekli mühendislik dijital ikizi artık tüm yazılım sağlayıcılarının erişimine açık durumda; iş akışlarına uyarlayabilirler. Omniverse Blueprint’i öğrenmek isteyen şirketler erken erişim için kaydolabilirler.
