仿真——从虚拟空间认识真实世界

奇异果实名认证 发表于 2018-09-12 22:46 | 显示全部楼层 | 复制链接分享      上一主题  翻页  下一主题
仿真不可靠?
常言道,做仿真的只有自己相信,做实验的自己不信别人信,仿真不可靠好像已经是定论了。
做仿真你们自己不觉得没劲吗?自说自话地搞出一堆漂亮图片,还给我们放动画片,你能保证给我们看的是真的吗?写报告的时候仿真很有用,能提供很漂亮的素材,但是真要做设计,你敢用仿真的数据吗?号称什么都能算,其实什么都算不准,最后出来数据还要用我们的常识去判断对不对,这样的仿真要他何用?
我是以仿真为生的,我把仿真捧得很高,如今的仿真已经俨然是理论、实验、仿真三足鼎立中的重要一只脚了。往往在研究成熟的领域里,理论清晰、实验测得准,仿真也可靠。但是在未知领域,理论说不清、实验测不准、仿真也不可靠。不要老说仿真不准,其实在仿真完全不靠谱的时候,你们做实验和理论研究的一样没办法哦。

仿真好处多

1、仿真成本低
做仿真不用加工模型,不用买测量设备,真是多快好省啊。做个模型想大就大,想小就小。做大模型不用盖房子、搭架子。烧多少个亿建实验室也做不到的尺寸,在仿真就是加几个零一回车的事情。无法加工和测量的细小模型,在仿真只不过将尺度单位改一下。
如今仿真的成本正在逐步超过实验,成本低不再是绝对优势。过去的简单快捷的仿真(其实只是估算)已经被逐出仿真的定义,目前所说的仿真往往要大量的网格,长时间的迭代计算和繁复的数据后处理分析。对于在普通环境下工作尺寸一般的产品,比如电风扇,冲水马桶,做仿真反而费用高、周期长。

2、仿真空间无限
做得实验无法达到的状态,例如特别的高温、高速、高空、低温、海底……。仿真给我们赋予了无边的想象力,只有你想不到的没有你做不到的,可以做到实验无法企及的难度和复杂。

3、仿真信息丰富
可以取得实验无法测量的数据,仿真可以同时获得所有位置的所有参数。你见过实验可以同时测量空间中所有位置的速度、压强、温度、组成吗?实验只能用可怜的几个传感器,测量个别参数,更加要命的是很多接触测量本身会破坏真实状态。
仿真如洪水猛兽在最近20年从高校走向研究所、又走向工厂,从高端的研究工具已经发展为常规的设计工具。因为只有仿真才能在无限可能中给出全部信息。
仿真应当这样用

不管你赞不赞成仿真,虚拟覆盖现实的未来已经无法逆转,所以还是好好讨论如何在虚拟中做好自己。

1、基于丰富信息开展机理分析
这恰恰是被广大设计员忽略的东西。很多人只要仿真最后结果,对仿真取得的流动细节置之不理。遵循习惯在几个传统位置截几个图排列在一起,就算是完成仿真分析了。仿真不分析细节,好比娶了媳妇没有掀开盖头,可惜啊可惜。
很多人看到这里很生气,谁不分析?我们把云图、矢量图、流线图都画出了,指着图告诉你流动在这里有个漩涡。这种看图说话已经成为仿真报告的典范,所谓分析就是将图片中一眼能看到的东西说一遍,但是不分析内在的规律,不告诉这里到底出了什么问题。好像医生看我的X光片,告诉我哪里多长了一块、少了一块,但是不告诉我得了什么病。
看图说话不是分析信息,仿真分析的核心不是描述流动现象,而是对流动现象提出一个假设,假设这个漩涡是由什么引起的,然后像福尔摩斯破案一般,从流动的上游、周边、内部,寻找各种证据去验证或者推翻原来的假设,这个过程才是人类做的事情。
如果只是看图说话,长眼睛的谁不知道那里有个漩涡,让计算机自动出个报告就行了,作为一个骄傲的人类设计员如何显示自己比计算机强一点。只有在仿真中做好机理分析,我们设计员才用处。

2、创造“纯洁环境”化繁为简
所谓科学研究就是将复杂的现实问题放到特定的环境下研究分析。
仿真特别适合做这个事情,例如你要看消除重力后的影响,如果做实验想要消除重力,需要去太空做实验,在仿真中只需将重力加速度设为零。如果要研究一个没有粘性作用的流动,请问做实验有多难?而仿真只要选择取消粘性。这是过于极端的现象,对于普通研究,也许你需要一个完全隔热的壁面,一个完全均匀的来流等等,实验要做到不是不可以,但是很难。
实验的麻烦是太接近真实,要将各个现实的因素剥离开来太难,只有在虚拟的仿真中,才可以轻松地剥离各个因素,模拟少数因素的影响,这样才有希望清楚地看到各个因素的影响规律,否则一团乱麻,你如何分辨最终结果是众多因素中的那个在捣鬼。
设计一个“纯洁”的仿真状态,将重要因素剥离出来,识别出更为清晰的规律,这才是仿真的功能。
仿真是什么:

无限扩张人类想象力的空间包含丰富信息的虚拟世界现实中不存在的“纯洁”环境用来观察和理解物理现象的镜子
假的比真的好,假的比真的还真

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