“把‘腾云’最核心、最紧迫的仿真任务拿出来,作为试金石!”秀秀对国产软件公司的工程师们说,“不要怕暴露问题,现在发现问题,总比将来在真实飞行中发现问题要好!”
于是,“腾云”一个典型的高超声速巡航工况的气动热仿真,成为了第一个“折磨”也是“滋养”国产软件的现实案例。
国产软件公司的工程师入驻基地,与秀秀的团队并肩工作。问题如同潮水般涌来:
* 软件在生成复杂几何(如“腾云”翼身融合体)的高质量结构化网格时频繁崩溃;
* 求解器在计算高马赫数下的激波捕捉时出现非物理振荡;
* 并行计算效率低下,增加计算核心数量后性能提升不明显,甚至下降;
* 后处理模块无法有效处理海量计算结果,可视化卡顿甚至死机……
每一个问题,都需要双方工程师深入交流,定位瓶颈。这不仅仅是软件bug,更深层次的是**算法底层代码**与**国产硬件架构**的匹配问题。
例如,一个关键的线性方程组求解器,其核心算法是共轭梯度法。在进口平台上,有高度优化的数学核心库(如Intel MKL, NVIDIA cuBLAS)支撑。而在国产平台上,这些库要么没有,要么版本老旧,效率低下。
“必须**重写算法底层代码**!”国产软件公司的首席架构师下了决心,“我们要针对国产CPU的缓存结构、向量化指令集,以及国产加速卡的并行架构,从头优化这个求解器!”
这是一项极其枯燥且需要深厚数值计算功底的工作。工程师们需要分析算法的内存访问模式,重构数据结构和循环,手动插入向量化指令,甚至为了适应加速卡的架构,改变算法的并行策略。
秀秀团队的气动专家和数学专家也深度参与,帮助理解物理模型,确保算法重构后不会引入数值误差,保持计算精度。
过程充满了挫折。一次看似成功的优化,可能在某个临界规模的计算中突然失效;一个在小型算例上表现优异的改动,应用到全机模型时却导致性能倒退。调试、验证、再调试……循环往复。
然而,在这种近乎“自虐”的磨合中,奇迹也开始悄然发生。
一家与秀秀团队合作的国产EDA软件公司,在尝试优化其电路仿真算法的同时,将其在解决大规模稀疏矩阵计算方面的经验,分享给了负责CFD求解器的团队。一个源自芯片设计的迭代算法技巧,意外地显著提升了CFD中压力-速度耦合方程求解的收敛速度!
另一个例子是,超算中心为了优化其国产AI加速卡上AI训练任务而开发的特定通信库,被CFD团队借鉴过来,用于改善数万个计算核心之间在并行计算时的数据交换效率,竟然也取得了不错的效果。
这种跨领域的、**全国产化工业软件与硬件的协同优化**,在外部压力的逼迫下,以前所未有的深度和广度展开。虽然每一步都走得异常艰难,但每解决一个难题,国产软件和硬件的契合度就增加一分,整个体系的鲁棒性和效率就提升一截。
一个月后。
当第一个完整的、“腾云”巡航工况的气动热耦合仿真,在完全由国产CPU和AI加速卡构建的计算集群上,使用深度优化后的国产CAE软件,耗时虽然比过去长了三倍,但最终成功跑通并输出了可信的結果时,整个数字化设计中心爆发出震耳欲聋的、夹杂着泪水的欢呼!
那缓慢却坚定的进度条,那最终呈现在国产后处理软件中、色彩分明、数据合理的流场和温度场云图,仿佛在向世界宣告:最寒冷的冬天,也无法冻结一颗自力更生、破土而出的种子。
秀秀看着屏幕上那由完全自主技术计算出的“腾云”在虚拟天空中的雄姿,眼眶湿润了。她知道,这仅仅是万里长征的第一步,国产平台的综合效率与成熟度还有巨大的提升空间。但这一步,迈得无比坚实,无比重要。
它不仅仅是为了让“腾云”重新飞起来,更是为了锻造一个不再受制于人的、强大的国家工业数字脊梁。这条自力更生的道路,注定充满荆棘,但每一步,都踏在自己的土地上,都通向一个真正属于中国人的、浩瀚的星辰大海。