西北工业大学与华为联合的面向飞行器的首个流体力学大模型──“秦岭·翱翔”正式发布

2023中国(西安)人工智能高峰论坛于11月4日在西安市雁塔区高新国际会议中心召开。大会以“数智聚合，共创行业新价值”为主题，邀请政府领导、院士专家、企业、行业组织等超过750位嘉宾齐聚探讨算力产业集群建设、应用推广、人才培养与引进等领域，共谋算力产业发展新趋势与挑战，助力数字经济高质量发展。

会上，由西北工业大学与华为联合研发的首个面向飞行器的流体力学大模型“秦岭·翱翔”正式发布。

中国空气动力学会副理事长、智能流体力学产业联合体副理事长、西北工业大学航空学院张伟伟教授，昇思MindSpore业务总经理、华为中央软件院分布式并行计算实验室主任丁诚和西安昇腾智能科技有限公司CEO祁海平共同启动发布仪式。

自主创新的AI软硬件平台加速大模型落地

“秦岭·翱翔”大模型是西工大流体力学智能化国际联合研究所携手华为AI4Sci Lab在国产开源流体计算软件风雷的基础上，依托昇腾AI澎湃算力及昇思MindSpore AI框架共同研发的面向飞行器流体仿真的智能化模型。大模型通过打造智能通用的流体力学软件平台与流体工业全场景应用底座，旨在实现全场景流场准确预测。同时结合业界领先的数据同化、AI湍流模型、流场快速预测等技术，支撑流体力学大模型的基础构架；凭借在分离流、跨声速、高雷诺数高精度建模等场景的卓越表现，体现大模型的领先性能。

具体地，大模型采用自研多级分布式并行自适应框架，多层级融合流体力学经典理论和人工智能方法，构造数学物理关联特征、开展多范式一体化建模、搭建不变性可实现性多模态统一框架。同时，在模型算法设计、混合精度加速，以及数值求解耦合并行优化等方面进行了创新与验证，实现了高置信度流场重构、全速域湍流场求解和复杂流场近实时预测。

“秦岭·翱翔”流体力学大模型模块一：AI湍流大模型

AI湍流大模型是面向工程高雷诺数的人工智能湍流模型。该模块能够以数据驱动和物理嵌入的形式，完全代替传统偏微分模型。基于领先的建模框架和对流体特征的深刻认识，AI湍流大模型能够实现对多尺度复杂湍流场的更高精度求解。在二维S809翼型大迎角分离流动案例中，与实验值相比，AI湍流模型平均相对误差 < 5%；模拟精度较传统SA湍流模型提高3倍以上。对于千万量级网格的典型三维翼身组合体跨声速绕流模拟案例中，气动力平均误差<1%，湍流模型求解效率提高4倍以上。

“秦岭·翱翔”流体力学大模型模块二：流场预测大模型

流场预测大模型是端到端复杂流场快速预测模型。该模块基于对深度学习方法和流体力学理论的深度融合，在变换域视角下开展流场建模，实现了对二维翼型以及百万量级网格机翼复杂流场的高效高精度预测。流场预测大模型包括：端到端建模、近实时推理、壁湍流表征、全流场预测。在典型案例中，流场预测大模型将单个机翼样本的耗时从小时级缩短到秒级，实现5个数量级加速，分布载荷和集中力相对误差小于1%。

在产业应用前景上，“秦岭·翱翔”可以耦合HPC为数值求解软件提供底层能力，推动工业软件自立自强和跨越式发展；也可以直接替代流场求解器，在企业内部直接针对具体场景需求使用。未来，“秦岭·翱翔”大模型将朝着更智能、更便捷、更全面和更先进的方向发展。