NVIDIA Modulu物理機(jī)器學(xué)習(xí)平臺的功能

NVIDIA Modulus 是一個物理機(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)時虛擬世界仿真和全設(shè)計保真可視化，擴(kuò)展了其交互仿真能力。

以前，用戶需要自行設(shè)置可視化管線，這是模擬和分析工作流的關(guān)鍵組件?，F(xiàn)在，用戶可以將 Omniverse 中的內(nèi)置管線用于常見的輸出場景，例如用于可視化的 streamline 和 iso 曲面，以獲得 Modulus 訓(xùn)練 AI 模型的輸出。另一個關(guān)鍵功能是能夠在改變設(shè)計參數(shù)時近實(shí)時地可視化和分析高保真仿真輸出。

增加 Modulus-OV 擴(kuò)展的三個關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)：

該內(nèi)置可視化管線支持少量常用模式，如 streamline、Scalar field slice 和 Flow。

近乎實(shí)時的模擬輸出，用于更改設(shè)計參數(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)計的可視化工具和模擬工作流。

這是 Modulus-OV 擴(kuò)展的第一個預(yù)覽版本， Modulus 團(tuán)隊歡迎用戶提出反饋或改進(jìn)需求。用戶可向 Modulus NVIDIA 論壇提交反饋。

啟用 Modulus 擴(kuò)展

這個 Modulus 擴(kuò)展可用于 Omniverse Create。使用 Omniverse Launcher 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”，將啟動核心擴(kuò)展以安裝并啟用 Modulus 擴(kuò)展。

圖 1：在 Omniverse Create 中啟用 Modulus 擴(kuò)展

對于這個預(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，需要使用 NVIDIA RTX 3090或更高級別的 GPU，NVIDIA 建議使用 RTX A6000 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，可以幫助用戶熟悉該擴(kuò)展的功能。

目前，可以使用以下預(yù)置場景進(jìn)行實(shí)驗：

modulus_scenario_fpga

用戶可以通過在擴(kuò)展管理器中搜索其名稱來加載場景擴(kuò)展（以modulus_scenario_fpga 為例），安裝并啟用擴(kuò)展。如果是第一次這樣做，這個過程可能需要幾分鐘的時間來下載預(yù)訓(xùn)練模型并安裝到設(shè)備上。

該場景基于 Modulus 中的參數(shù)化 3D 散熱器示例，在啟用 OV 擴(kuò)展的情況下，用戶可以通過 FPGA（ 現(xiàn)場可編程邏輯門陣列 ）幾何形狀來可視化氣流。

在這種情況下，Modulus 訓(xùn)練的參數(shù)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以模擬氣流路徑。其使用的推斷輸出數(shù)據(jù)是速度幅值，即在體積表面上定義的定點(diǎn)處的空速。如果放置一個運(yùn)動速度極低的表面，用戶可以看到氣流在此處減慢，這便可能會是邊界，例如圖 2 中氣流撞擊到了所示的散熱片。

用戶還可以使用 streamline 分析氣流，streamline 是通過在氣流中添加平流粒子來計算的。為了更好地理解氣流，用戶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。每個模式都將使用可視化幾何體填充 Omniverse Create 中當(dāng)前打開的 stage，其將隨著參數(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:添加三個軸對齊的速度幅值片。

此外，用戶還可以使用擴(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，不會重新評估模型。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 Physics-ML 的另一個具有顛覆性的方面是在參數(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)計參數(shù)定義的設(shè)計空間。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)時地推斷和可視化新的模擬輸出。當(dāng)更改這些設(shè)計參數(shù)時，將重新評估模型以推斷新的幾何體，并將輸出可視化結(jié)果。

圖 4：更改散熱器散熱片的高度、長度等設(shè)計參數(shù)