Framework仿真框架Plateformeフレームワーク

UniGEnS

Unified Geometry-aware Engine for Multiphysics Simulation

统一几何感知物理仿真引擎(Unified Geometry-aware Engine for Multiphysics Simulation)

Moteur unifié de simulation multiphysique sensible à la géométrie (Unified Geometry-aware Engine for Multiphysics Simulation)

統合型・形状認識マルチフィジックス・シミュレーションエンジン(Unified Geometry-aware Engine for Multiphysics Simulation)

Geometry is unified: every object and boundary is described by one geometry representation, shared by the multibody-dynamics (MBD), discrete-element (DEM), computational fluid dynamics (CFD) and particle-method (MPS, SPH) solvers, which are two-way coupled and parallel on CPUs (OpenMP) and GPUs (CUDA); a learning layer of multiscale AI surrogate models and differentiable solvers accelerates them for prediction, optimisation and digital twins.

UniGEnS 以统一的几何表示描述任意形状的物体与边界,多体动力学、离散单元法、计算流体力学(CFD)与无网格粒子法(MPS、SPH)求解器共享这一几何,相互双向耦合,并支持 CPU(OpenMP)与 GPU(CUDA)并行加速。在此基础上,多尺度 AI 代理模型与可微求解器构成 AI 加速层,支撑实时预测、优化设计与数字孪生。

La géométrie est unifiée : une même représentation décrit tous les objets et toutes les frontières, partagée par les solveurs de dynamique multicorps (MBD), d’éléments discrets (DEM), de mécanique des fluides numérique (CFD) et de méthodes particulaires (MPS, SPH), couplés dans les deux sens et parallélisés sur CPU (OpenMP) et GPU (CUDA) ; une couche d’apprentissage, formée de modèles de substitution multi-échelles fondés sur l’IA et de solveurs différentiables, les accélère pour la prédiction, l’optimisation et les jumeaux numériques.

形状は統一的に表現されます。あらゆる物体と境界を一つの形状表現で記述し、多体動力学(MBD)、離散要素法(DEM)、数値流体力学(CFD)、粒子法(MPS・SPH)の各ソルバーがこれを共有して、双方向に連成しながら CPU(OpenMP)と GPU(CUDA)で並列に動作します。その上に、マルチスケール AI サロゲートモデルと微分可能ソルバーからなる学習層を置き、予測・最適化・デジタルツインのために計算を高速化します。

01UNIFIED GEOMETRY统一几何GÉOMÉTRIE UNIFIÉE統一形状02SOLVERS求解器SOLVEURSソルバーcoupled · CPU/GPU双向耦合 · CPU/GPU 并行couplés · CPU/GPU双方向連成 · CPU/GPU 並列03LEARNING学习APPRENTISSAGE学習04DEPLOYMENT部署DÉPLOIEMENT活用 CAD → unified geometryCAD → 统一几何CAD → géométrie unifiéeCAD → 統一形状 Multibody dynamics多体动力学Dynamique multicorps多体動力学MBD · robots, vehiclesMBD · 机器人与车辆MBD · robots, véhiculesMBD · ロボット・車両Computational fluid dynamics计算流体力学Mécanique des fluides数値流体力学CFD · IBM · VOF · multiphaseCFD · IBM · VOF · 多相流CFD · IBM · VOF · multiphaseCFD · IBM · VOF · 混相流Particle methods无网格粒子法Méthodes particulaires粒子法MPS · SPH · free surfacesMPS · SPH · 自由液面MPS · SPH · surface libreMPS · SPH · 自由表面Discrete element method离散单元法Éléments discrets離散要素法DEM · granular mediaDEM · 颗粒介质DEM · milieux granulairesDEM · 粉粒体 Reduced-order model降阶模型Modèle d’ordre réduit縮約モデルLanczos POD + NNLanczos POD + NNLanczos POD + NNLanczos POD + NNROM-SGN modelROM-SGN 模型Modèle ROM-SGNROM-SGN モデルmultiscale AI surrogate多尺度 AI 代理模型substitut multi-échelleマルチスケール AI モデルDifferentiable solver可微求解器Solveur différentiable微分可能ソルバーfully differentiable端到端可微计算de bout en bout完全に微分可能 Real-time prediction实时预测Prédiction temps réelリアルタイム予測Optimisation & control优化与控制Optimisation, contrôle最適化と制御Digital twin数字孪生Jumeau numériqueデジタルツイン AI acceleration · gradientsAI 加速 · 梯度反馈accélération IA · gradientsAI による高速化 · 勾配 A Unified Framework for Simulation, Learning, and Optimization仿真、学习与优化的统一框架Un cadre unifié pour la simulation, l’apprentissage et l’optimisationシミュレーション・学習・最適化を統合するフレームワーク
Applications应用场景Applications応用
AI accelerationAI 加速Accélération par l’IAAI による高速化

Multiscale AI surrogate models多尺度 AI 代理模型Modèles de substitution multi-échelles fondés sur l’IAマルチスケール AI サロゲートモデル

Learned from high-fidelity simulation, consistent with its physics, and orders of magnitude faster.

基于高保真仿真数据训练,兼顾物理一致性,计算速度提升数个数量级。

Appris à partir de simulations haute fidélité, cohérents avec leur physique et plus rapides de plusieurs ordres de grandeur.

高精度シミュレーションから学習し、その物理と整合したまま、計算を桁違いに高速化します。

Physics-informed reduced-order models (ROM)物理约束降阶模型(ROM)Modèles d’ordre réduit informés par la physique (ROM)物理情報を取り入れた縮約モデル(ROM)

t = 95 st = 95 st = 95 st = 95 s η(x, z, t) UniGEnS snapshotsUniGEnS 计算快照Clichés UniGEnSUniGEnS 計算結果 PODPODPODPOD φ₁ 49.7 %φ₁ 49.7 %φ₁ 49.7 %φ₁ 49.7 % φ₂ 48.7 %φ₂ 48.7 %φ₂ 48.7 %φ₂ 48.7 % r = 8: 99.9 % energyr = 8:能量 99.9 %r=8 : énergie 99,9 %r=8:累積寄与率 99.9% Dominant POD modes主导 POD 模态Modes POD dominants主要 POD モード NNNNNNNN a₁ a₂ Latent dynamics隐空间动力学Dynamique latente潜在ダイナミクス -3 0 +3 40 60 80 100 120 140 η (m) t (s) training (40–95 s)训练区间(40–95 s)apprentissage (40–95 s)学習区間(40–95 s) forecast, RMSE 0.12 m长期预测,RMSE 0.12 mprévision, RMSE 0,12 m長期予測、RMSE 0.12 m Long-term forecast at a wave probe浪高探针处的长期预测Prévision à long terme, sonde de houle波高計位置での長期予測 FOM ROM

Multiscale AI surrogates (ROM-SGN)多尺度 AI 代理模型(ROM-SGN)Substituts IA multi-échelles (ROM-SGN)マルチスケール AI サロゲート(ROM-SGN)

Track and bed履带与河床几何Chenille et lit履帯と河床の形状 + Particle graph颗粒图Graphe de particules粒子グラフ = Encoded graph (SGN)几何编码图(SGN)Graphe encodé (SGN)形状符号化グラフ t = 15 st = 15 st = 15 st = 15 s η′(x, y) Free-surface snapshot水面快照Surface libre自由表面 POD φ₁ 34.4 %φ₁ 34.4 %φ₁ 34.4 %φ₁ 34.4 % φ₂ 24.2 %φ₂ 24.2 %φ₂ 24.2 %φ₂ 24.2 % POD modes (latent space)POD 模态(隐空间)Modes POD (latent)POD モード(潜在) −8−8−8−8 +8 mm+8 mm+8 mm+8 mm Track ruts河床车辙(床面变化)Ornières河床の轍