在工程和工業設計領域，仿真技術正逐漸成為創新的核心工具。本文探討了仿真技術如何通過結合人工智能（AI）和工業元宇宙的概念，推動設計和制造過程的革新。

2024 年，仿真工具被廣泛接受為工業創新的基礎工具，并被廣泛部署以解決人類當前面臨的重大挑戰。隨著計算軟件和硬件能力的加速增長，仿真在新產品的設計和開發中變得無處不在。

一、仿真既要拓寬應用，也要提高準確度

20 世紀 70 年代末，第一臺個人電腦需要一周時間才能完成的計算，如今在消費級筆記本電腦上只需幾毫秒即可完成。軟件開發也大大加快了模擬的速度。

然而，目前的模擬技術已經成熟，并達到了可擴展性的上限。我們已經從計算限制的范式轉變為人類專業知識正在成為稀缺商品的范式（其中獲取適當的計算資源是一個主要障礙，而人工工作可以忽略不計）。能夠操作復雜模擬軟件的專家的可及性是瓶頸。

拓寬仿真的應用范圍：讓任何人都能使用仿真技術，并讓仿真在產品生命周期的各個階段都能得到應用——對于超越當今的增長限制至關重要。

技術創新必不可少：未來的創新需要超越僅僅提高準確性和速度，由此才能不斷降低復雜性，這是仿真行業面臨的一個主要障礙。

就像誠智鵬科技的主張觀點：仿真分析類工業軟件（例如：CAE、CAT、數字孿生等）的終極目標是通過虛擬世界對各類數據仿真、驗證和預測來反饋物理世界，指導最優決策以提高效率和產品迭代。首要指標是“真實、準確”，其次“高效、直觀”。

因此，對于國產仿真類工業軟件而言，其驗證方式既要與商業軟件對比、更要與實驗實測數據對比。

二、仿真在新技術下不斷降低復雜性

人工智能、機器學習 (ML) 和大型語言模型 (LLM) 自動化為實現模擬的大眾化提供了新的、令人興奮的機會。它們可以讓每個需要執行模擬的人都能從中受益，這一轉變有望顯著改變整個行業，擴大模擬技術的影響將釋放新的市場。

例如，marketandmarkets.com 預測數字孿生市場的規模將以超過 60% 的復合年增長率增長，到 2028 年將達到 1000 億美元以上。同樣，工業元宇宙預計將保持相同的規模并以相同的速度增長。

工業元宇宙和生成式人工智能可以使模擬變得民主化，讓更廣泛的受眾能夠使用它。為了實現這一點，未來的設計環境需要提供像視頻游戲一樣引人入勝和互動的體驗，同時保持其工業品質。用戶體驗和云計算訪問等當前障礙正在得到積極解決，這將使我們能夠重新思考當前的民主化方法。

通過與現實世界保持持續同步，數字孿生旨在將現實與數字相結合，以期改善產品、服務等。這只是一個開始，工業元宇宙還可以充當人類與人工智能協同合作創造工業創新的地方，以解決現實世界的問題并創造更多機會。

理想的未來場景是設計和工程數據在后臺不斷被分析。這些分析可以讓設計師和工程師不斷了解情況并優化系統，工作流程不僅無縫，而且高度自動化——進一步統一虛擬世界和物理世界。因此，設計師只會部分意識到后臺的預測技術。

在未來幾年，模擬將與更廣泛的用戶配置文件相關，適用于更多的用例，并存在于產品和工業流程的整個生命周期中。

三、綜上所述，未來模擬的六個主要趨勢

1. 模擬正在向左移動： 模擬將越來越多地應用于產品設計的早期階段，從而提高決策能力和成本效益。 隨著計算速度的提高，模擬將成為早期設計構思中的關鍵工具，使設計師和銷售專業人員等非專家用戶能夠進行初步評估并提高投資回報率。

2. 模擬也在向右移動： 隨著工業物聯網的興起，模擬將擴展到制造和運營階段。 模擬復雜生產流程和定制產品的能力將成為運營效率不可或缺的一部分。自主模擬將成為資產管理的核心，數字孿生將使用虛擬傳感器來增強有限的物理數據。

3. 模擬正在走向衰落： 模擬將徹底走向民主化，其優勢將不再局限于專業工程師，而是惠及更廣泛的受眾。 用戶友好的界面將迎合中小企業、業余愛好者和普通民眾的需求，從而刺激創新和市場擴張。這種轉變將使模擬工具變得更加容易獲得，從而大幅增加用戶群。

4. 模擬正在升級： 模擬的未來是自主的，并且在工業元宇宙和生成式人工智能框架中無處不在。 基于云的模擬微服務將促進從依賴人類的模擬向自我進化的模擬的轉變，最大限度地減少對人類輸入的需求，最大限度地提高效率和適應性。

5. 模擬越來越深入： 模擬工具將深入到更高的分辨率，從而能夠對從行星到亞分子水平的各種系統進行建模。這種深度模擬能力將釋放先進材料設計和其他領域的新潛力，突破效率和設計精度的極限。

6. 模擬將更加完整： 系統之系統的日益復雜化將推動向更敏捷和協作的工程方法轉變。 基于模型的系統工程 (MBSE) 和系統建模語言 (SysML) 標準將變得更加普遍，因為從詳細的 3D 模型中得出的降階模型 (ROM) 對于快速原型設計和系統分析至關重要。這將簡化從概念到完成的整個開發過程。

四、人人都會使用模擬

簡而言之，在不久的將來，工程模擬將用于輔助產品或流程的設計、工程、制造和操作。 任何有需要的人都可以輕松預測所有相關行為，解決方案將在規定的時間范圍內（從實時到隔夜）以指定的精度水平實現，或以盡可能快的速度達到規定的精度（從足夠好到可認證）。

最終，工具將通過數字孿生和工業元宇宙嵌入 AI、ML 和 LLM。因此，每個人都會有意或無意地使用模擬。

在全球工程專家團隊的支持下，未來的產品或流程實際性能的洞察，使用戶能夠在整個生命周期內加速創新，更快地打造更美好的未來。