シーメンス、AI搭載「Simcenter PhysicsAI」を発表：CFD設計探索を数日単位から数分単位へ高速化
シーメンスは、エンジニアリングシミュレーションプラットフォーム「Simcenter」に、AIを活用した設計空間探索向けソフトウェア「Simcenter PhysicsAI」を追加すると発表した。これは「Simcenter STAR-CCM+」のアドオンとして提供される。本技術は、従来のCFD（熱流体解析）シミュレーション結果からAIサロゲートモデル（ROM：次数低減モデル）を構築し、設計初期段階での検討プロセスを劇的に加速させることを目的としている。従来、多数の設計バリエーションの評価には数日を要していたが、本AIモデルを活用することで、数千もの設計案の性能予測を数分単位に短縮できる。具体的には、AIによるWhat-If分析が従来のCFD解析ワークフローと比較して約1000倍高速に実行可能となる。本ソフトウェアは、幾何学的ディープラーニング（GDL）技術を応用し、既存のシミュレーションデータ（過去のDOE解析結果など）を学習データとして再利用できる点が特徴である。これにより、同じ条件での解析の繰り返し実行を減らし、設計資産の有効活用を促す。予測モデルの構築には、複雑な形状変化に対応するTransformer型ニューラルネットワークアーキテクチャを採用し、高い予測性能を維持している。また、処理性能面ではGPUアクセラレーションに対応し、CPUと比較して最大100倍の高速化を実現している。これにより、設計の反復サイクルを短縮し、エンジニアが最適なソリューションを迅速に見つけられるよう支援する。
背景
エンジニアリング設計において、CFD（熱流体解析）などのシミュレーションは、物理法則に基づき正確な結果を出す一方で、計算負荷が高く時間がかかるという課題があった。設計初期段階で多数の案を試す「設計空間探索」は、この計算時間の制約がボトルネックとなっていた。
重要用語解説
- CFD（熱流体解析）: 流体（空気や水など）の運動や熱の移動を計算するシミュレーション手法。製品の性能評価に不可欠な解析である。
- AIサロゲートモデル: 複雑なシミュレーション結果を、AI（機械学習）を用いて簡略化し、高速に予測するための代替モデル（ROM）のこと。
- 設計空間探索: 設計の初期段階において、多数のパラメータや形状変化を持つ設計案を網羅的に試行し、最適な解を見つけ出すプロセス。
今後の影響
本技術の導入により、設計の反復サイクルが劇的に短縮され、エンジニアはこれまで不可能だった広範囲な設計案の検討が可能となる。これは、製品開発のスピードアップと、より高性能な製品設計の実現に直結し、製造業全体の生産性向上に大きく貢献すると予想される。今後は、より多様な物理現象へのAI適用が期待される。