Coppe教授在美国斯坦福大学研究用于湍流模拟的人工智能

来自里约热内卢联邦大学(UFRJ)Coppe工程研究生院的Roney Thompson教授近期参加了由斯坦福大学湍流研究中心(Center for Turbulence Research)举办的暑期研究项目。该中心是全球最大的湍流数值模拟研究中心。


Roney教授与博士生Matheus Macedo和Bernardo Brener一起参与这个国际科学合作的著名项目,开发题为“使用自动编码器增强数据驱动湍流模型”的项目。


该项目探讨了在湍流模型中使用一种机器学习工具(人工智能的一个分支)的应用


Roney教授解释说:“这是一个新的机器学习技术,在流体和湍流研究中应用甚少。它结合了自动编码器,这种神经网络能够对输入的信息进行编码和解码。这是一项全新且极具潜力的技术。”


他进一步解释道:“湍流是一种比人们想象中更常见的物理现象。当你打开水龙头时,水流是层流,而稍微加大水流后就会变成湍流。这种现象可以分为外部流和内部流(例如管道内)。湍流现象为诸如航空、航天、石油和天然气、聚合物等行业提供了广泛的研究领域。”


此次项目斯坦福大学为研究人员提供了旅费和住宿资助,和先进的计算机程序和集群,以及博士生和博士后研究人员的支持,以协助项目的开展。


Roney教授指出:“项目期间,我们有定期会议、讲座和与各研究团队的信息交流。我们不仅具备最佳条件完成项目,还可以接触其他项目的前沿成果。这是一个优越的位置,让我们能够汲取湍流力学中的先进见解,并在一个月内完成一个项目,很可能为未来的合作奠定基础。”


Roney教授还提到,湍流研究中存在许多挑战,特别是在几何结构复杂(例如飞机)时,高精度模拟的计算成本极高。“在这种精细度下进行模拟成本太高。对比之下,低成本模拟虽然便宜,但精度较低。机器学习可以让低成本模拟从高成本模拟中学习。通过运行一些高成本模拟,机器学习可以调整低成本模拟,使其性能接近高精度模拟。”


此外,高精度模拟生成的数据量非常庞大,无法全部存储。“高精度模拟的团队通常只发布平均数据,这些平均数据无法完全再现理想的平均结果。我开发了一种方法,可以间接计算出更适合机器学习的平均值,这正是我的研究创新的原因之一。”Roney教授补充道。


斯坦福大学被认为是全球最负盛名的大学之一,其教授和校友中已有36人获得诺贝尔奖,此外还有19名教授获得了计算领域的“图灵奖”,以及4人获得普利策奖。

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