仿真這頭大象是怎么在云上跳舞的
目前，云計算作為當(dāng)代IT技術(shù)的新生事物，與任何一種傳統(tǒng)技術(shù)相遇都會產(chǎn)生新的業(yè)態(tài)，與仿真相遇也是如此。
1、云計算已成為當(dāng)今仿真領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)
自從云計算技術(shù)出現(xiàn)后，全球仿真廠商很早就開始了相應(yīng)布局。經(jīng)過最近十年的發(fā)展，多家國外著名仿真軟件廠商開始提供相應(yīng)的云計算服務(wù)，典型的代表如ANSYS云解決方案、Altair云解決方案和達(dá)索云體驗平臺。
國家工業(yè)和信息化部發(fā)布的《云計算發(fā)展三年行動計劃（2017-2019年）》明確指出：計劃從提升技術(shù)水平、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)能力、推動行業(yè)應(yīng)用、保障網(wǎng)絡(luò)安全、營造產(chǎn)業(yè)環(huán)境等多個方面，推動云計算健康快速發(fā)展。在國內(nèi)，基于云計算的仿真技術(shù)也將迎著東風(fēng)進(jìn)入一個新時代。
2、仿真工具上云為應(yīng)用企業(yè)帶來技術(shù)與成本優(yōu)勢
仿真工具上云可降低仿真的準(zhǔn)入門檻，免于一次性較高投資就能使用仿真資源。云上資源即取即用，按需付費(fèi)，而不像傳統(tǒng)軟硬件預(yù)先買斷模式必然產(chǎn)生閑置浪費(fèi)。軟硬件的彈性伸縮，能瞬時響應(yīng)任意種類與規(guī)模的需求。所以，仿真云對于預(yù)算有限的中小企業(yè)來講是再適合不過了。
3、仿真云很方便地解決了企業(yè)仿真人才短缺問題。
曾經(jīng)的仿真都是企業(yè)內(nèi)的業(yè)務(wù)活動，人才只能在企業(yè)內(nèi)解決。如果仿真業(yè)務(wù)量大，還值得養(yǎng)活仿真人員，但對于需求量不大的企業(yè)偶發(fā)需求，或者仿真需求天然不大的中小企業(yè)，養(yǎng)活全職仿真人員就很不劃算。云讓人才的邊界擴(kuò)大，不需要局限在企業(yè)內(nèi)，而可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲得來自全球的服務(wù)。技術(shù)人才可以隨需使用，對于只有偶發(fā)需求的企業(yè)來說，這種服務(wù)所支出的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于養(yǎng)一個全職人員。
掌握一技之長的技術(shù)人員在確定邊界內(nèi)所能發(fā)揮的作用有限，價值無法發(fā)揮，也不因此帶來收益。但突破邊界后，可以為全世界企業(yè)提供服務(wù)的時候，服務(wù)對象的數(shù)量將巨大增加，服務(wù)收益也隨之增長。這個社會一度要求人向復(fù)合型人才發(fā)展，但在云時代，專業(yè)人才可以因為一技之長而獲得足夠回報，而不需要人人都要變成萬金油才能養(yǎng)活自己。所以云反倒可以讓技術(shù)人才向?qū)I(yè)化發(fā)展，而不是必須成為一個全才。
仿真云平臺是支持傳統(tǒng)仿真模式向云模式轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，其總體架構(gòu)如下圖所示。該框架既支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同共享特性，又能對仿真這類特殊軟件和技術(shù)提供良好支持，這種特殊性體現(xiàn)在對交互性、圖形化、計算性能、數(shù)據(jù)存儲和傳輸速度等方面的較高要求。
基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的仿真云平臺架構(gòu)
該架構(gòu)是架設(shè)在通用IaaS和通用PaaS之上，但又對它們做了改造，使其滿足仿真的專業(yè)性要求。首先對通用IaaS改造，形成兩個仿真IaaS相關(guān)模塊:云超算和云數(shù)據(jù)。其次對通用PaaS進(jìn)行改造，形成APP可視化開發(fā)環(huán)境（AppWorx）。終端用戶面對的是仿真SaaS，包括仿真云桌面、仿真社區(qū)以及APP交易和應(yīng)用環(huán)境（APPStore）。重量級仿真工具可在云桌面上運(yùn)行，輕量級的應(yīng)用可以通過仿真APP以網(wǎng)頁模式運(yùn)行。
仿真云平臺的主要模塊有：仿真云桌面、仿真云數(shù)據(jù)、仿真云超算、仿真社區(qū)、APP交易與應(yīng)用環(huán)境、APP可視化開發(fā)環(huán)境、通用IaaS和通用PaaS。
1、仿真云桌面
雖然云計算崇尚通過瀏覽器訪問云中的所有資源，但仿真有兩項重要工作——建模和后處理——均對人機(jī)交互性和圖形圖像處理的要求非常之高，目前的瀏覽器技術(shù)在這兩方面的支持性均不高。因此，盡管存在純粹的云仿真產(chǎn)品，將建模和后處理用瀏覽器處理，但無一例外，這些軟件都是功能簡單或者小眾化的專業(yè)APP。因此，對仿真云來講，提供一個高性能云桌面來滿足交互式和圖形化處理的需求是非常必要的。
云桌面示意圖
2、仿真云數(shù)據(jù)
既然在仿真云中通過云桌面來完成仿真工作，那將仿真數(shù)據(jù)存儲在云上是很自然的事，所以，仿真云提供了云數(shù)據(jù)空間，相當(dāng)于仿真云盤，工程師仿真計算的數(shù)據(jù)就像保存在自己的電腦硬盤中一樣方便。
當(dāng)然仿真數(shù)據(jù)都保存在工程師的電腦這種狀況如果不改變，意味著企業(yè)仍然難以將工程師的工作成果變成企業(yè)資產(chǎn)。傳統(tǒng)上，為改變這種情況，企業(yè)往往都會引入PDM平臺（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）或SDM平臺（仿真數(shù)據(jù)管理）來管理工程師的仿真數(shù)據(jù)，而且，這種方式能將仿真數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多維度統(tǒng)一管理，建立仿真流程，實(shí)現(xiàn)仿真人員、任務(wù)和數(shù)據(jù)之間的高效協(xié)同。在仿真云中，也可以提供一個云化SDM平臺，將工程師的數(shù)據(jù)自然保存為企業(yè)資產(chǎn)，同時實(shí)現(xiàn)工程師之間的高效協(xié)同。
3、仿真云超算
由于仿真對建模的交互性和后處理的圖形化要求較高，使得仿真很難通過純粹的瀏覽器來完成所有的仿真工作，但利用求解器進(jìn)行后臺計算的任務(wù)卻是可以通過瀏覽器調(diào)用云上的高性能計算（HPC）設(shè)備來完成大規(guī)模計算。
仿真云超算是基于IaaS提供的基礎(chǔ)設(shè)施打造的一站式公共云超算服務(wù)，用多核并行計算滿足大規(guī)模計算需求。云超算的計算能力可彈性聚散，需要時可瞬間聚集大規(guī)模的計算資源，不需要時可以立刻釋放而不再付費(fèi)。
仿真云超算功能架構(gòu)
4、仿真社區(qū)
仿真社區(qū)可將仿真相關(guān)的人凝聚起來，交流知識并相互提供服務(wù)，所以社區(qū)模塊通常需包括知識交流和服務(wù)交易兩部分功能。中小企業(yè)沒有足夠的預(yù)算也沒有必要配置專業(yè)仿真人員，社區(qū)則是幫助他們解決人才短缺問題的途徑之一。在社區(qū)中，本企業(yè)的普通仿真人員可以低成本地獲得高手的幫助，如果需要專業(yè)的仿真服務(wù)，譬如需要專業(yè)仿真計算來解決產(chǎn)品設(shè)計中的問題，則可以在這里尋求仿真服務(wù)交易，獲得一事一議的仿真解決方案，譬如單項任務(wù)外包。
5、APP可視化開發(fā)環(huán)境
仿真APP可視化開發(fā)環(huán)境為仿真工具、算法、模型、流程、知識等提供APP封裝工具，支持用戶在可視化開發(fā)環(huán)境中完成工作流程的封裝、多學(xué)科仿真過程的封裝、仿真模型的封裝、仿真工具的封裝、仿真算法的封裝以及圖形文字的封裝。同時，提供GUI創(chuàng)建工具，幫助用戶在圖形化環(huán)境中利用拖拽方式定義仿真APP應(yīng)用界面。
6、APP交易與應(yīng)用環(huán)境
該環(huán)境提供了仿真APP商店（APP Store），APP開發(fā)者可以將自己的APP上傳并注冊到該商店，供有償訂閱。環(huán)境同時進(jìn)行APP應(yīng)用支持，提供APP的下載、安裝、計費(fèi)、服務(wù)等支持。
7、通用IaaS和PaaS層
通用IaaS平臺提供云服務(wù)器、云硬盤、網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載均衡、云容災(zāi)、云服務(wù)器備份及云服務(wù)器安全等。將仿真云超算和仿真云數(shù)據(jù)加載在通用IaaS之上，形成仿真IaaS。
通用PaaS平臺提供容器服務(wù)、云數(shù)據(jù)庫（譬如MySQL、MongoDB、Redis、TSDB等）、大數(shù)據(jù)服務(wù)、軟件開發(fā)服務(wù)及微服務(wù)管理。將仿真APP開發(fā)環(huán)境架構(gòu)在通用PaaS之上，形成仿真PaaS。
仿真云平臺的運(yùn)維是與平臺的開發(fā)密切關(guān)聯(lián)的部分。運(yùn)維主要關(guān)注商業(yè)模式及其落地經(jīng)營，他們需要依據(jù)商業(yè)模式設(shè)計業(yè)務(wù)邏輯。而平臺開發(fā)主要關(guān)注開發(fā)技術(shù)，將經(jīng)營者設(shè)計的業(yè)務(wù)邏輯變成軟件產(chǎn)品——云平臺，這正是這兩者的結(jié)合點(diǎn)。云平臺的運(yùn)維者與云平臺的開發(fā)者沒必要是一個主體。
如果仿真技術(shù)、資源與人是生態(tài)中的眾生與物種，那平臺就是山川與河流。當(dāng)然，隨著生態(tài)的衍進(jìn)，平臺應(yīng)逐步發(fā)展演變。
平臺運(yùn)維者的最大責(zé)任是設(shè)計一個讓生態(tài)中所有物種可以賺錢的模式，并讓這些物種之間形成互惠互利的利益鏈。利益鏈中各方利益如何公平合理的分配是這個模式的重點(diǎn)之一。
商業(yè)模式的另一個重點(diǎn)是，如何吸引生態(tài)利益鏈最前端的利益提供者——終端用戶——來這個平臺上消費(fèi)。這不僅需要本生態(tài)所提供的客戶價值足夠大，更重要的是要以較快的速度讓客戶知曉并成為會員。在互聯(lián)網(wǎng)世界，客戶流量（點(diǎn)擊率）是一切的根本，這種點(diǎn)擊率即使會在未來爆發(fā)，其成長過程往往都有較長的潛伏期。如何快速沖過潛伏期達(dá)到爆點(diǎn)是每個生態(tài)的運(yùn)維者的最重要課題。我們常?？吹降难a(bǔ)貼大戰(zhàn)，往往都是發(fā)生在潛伏期，其目的就是快速突破潛伏，進(jìn)入爆點(diǎn)。
仿真云平臺不僅是仿真軟件這頭大象翩翩起舞的舞臺，更是仿真生態(tài)的基本載體，提供了生態(tài)衍進(jìn)需要的技術(shù)環(huán)境，并隨著生態(tài)衍進(jìn)趨勢隨時調(diào)整。在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，中臺是個重要的存在，仿真云平臺可以認(rèn)為就是這個中臺，它提供了具有共享特征的通用框架、基礎(chǔ)素材和公共資源，各物種在其上繼續(xù)開發(fā)和經(jīng)營自己的小微生態(tài)。
