Oden Institute
Novi center bo razvijal matematične in računalniške temelje digitalnih dvojčkov za kompleksne energetske sisteme.
Skupna raziskovalna skupina pod vodstvom Inštituta Oden za računalniško inženirstvo in znanosti [1] je v okviru programa Ministrstva za energijo za napredne znanstvene računalniške raziskave (ASCR) [2] dobila zeleno luč za ustanovitev novega pomembnega uporabnega matematičnega centra za raziskave na področju tehnologije digitalnih dvojčkov.
Center za večplastne matematične integrirane zmogljivosti (MMICC) za večplastno matematiko za prediktivne digitalne dvojčke (M2dt) vodita Omar Ghattas [3], član Fletcher Stuckey Pratt in profesor strojništva, in Karen Willcox [4], direktorica Odenskega inštituta in profesorica na oddelku za vesoljsko inženirstvo in inženirsko mehaniko [5] na teksaški univerzi v Austinu. V sodelovanje so vključeni tudi strokovnjaki z univerze MIT [6] in treh nacionalnih laboratorijev DOE: Argonne [7], Brookhaven [8] in Sandia National Labs [9].
Digitalni dvojčki virtualno predstavljajo fizični sistem z učenjem napovednih modelov sistema iz podatkov senzorjev in omogočajo sprejemanje odločitev za optimizacijo prihodnjega vedenja. Raziskovalci na Odenovem inštitutu se ukvarjajo z oblikovanjem digitalnih dvojčkov za vse od vesoljskih plovil do orkanov, od človeškega srca do tumorjev raka dojk.
Čeprav bo delo M2dt centra široko uporabno, se 19-članska raziskovalna skupina osredotoča na dve aplikaciji, da bi pokazala obseg in moč digitalnih dvojčkov. Prva je aplikacija, ki poganja znanost o materialih in vključuje digitalni dvojček za nadzor v realnem času samosestavljivih tankih polimernih plasti za uporabo v polprevodnikih naslednje generacije. Druga aplikacija je testno okolje za podnebne znanosti, ki se osredotoča na digitalni dvojček za povezane sisteme ledene police in oceanske votline.
“Izdelava digitalnih dvojčkov za te in številne druge sisteme je povezana s številnimi matematičnimi in računalniškimi izzivi prvega reda, vključno z asimilacijo podatkov za zmanjšanje negotovosti v zapletenih večfizikalnih modelih, izdelavo modelov manjšega reda, ki zajamejo njihove bistvene značilnosti, in optimalnim nadzorom teh sistemov ob negotovosti,” je dejal Ghattas.
“Raziskave našega centra bodo poleg aplikacij na področju podnebja in nanoproizvodnje pomagale razviti tehnologijo digitalnih dvojčkov za širok spekter zahtevnih problemov biomedicinskih, energetskih, okoljskih, finančnih, infrastrukturnih, proizvodnih, materialnih in socialnih sistemov.”
Ekipa je bila izbrana tako, da odraža kompleksne in interdisciplinarne izzive, ki jih je treba obravnavati za napredek te tehnologije. Matematični in računski izzivi, na katerih temeljijo digitalni dvojčki, se razlikujejo glede na uporabo.
Vendar imajo tudi skupne značilnosti. Center M2dt se bo ukvarjal z izzivi, ki so skupni vsem, kot so tesno in dinamično prepletanje med računalniškimi modeli in fizičnimi sistemi, hitri časovni razponi, potrebni za sprejemanje odločitev in nadzor, kompleksni viri podatkov, ki jih je treba asimilirati, povezana narava ciljnih sistemov in potreba po robustnosti podatkov in negotovosti modelov za podporo odločitev z velikimi posledicami.
Novi projekt, s katerim se ustanavlja integrirani center za večplastno matematiko digitalnih dvojčkov (M2dt), se je uradno začel septembra 2022 in bo v petih letih prejel 13,5 milijona dolarjev sredstev. To je že tretjič, da je Odenov inštitut dobil center v okviru pobude MMICC DOE [10].
Povzeto po:
https://bit.ly/3iBwfrG
Viri:
https://oden.utexas.edu/
https://www.energy.gov/science/ascr/advanced-scientific-computing-research
https://oden.utexas.edu/people/directory/Omar-Ghattas/
https://oden.utexas.edu/people/directory/karen-willcox/
https://www.ae.utexas.edu/
https://www.mit.edu/
https://www.anl.gov/
https://www.bnl.gov/world/
https://www.sandia.gov/
https://www.energy.gov/science/articles/department-energy-announces-40-million-mathematical-multifaceted-integrated
https://www.oden.utexas.edu
