人工智能辅助引领物理模拟速度上巅峰。

与传统的物理求解器相比，机器学习模型可以将物理模拟速度提高到20亿倍，这可能更接近解决困扰狄拉克的模拟计算问题。

一九二九年，英国著名量子物理学家保罗·狄拉克曾经说过，大多数物理和整个化学数学理论所需要的基本物理法则都是完全已知的，困难只是这些法则的确切应用导致法则过于复杂，无法解决。狄拉克认为，所有的物理现象都可以模拟量子，从蛋白质折叠到材料故障和气候变化。惟一的问题是控制方程过于复杂，无法在实际时间尺度上得到解决。

这是否意味着我们永远无法实现实时物理模拟？随着研究、软硬件技术的进步，实时模拟已经成为经典极限下的可能，这在视频游戏的物理模拟中最为明显。

碰撞、变形、断裂、流体流动等物理现象需要大量计算，但已经开发出可以在游戏中实时模拟这种现象的模型。当然，为了实现这个目标，不同的算法需要大量的简化和优化。最快的方法是刚体物理。

因此，假设大多数游戏中的物理模型基于的物体可以在不变形的情况下碰撞和反弹。物体由围绕物体的凸起碰撞框表示，当两个物体碰撞时，系统实时检测碰撞，并施加适当的力进行模拟。这种表达没有变形或断裂。视频游戏Teardown可能是刚体物理的巅峰。

尽管如此，刚体物理还是有利于模拟不可变形的碰撞，但并不适用于头发、衣服等可变形材料。柔体动力学应用于这些场景。下面是四种按复杂顺序模拟变形物体的方法：

弹簧质量模型。

正如其名称所示，这种物体是通过弹簧相互连接的质点系统来表示的。可视为3D设置中的一维胡克定律网络。该模型的主要缺点是，在设置质量弹簧网络时，需要大量的手工操作，材料属性与模型参数之间没有严格的关系。然而，该模型在BeamNG.Drive中得到了很好的实现，这是一种基于弹簧质量模型模拟车辆变形的实时车辆模拟器。

基于位置的动力学:更适合柔性变形。

模拟运动的方法通常是基于力的模型。在基于位置的动力中，位置是通过解决一组包含约束方程的准静态问题来直接计算的。PBD速度更快，非常适合游戏、动画电影、视觉效果的应用。头发和衣服在游戏中的运动通常是通过这个模型来模拟的。PBD不仅限于可变形固体，还可用于模拟刚体系统和流体。

最高速度是20亿倍！AI引爆物理模拟引擎革命。

基于PBD方法的NvidiaFlex引擎。目标是通过物理约束连接的粒子集合。

有限元法(FEM):非实时、准确。

该方法基于弹性场理论对应力-应变方程来解决数值问题。本质上，3D胡克定律是在3D中解决的。将材料分为有限元，通常为四面体。通过解决线性矩阵方程，每个时间步骤计算顶点上的应力和应变。FEM是一种基于网格的柔性动力模拟方法。非常准确，模型参数直接关系到杨的模量和泊松比等材料属性。工程实际应用的FEM模拟通常不是实时的，但最近AMD发布了一个名为FEMFX的游戏多线程FEM库，可以实时模拟材料变形。

质点法(MPM):精度高，速度慢。

MPM是一种高精度的非网格方法，比基于网格的方法更适合模拟大规模变形、裂纹、多材料复合系统和粘性流体，提高了模拟效率和精度。MPM是目前最先进的非网格欧拉/拉格朗日混合方法。MPM模拟不是实时的。对于涉及100万点以上的系统，最先进的模拟每帧大约需要半分钟。

面包的撕裂被模拟成1100万MPM颗粒。

人工智能辅助，物理模拟速度提高20亿倍。

在模拟计算中，计算速度和精度之间总是有权衡。由于物理解析器在过去几十年得到了极大的优化，几乎没有空间逐步改进。

这就需要机器学习。牛津大学、育碧、DeepMind、ETHZurich的最新研究表明，深度神经网络可以学习物理交互，多次模拟速度快。

通过生成数百万的模拟数据，使用神经网络进行训练，使用训练过的模型模拟物理解析器，可以实现这样的提高。离线过程在生成数据和训练模型方面需要很多时间，但训练过的神经网络在模拟物理模型方面需要很多时间。

牛津大学的研究人员开发了一种叫做深度模拟器网络搜索的方法，将模拟速度提高了20亿倍，并在10个科研案例中证明了这一点，包括天体物理、气候、聚变和高能物理。

在游戏领域，UbisoftLaForge的团队使用了一个简单的前馈网络，在三个后续时间帧中训练3D网格对象的顶点位置，学会预测下一帧。本质上，该模型将预测与模拟数据集中的已知位置进行比较，并通过反向传输调整模型参数，以最大限度地减少预测误差。

该团队使用Maya的nCloth物理解算器生成模拟数据，是优化面料的高级弹簧质量模型。他们还实施了主要成分分析(PCA)，仅在最重要的基础上进行训练。结果，神经网络模拟物理比物理解析器快5000倍。

成都融和实业排队叫号系统厂家(www.iritqq.com)是一家集研发、生产、营销、服务于一体的高新技术企业.主营智能排队叫号系统、医院分诊系统、排队机、叫号机、评价器(好差评系统)、呼叫器、多媒体查询及信息发布配套系统等,公司产品已广泛应用于不动产登记、智慧医疗、智慧税务、智慧政务、智慧金融、智慧通讯、智慧服务大厅、智慧机关单位等服务窗口行业.咨询电话：028-87438905。

标签：人工智能,ai算法,人工智能辅助