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ZhihaoLi 863987f010 | 1 year ago | |
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README.md | 1 year ago | |
README_en.md | 1 year ago | |
sig-info.yaml | 1 year ago |
电磁场看不见、摸不着,却在日常生活中无处不在。电磁场的产生主要源于自然和人工两类。自然产生的电磁场有地磁场、太阳光以及一切物体热辐射产生的电磁波等等。自然电磁场催生并推动了人类的文明:由于太阳光的存在,人类可以在温度适宜的地球居住,可以通过植物的光合作用获取充足的食物;利用地磁场人类可以进行导航,进而迎来了大航海和全球化时代。随着科技的发展,人类已经不满足于自然产生的电磁场,开始主动向环境中发射电磁场,并充分挖掘电磁场的应用潜力。如通信领域中利用无线电波收听广播、利用高频微波进行手机通话等;又如地质勘探中利用电磁波的回波探明煤炭存储等。
电磁场的应用不胜枚举,为了能够更好的利用电磁场,人们通过实验、理论以及计算等手段研究电磁场的机理。实验方面,1820年奥斯特在一次讲座上偶然发现通电的导线让小磁针发生偏转,从而发现了电能生磁的现象。1831年,法拉第在实验中发现变化的磁场可以产生电场,即磁也能够生电。麦克斯韦总结前人的工作,提出了位移电流假说(变化的电场能够产生磁场),完善了电生磁的理论。最终,麦克斯韦将电磁场理论用给简洁、对称和完美的数学形式表示出来,即麦克斯韦方程组。随着计算机技术的发展,人们采用数值计算的方式去求解麦克斯韦方程组,模拟电磁场在空间中的分布。这样即可以节省实验的成本,也可以通过仿真设计出更加符合需求的电子设备。传统的电磁计算方法包括精确的全波方法和高频近似方法。全波方法如时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain method,FDTD),有限元(Finite-Element-Method,FEM)、矩量法(Method of MoMents,MoM)等;高频近似方法如几何光学法(Geometrical Optics,GO)、物理光学法(physical optics,PO)等。
数值计算较好地辅助了电子产品的设计,但传统的数值方法仍存在许多缺陷,如需要进行复杂的网格剖分、迭代计算,计算过程复杂、计算周期长。神经网络具有万能逼近和高效推理能力,这使得神经网络在求解微分方程时具有潜在的优势。为此,昇思MindSpore Elec AI 专项兴趣小组(简称:智能电磁AI SIG)正式成立,并面向开源社区招募志同道合的伙伴。
围绕实际生产中的各类电磁应用场景,在昇思MindSpore框架下探索和研究基于AI的电磁正问题以及反问题。例如开发高效精确的AI电磁模型,构建高效的MindSpore Elec基础工具包,提升电子产品的设计效率等。
基于MindSpore构建MindSpore Elec基础工具包。基础工具包内置有数据构建及转换、仿真计算以及结果可视化等。
数据构建及转换:支持CSG (Constructive Solid Geometry,CSG) 模式的几何构建,以及cst和stp数据(CST等商业软件支持的数据格式)的高效张量转换。
仿真计算:
a) AI电磁基础模型库:提供物理和数据驱动的AI电磁模型,物理驱动无需额外的标签数据,只需方程和初边界条件即可;数据驱动是指训练需使用仿真或实验等产生的数据。
b) 优化策略:数据压缩可以有效地减少神经网络的存储和计算量;多尺度滤波、动态自适应加权可以提升模型的精度,克服点源奇异性等问题;小样本学习主要是为了减少训练的数据量,节省训练的成本。
结果可视化:仿真的结果如S参数或电磁场等可保存在CSV、VTK文件中。MindInsight可以显示训练过程中的损失函数变化,并以图片的形式在网页上展示结果;Paraview是第三方开源软件,具有动态展示切片、翻转等高级功能。
端到端可微的传统电磁仿真方法研究:基于MindSpore构筑传统的电磁仿真方法如FDTD/有限元/矩量法等,形成端到端可微的AI融合方法。这样可以利用MindSpore加速传统的数值方法,生成模型训练的数据,也可以基于自动微分机制,实现数据同化、电磁反演等应用。
AI电磁仿真融合算法研究: 物理驱动(如PINNs方法)和数据驱动的AI方法,以及物理和数据融合的算法创新等。
正问题:基站天线、雷达天线、射频电路与系统等电磁仿真。
反问题:电磁超材料设计、雷达勘探、电磁成像等。
前期:以成员学术交流活动为主,每月组织线上交流活动,围绕AI电磁中涉及的问题,介绍研究工作进展,讨论研究工作中的难点。
后期:通过合作开发等模式,在国内高校及企业间开展电磁AI问题的合作研究。
成员:苑玉杰 华为昇思MindSpore布道师
成员:Kyang 华为昇思MindSpore高级工程师
成员:翁瑞 东南大学信息科学与工程学院 博士生
成员:Adrian Lee 华为昇思MindSpore高级工程师
成员:Lulu Zhang 华为昇思MindSpore高级工程师
成员:秦洁 东南大学信息科学与工程学院 硕士生
成员:张哲 东南大学信息科学与工程学院 硕士生
成员:孙丁一 东南大学信息科学与工程学院 硕士生
MindSpore community
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