가상 세계, 현실의 이점

"가상 세계"라는 용어는 추상적으로 보일 수 있으며, 심지어 약간은 공상과학처럼 느껴질 수도 있습니다. 그러나 NVIDIA와의 파트너십을 통해 Ansys, part of Synopsys의 기능이 성장함에 따라 이러한 이점을 현실에서 Ansys 고객을 위해 실현할 수 있게 되었습니다.

가상 현실, 증강현실, 디지털 트윈과 같은 용어는 수년째 회자되어 왔습니다. 하지만 평균적인 비즈니스를 놓고 볼 때 현실에서는 어떠한 실질적인 이점이 있을까요? 우리 중 대부분은 가상 현실을 가상의 전장이나 경주 트랙을 배경으로 하는 게임과 같은 소비자 애플리케이션과 연관지으며, 이 경우 위험은 낮습니다.

하지만 다양한 지형과 모든 종류의 날씨에서 200마일 주행을 하는 자율주행 자동차와 같이 움직이는 제품이 가상 세계를 대표하게 된다면 어떨까요? 혹은 소파 다리를 비롯해 보통의 거실에서 여러 물건 주위를 누비는 로봇 청소기라면? 가상 세계에서 먼 행성으로 향하는 자율주행 우주선이나 인체를 자체적으로 통과하는 암 표적 약물을 시뮬레이션한다면 어떨까요?

가상 세계 모델링의 위험과 이점이 우리가 상상했던 것보다 훨씬 크다면 어떨까요?

제품을 넘어 환경까지 모델링

제한되어 있는 것은 우리의 상상력만이 아닙니다. 최근까지 제품 개발을 위한 거대하고 매우 상세한 가상 세계의 구축은 컴퓨팅 성능, 대역폭, 시간, 예산, 인력 등의 요인들에 의해 제한되어 왔습니다.

움직이는 경주용 자동차, 발사 우주선 또는 호흡하는 인체를 정확하게 모델링하는 것은 그 자체만으로 어렵고 수치적으로 복잡한 일입니다.

이제 그러한 시스템이 존재하는 전체 가상 세계를 구성한다고 상상해 보세요. 물리적 힘과 온도 변화가 끊임없이 작용합니다. 피로와 마모가 설정되면 시간이 지남에 따라 모양이 변합니다. 동일한 3차원 공간에서 움직이는 다른 물리적 물체와 시스템을 만나게 됩니다.. 수천 마일을 여행할 수도 있겠지요. 따라서 가상 세계는 모든 물리적 지리를 정확하게 복제해야 합니다.

이처럼 매우 세밀하고 일시적이며 엄청난 규모의 가상 세계를 창조하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 그러나 Ansys는 이처럼 야심찬 비전을 실현하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

Ansys, part of Synopsys R&D 엔지니어링 과학자인 Larry Williams는 말합니다. "가상 세계 모델링은 제품 개발을 새로운 수준의 확실성으로 끌어올리는 데 필수적입니다. 수술 결과, 자동차 충돌 복원력, 항공기 유지보수 요구 사항, 약물 전달 경로 및 기타 중요한 성능 결과를 설계 초기 단계부터 정확하게 예측할 수 있습니다." “제품 개발팀은 자율주행 시스템 설계를 포함하여 업계에서 가장 까다로운 개념을 연구함에 따라 새로운 규모와 새로운 수준의 충실도로 실제 성능을 복제해야 합니다.”

업계 전문가들은 가상 세계 모델링이 놀라운 가능성을 가지고 있다는 데 동의합니다. 그러나 역사적으로 산업을 가로막고 있는 주요한 장애물이 있습니다. 어떻게 하면 실제로 거기에 도달할 수 있을까요? 컴퓨팅 성능, 설정 시간과 같은 실제 제약 조건을 어떻게 극복할 수 있을까요?

NVIDIA 기반 Ansys 불가능을 가능으로

Ansys와 NVIDIA의 파트너십이 성장함에 따라 전 세계 제품 개발팀에 새로운 기회의 세계가 열리고 있습니다.

Ansys는 NVIDIA와 긴밀하게 협력하여 NVIDIA CUDA-X, PhysicsNeMo, Omniverse 라이브러리를 사용하여 가상 세계 모델링을 도달 가능한 범위 내에 배치하는 인공지능(AI) 인프라 기반 솔버, 알고리즘 및 그래픽 솔루션을 개발합니다. Ansys와 NVIDIA는 적극적으로 협업하여 모델 구축, 후처리 및 시각화의 Ansys 워크플로우가 최적의 성능, 속도 및 정확성 수준에서 규모에 맞게 수행되도록 보장합니다.

오늘날 Ansys는 NVIDIA CUDA-X, PhysicsNeMo 및 Omniverse 라이브러리를 시뮬레이션 소프트웨어에 통합함으로써 모든 제품 개발팀이 크고 복잡한 가상 모델을 생성하여 제품 성능을 최적화하고, 더 높은 충실도의 결과를 달성하고, 자율주행 시스템을 빠르고 정확하게 학습할 수 있도록 지원합니다.

Ansys 사용자는 가속 컴퓨팅 및 AI, CUDA-X 및 Omniverse 라이브러리, AI 물리에 대한 NVIDIA의 심층적인 전문 지식을 활용하여 다양한 CAE(Computer-Aided Engineering) 툴에서 모델링 워크플로우를 자동화함으로써 여러 물리 및 시간 척도에 걸쳐 있는 대형 모델을 구성할 때 속도와 효율성을 높일 수 있습니다.

NVIDIA Omniverse 라이브러리와 Ansys 소프트웨어는 어떤 방식으로 함께 작동할까요? 놀랍도록 직관적입니다. Ansys 기술은 OpenUSD(Universal Scene Description)를 활용하여 Omniverse 기술을 원활하게 통합함으로써 다양한 시뮬레이션 응용 분야에서 액세스할 수 있는 원활한 워크플로우를 지원합니다. Ansys 인터페이스에서 직접 Omniverse 라이브러리를 활용하면 제품 개발팀이 가상 세계 모델을 구축할 때 더 빠르고 직관적으로 작업할 수 있습니다.

엔지니어는 가상 세계를 더 빠르게 구축할 수 있을 뿐만 아니라 시나리오 생성 및 설계 탐색을 자동화할 수 있습니다. 즉, 제품 설계의 안전, 정밀도, 효율성 및 신뢰성을 확신을 가지고 검증하면서 실제 비용, 시간 및 컴퓨팅 제약 조건을 관리할 수 있습니다. 엔지니어는 더 빠르고 직관적인 설계 최적화를 위해 완전히 실현된 물리적 기반 디지털 환경에서 제품 역학을 보다 쉽게 시각화할 수 있습니다.

“요구사항은 분명합니다. 현대의 제품 개발팀에는 전례 없는 속도와 규모로 시뮬레이션, 시각화, 반복 및 협업을 수행할 수 있는 확장된 가상 환경이 필요합니다.” Williams는 말합니다. “첨단 NVIDIA 기술과 라이브러리를 통합함으로써 고객은 시뮬레이션 중심 워크플로우를 통해 진정한 혁신을 주도하면서 설계 마일스톤과 개발 예산을 충족할 수 있습니다.”

실제 응용 분야에서 실현되는 이점

가상 세계의 이점이 일반적인 제품 개발팀에게는 다소 미흡하거나 비현실적으로 보일 수 있습니다. 하지만 이러한 이점은 이미 입증되었습니다.

Ansys와 NVIDIA 간 협업의 한 가지 예는 PyAnsys-Heart입니다. 인간 심장의 디지털 트윈으로, 최소한의 엔지니어링 전문 지식이 필요한 사용자 친화적이고 직관적인 음성-텍스트 인터페이스를 통해 혁신적인 통찰력을 제공합니다. NVIDIA Omniverse 라이브러리를 사용하여 구축된 독점 플랫폼인 Ansys 소프트웨어용 PyAnsys Pythonic 액세스 툴을 통해 지원됩니다. 이 Python 패키지 제품군을 통해 Ansys 사용자는 자체 애플리케이션에서 시뮬레이션을 사용자 정의하고 자동화할 수 있습니다.

PyAnsys-Heart는 NVIDIA NIM을 통한 AI 지원 대규모 모델링과 Ansys LS-DYNA 비선형 동역학 구조 시뮬레이션 소프트웨어의 강력한 기능을 결합하여 사용자가 전기 활성화, 조직 수축 및 혈류와 같은 중요한 심장 기능을 가상 세계에서 복제할 수 있도록 지원합니다. 다양한 사용자의 요구 사항과 역량 수준을 지원하도록 설계된 PyAnsys-Heart 플랫폼은 모듈식 프레임워크를 제공하여 매우 복잡한 심장 모델을 생성할 수 있습니다.

앞으로 나아갈 길: 가능성 확장

기존 PyAnsys-Heart 플랫폼에 액세스하는 것 외에도 고객은 곧 전산유체역학(CFD) 모델링 및 자율 시스템 설계를 시작으로 Ansys 소프트웨어와 NVIDIA CUDA-X, AI 물리 및 Omniverse 라이브러리의 결합된 강점을 다른 응용 분야에 활용할 수 있습니다.

"가상 세계 모델링은 유체 거동의 극단적인 복잡성과 과도 특성 때문에 대규모 CFD 애플리케이션에 매우 중요합니다." Williams는 말합니다. “물리적으로 상세한 대규모 디지털 환경에서 유체 역학을 시각화하면 엔지니어가 복잡한 데이터 세트를 보다 직관적으로 분석할 수 있습니다. 가장 까다로운 CFD 엔지니어링 연구에서도 더 스마트하고 빠른 설계 최적화를 실현할 수 있습니다.”

또한 이 통합을 통해 엔지니어는 고충실도 출력을 얻을 수 있으므로 자율주행 시스템을 더 빠르고 확실하게 개발, 학습, 테스트 및 검증할 수 있습니다. NVIDIA Omniverse 라이브러리를 포함하면 미션 크리티컬 자율주행 시스템의 안전, 정밀도, 효율성 및 신뢰성을 지속적으로 검증할 수 있습니다.

NVIDIA Omniverse 라이브러리는 Ansys 소프트웨어 포트폴리오 전반에 걸쳐 통합되어 다른 물리 솔버의 가상 모델링 분야에서 상당한 발전을 이끌 계획입니다.

광학 시뮬레이션을 가상 세계에 연결

엔지니어가 복잡한 3D 환경 또는 3D 장면에서 광학 시스템을 시뮬레이션해야 하는 경우가 점점 더 많아지고 있습니다. 이는 CAD(Computer-Aided Design) 어셈블리만 고려해도 매우 어려우며, 특히 3D 현실적인 환경에서 예측 렌더링이 중요한 카메라 센서 검증, 증강/가상 현실 및 자동차 조명에서는 더욱 그렇습니다.

이것이 바로 Ansys Speos CAD 통합 광학 및 조명 시뮬레이션 소프트웨어가 glTF 가져오기를 지원하여 Blender, Autodesk 3DS Max 또는 NVIDIA Omniverse 라이브러리를 사용하여 구축된 모든 애플리케이션과 같은 3D 설계 모델링 도구에서 모델을 쉽게 가져올 수 있는 이유입니다.

형상뿐만 아니라 텍스처와 재료 속성을 유지하여 물리적으로 정확한 시뮬레이션을 보장합니다. 엔지니어는 야간 도심 거리와 거실의 헤드셋 등 매우 상세한 가상 장면에서 이미지 품질, 눈부심 및 조명 효과를 평가할 수 있습니다.

Speos 소프트웨어는 핵심 광학 설계가 시작된 Ansys Zemax OpticStudio 광학 시스템 설계 및 분석 소프트웨어 와의 통합을 통해 광학 설계에 실제 컨텍스트를 가져오는 데 사용됩니다. 그런 다음 Speos 소프트웨어는 실제 시뮬레이션 기능을 추가하여 설계를 개선하고 사실적인 환경에서 광학적 성능을 광범위하게 평가할 수 있습니다. OpticStudio 사용자의 경우 가상 세계를 활용하면 이상적인 테스트 조건을 넘어 광학 시스템 설계를 확장하여 현실적인 물리 기반 환경에서 이미지 품질, 미광 및 센서 성능을 검증할 수 있습니다. Ansys는 3D 설계 도구 및 플랫폼과 데이터를 공유함으로써 엔지니어가 이전보다 더 빠르고 창의적으로 시스템을 반복, 테스트 및 검증할 수 있는 시각화 기반 설계를 지원합니다.

실용적인 혁신을 위한 노력

Ansys는 혁신을 위해 최선을 다하고 있으며, NVIDIA와의 파트너십은 이러한 노력을 입증합니다. Ansys 소프트웨어 및 서비스 혁신은 항상 글로벌 고객 커뮤니티에 실질적이고 실용적인 이점을 제공하는 데 중점을 둡니다. 가상 세계는 오늘날의 일부 고객에게는 무형의 개념일 수 있지만, Ansys는 모든 고객의 제품 개발 노력 속에서 이러한 이점을 실질적으로 구현하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

Ansys는 시뮬레이션 소프트웨어의 속도, 성능 및 영향을 향상시키는 흥미로운 개발과 파트너십을 끊임없이 연구하고 있습니다. Ansys에 문의하여 제품 개발 노력에 대한 가상 세계와 기타 혁신의 실제 이점을 알아보십시오.