过程集成与优化设计平台(OPTIMUS——优秀的过程集成与优化设计平台 OPTIMUS主要功能模块 NOESIS 公司)

显示切换技术(背景 技术 支持平台)

变形金刚

过程集成与优化设计平台

OPTIMUS——优秀的过程集成与优化设计平台

过程集成和优化设计软件，集成CAD/CAE仿真工具，实现仿真流程自动化，包括试验设计、单目标/多目标优化、鲁棒性/可靠性设计等模块，是多学科仿真设计辅助工具。

当今，许多公司在进行产品设计时，都采用软件工具来代替传统的实验，并且公认数值模拟比实验不仅要快的多，而且能节省很大的费用。在数值模拟过程中，工程师首先要基于设计经验或判断确定主要的设计参数（像几何形状、材料属性等），然后根据这些参数对问题进行建模及数值求解，从而得到产品的各种属性，比如应力，耐用度或振动程度等。如果在模拟过程中发现问题（比如说某一部分裂开），就通过输入参数的改变来修改模型和设计过程，模拟过程重新开始。过程重复的次数越多，可以确定的问题越多，直至得到满意的设计结果。

这是一个不断重复和误差分析的过程。对每一次模拟所得的数据进行管理和分析都会花费工程师很长的时间；各种工程要求还可能会相互矛盾（比如说车辆设计中其重量与防撞性的关系）。工程师如何权衡各种要求时工作难度非常大。同时，模拟通常无法考虑产品特征、负载或制造过程中的某些不可避免的不定性和变化性。正是由于这些局限性，工程师通过数值模拟通常也能够得到一些比较满意的设计方案，但远远不是最佳方案。

针对上述种种问题，一种称作PIDO（Process Integration and Design Optimization），即过程集成和设计优化的软件能够很好地提供解决方案。这种软件所提供的解决方案能够帮助工程师自动地进行过程分析，快速比较各种设计选项，最终得到使得产品质量最佳的设计方案。其中最先进、最复杂的工具都由我们的OPTIMUS软件提供，OPTIMUS软件是Noesis系列中的一种。

OPTIMUS主要功能模块

1. 工作流集成

OPTIMUS能集成任何仿真软件并驱动多学科工作流，包括市场上现有的商用程序和用户自开发程序，比如NASTRAN、LS-DYNA、HYPERMESH、FLUENT、MATLAB等，涉及到了应力分析，碰撞分析，流体流动，声光电热磁等领域，同样可以集成用户用FORTRAN，C语言等编写的程序。

2. 试验设计和响应面

工程师通常对一个研究对象要通过多次试验了解其特性，尤其是设计变量和产品性能之间的关系。在仿真试验中，工程师通过多个样本点的试验，达到了解研究对象的目的。试验设计的目的是对样本点的选取进行科学的设计，用较少的试验样本得到更多的信息。OPTIMUS通过数值计算技术和统计方法，选择并分析一系列虚拟的试验样本，帮助工程师了解设计参数和产品性能之间的相关性和敏感度。在设计空间探索的样本点上可以建立响应面模型，帮助工程师通过利用现有的实验样本信息最大限度地改进产品设计。

3. 优化设计

OPTIMUS包含多种优化方法，针对不同的问题如单目标优化和多目标优化问题。当评估新的产品设计方案时，工程师经常需要在多个相互冲突的设计指标之间进行取舍，往往很难满足所有指标，也就无法确定是否已经找到了最佳设计。Optimus提供的参数优化算法能自动调整仿真模型中的设计参数，提供满足各个设计指标的多种优化设计方案，供设计人员根据具体需求进行选择。OPTIMUS可以通过基于导数的快速寻优算法和先进的遗传算法的结合，在复杂的设计问题中寻找最优设计。多目标优化算法能找到帕雷托前沿（Pareto fronts），再多个相互冲突的设计目标中找到最优设计。

4. 可靠性和鲁棒性

由于制造公差和材料特性等不确定性因素，设计参数可能在设计名义值附近有所波动。很多时候，这些波动造成了意料之外的产品功能损失和质量问题。OPTIMUS能通过对设计空间的探索，找到产品性能对设计参数波动敏感最低的设计方案，既达到可靠性要求。鲁棒性设计则是找到一种设计，当设计参数发生小的波动时，产品性能变化不会太大，性能的波动在允许的质量变化范围以内，保证产品的稳健性。OPTIMUS包含多个鲁棒性可靠性设计方法，可以针对不同的问题类型进行优化设计。

5. 并行

OPTIMUS的并行功能使得工程师能够充分利用计算机资源，采用多CPU并行计算，包括多CPU的工作站、计算机集群和并行资源管理系统，且工作流层和算法层均可并行计算，大大减少计算耗时。

NOESIS 公司

Noesis Solutions位于比利时，在优化和仿真流程管理领域有10年以上的经验，是汽车、航天航天、造船、电子产品、能源设备、医疗器械和其他制造行业工程创新的合作伙伴。公司致力于仿真过程集成和设计优化，Noesis Solutions公司团队专注于帮助用户解决最具挑战性的多学科工程问题。其母公司CYBERNET提供的解决方案覆盖了电子、机械、光学、控制系统、通讯，IT信息技术、纳米技术、新药开发、知识创新等各个学科，为客户提供从产品的概念设计、物理设计、仿真优化、设计验证和产品性能检测全流程相关工具和服务。

显示切换技术

Optimus是NVIDIA针对笔记本电脑开发的显示切换技术。它可以实现笔记型电脑中独立显卡与主板内建显卡之间无缝、自动、实时的切换（使用者无需重启或手动调整），从而实现能源的节约。

背景

为了提高笔记型电脑的电池续航力，NVIDIA和ATI的显卡都可以在不使用的情况下被关掉。而电脑则可以改用整合式芯片组所提供的显卡作显示输出。不过，这个显示核心的转换过程，是需要手动的进行。系统是不可以自动转换核心。另外，驱动程式的设计亦会因而变得复杂，因为独立显卡的驱动程式要包含整合式显卡的驱动程式[1]。电脑中亦要集成更多配件和线路去提供此技术，令到成本上升。由于显示核心的切换实际上是BIOS的层面上进行。所以手动切换后，使用者需要重新启动电脑。浪费时间和多余的电力去重新启动。就算到了2007年，NVIDIA推出的一个改良版本不需要重新启动电脑，但系统依然不能够自动切换显示核心。当用家正在使用利用到Direct API的程式的时候，显示核心更是不能够转换。如果强行切换，系统有机会崩溃。此外，在显示核心切换期间，显示内存的资料需要搬移，这就造成数秒的黑屏状态。

而NVIDIA Optimus技术就是利用硬件和软件的配合，去令系统可以自动转换显示核心。系统会判断使用者所使用的应用程序，从而决定利用那一个显示核心作计算之用。

技术

利用Optimus技术后，电脑的显示输出永远都只会通过整合式芯片组的显示核心。独立显卡的显示输出将会被废掉，有关的输出亦会传送到前者。由于显示输出的装置是固定的，所以黑屏现象将会被解决。额外的切换线路亦变得不需要，因为在不需要独立显示核心的时候，系统会索性断绝其电源供应。当系统的显示负载轻的时候，就会完全利用内置的显示核心。当负载增加后，系统就会开启独立显示核心作计算之用。协议分工方面由驱动程式负责，NVIDIA声称可以兼容所有的API。

Optimus Copy Engine

独立显示核心的计算结果，需要从显示内存搬到系统内存，以给整合式显示核心作输出之用。整个搬运过程由Optimus Copy Engine负责，显示核心中的内存控制器不需要参与这个过程，只需专注图像计算。Optimus Copy Engine会集成在GPU中。

Optimus Routing Layer

如果软件要求进行CUDA计算或者利用到DXVA的时候，驱动程式可以马上唤醒独立显卡。当程式(例如电脑游戏)包含大量的DirectX指令的时候，独立显示核心同样会被唤醒。

Optimus Software

高负载的应用程序会纪录在Optimus Profiles中。透过Optimus Software可以保持Optimus Profiles的更新。

支持平台

显示核心：GeForce 200M、GeForce 300M

处理器平台：Intel Core 2 Duo、Core i7/Core i5和Intel Atom N450

操作系统：Windows 7

变形金刚

擎天柱的英文名，全称是Optimus Prime。因日版名为Convoy，也称为柯博文。