UMIT Research Lab 2012-05-22. UMIT Research Lab Umeå universitets strategiska satsning på simulerings- och programvaruteknologi.

En presentation över ämnet: "UMIT Research Lab 2012-05-22. UMIT Research Lab Umeå universitets strategiska satsning på simulerings- och programvaruteknologi."— Presentationens avskrift:

1 UMIT Research Lab 2012-05-22

2 UMIT Research Lab Umeå universitets strategiska satsning på simulerings- och programvaruteknologi

3 Om simuleringsteknologi Problem Modell Simulering Optimering ResultatLösning

4 UMIT Research Lab Forskningsområden 50 forskare, utvecklare, ingenjörer Beräkningsbaserad designoptimering Beräkningsmatematik – finita element Styr- och reglerteknik Grid & Cloud Interaktiv fysik och komplexa mekaniska system IT management Teknisk-vetenskapliga och parallella beräkningar Tillämpad matematik – aukustik, elektromagnetism och nanomaterial 200 studenter per år Datavetenskap, Teknisk fysik Tillämpad matematik och fysik Interaktion och design, Industriell ekonomi

5 Ny programvaruteknologi - exempel Elastisk IT för storskaliga virtuella maskiner i servervirtualiseringssystem - Elastisys AB Simuleringsbaserad design av system för hantering av granulära materal – Algoryx/LKAB/Optimation Avancerad fysiksimulering för vardagsingenjörer – Algoryx Simulations Adaptiva parallell CFD-lösare – Enmesh Designoptimering av akustiska system – UmU & DAS Energikostnadsoptimering i pappers- massaindustri – UMIT R&D Analys och ruttoptimering i skogsbruket – UMIT R&D Simulering inbäddad i webbläsaren – UMIT R&D

6 UMIT Research Lab Resultat 2009-2011 Multidisciplinärt lab 50 forskare, utvecklare, inenjörer 25 FoU-projekt, 20 industripartners 27.5 nya skapade arbetstillfällen varav 14.5 I regionala industrin 29 mkr i nya externa medel 4 projekt i företagsfrskarskolan0 Nytta hos samarbetspartners energibesparingar, produktutveckling, nya affärer Ny programvaruteknologi Företagskluster simulering/beräkning VINNOVAs ‘Utmaningsdriven innovation’ tillsammans med bla Atlas Copco, LKAB, SKF, Volvo CE, Volvo Lastvagnar

7 Basindustri Atlas Copco** - Boliden Komatsu Forest LKAB** M-Real Outokompo SCA SKF** Sveaskog Volvo CE** Volvo lastvagnar** Övrigt DAS, DLR, FOI, SAP, Umevatoriet, Visualiseringscenter Industriella samarbetspartners SME Algoryx Simulation** Argentum Cranab Dohi Sweden Enmesh** Eurocon Exait* Limes Audio Monitor Control Center Optimation* Oryx Simulations Surgical Science Timars Vimek Kluster & institut Skogteknsika klustret Skogforsk** ProcessIT Innovations * SIMBER-klustret ** Simovate

8 Tack till finansiärer

9 Simulering av vätskeflöden i kullager Problem Bestämma krafter på komponenter i komplex geometri med turbulenta oljeflöden Angreppsmetod Adaptiv multiskal-FEM för Navier-Stokes Modellreduktion för linjär elasticitet FEM Resultat En ny parallell FEM-CFD-lösare Mjukvara Avknoppning pågår Samarbete SKF

10 Realtidssimulering av trådar och membran för kirurgi Problem Realtidssimulering av komplex 3D elasicitetsmodeller Angreppsmetod Icke-linjär Galerkin FEM för trådar och membran Mjukvara Demonstratorkod Samabete Surgical Science

11 Partikelspridning i stadsmiljöer

12 Storskaliga simulering av granulära material och maskiner Problem Effektivt beräkna krafter och flöden i system med granulära material och maskiner  designoptimering Angreppsmetod Icke-slät mekanik för stela kroppar och vätskor, multifysik, parallella numeriska metoder  stora tidssteg Resultat 1M inkompressibla SPH-partiklar i interaktiv tid på GPGPU Rulltrumma med 1.5 M stelkroppar Benchmarking med alternativa metoder Mjukvara Egen kod, AgX Multiphysics Samarbete Algoryx, Boliden, LKAB, Optimation, Oryx, Volvo CE

13 Exempel: systemanalys och ruttoptimering i skogsbruk

14 Simulatorbaserad utveckling av styrsystem för 6-hjuligt servicefordon

15 Modellering av hydrauliskt aktuerad kranarm Problem Snabb och energieffektiv styrning av hydrauliskt aktuerad kranarm Angreppsmetod Modellbaserad styrning som tar hänsyn till friktion och hydraulik Modellbaserad generering av optimala trajektorier Mjukvara Simulink Samabete Komatsu Forest Cranab Skogteknska klustret SLU

16 Designoptimering och inversa problem Problem Bestämma optimal konstruktionsdesign för högtalare, kastande robotarm Bestämma materialparametrar utifrån EM-spridningsdata  virkestorkning Angreppsmetod Numeriska metoder för PDE, modellreduktion Resultat Högtalarhorn med optimal transmission Optimerad kaströrelse Samarbete Valutec, D.A.S. Audio

17 Numeriska metoder för stabilisering av periodiska system Problem Stabilisera periodiska dynamisk system: helicopters, robots, industrial manipulators Angreppsmetod Numeriska studier av motsvarande linjära system ger strategi för att designa stabil reglering Resultat Effektiv och robust numerisk metod för att lösa den periodiska Riccati-ekvationen Samarbete German Aerospace Center (DLR)

18 Process-simulering: energikostnadsoptimering M-Real Simulatoranvändning bättre energianvändning (X tkr/h) driftsplanering projekteringsstöd

19 Process-simulering: energikostnadsoptimering SCA returfiber Statistik och optimering förenklad modell optimerad drift utifrån elspotpris (-16%) större tank (-22%)

20 Effektiva och tillförlitliga parallella algoritmer Problem Storskaliga egenvärdes-probelm med strukturerade och täta matriser Angreppsmetod Parallella matrisoperationer och faktoriseringsalgoritmer med minimal minnes- och datakommunikation Resultat Höjd prestanda på stora icke-symmetriska egenvärdesproblem (100.000 x 100.000) Mjukvara Algoritmer implementeras och distribueras i ScaLapack Abisko hpc cluster at HPC2N Nodes/Cores: 318/15264 (10 'fat', 308 'thin') CPU: 48 cores/node, 4 AMD Opteron 6238 (Interlagos), 12 core 2.6 GHz processors Memory: 10 'fat' with 512 GB RAM/node, 308 'thin' with 128 GB RAM/node Disk: 7200 rpm hotswap SATA disks. 1 TB /'fat' node, 500 GB /'thin' node Interconnect: Mellanox 4X QSFP 40 Gb/s Theoretical Performance (Tflops): 158.75

21 Migrering av stora virtuella maskiner Problem Migrering av virtuella maskiner utan störningar hos aktiva applikationer Angreppsmetod Ny iterativ algoritm som använder cashning, komprimering och prioriteringsordningar Resultat 100-falt ökad prestanda för video-streaming Tillförlitlig, flexibel, resurssnål Mjukvara KVM open source virtualiseringssystem för servrar Samarbete SAP Research, Belfast