港媒: 中国高超音速新突破, 科学家用低成本AI芯片优化装备性能

天机调茶局2024-04-16  60

在技术飞速发展的今天,各国都在争相研发新型武器系统以增强国防能力。最近,中国科学家的一项创新研究引起了广泛关注。

香港知名国际媒体《南华早报》刊载了一篇科技文章称,中国的科学研究团队成功地将一种低成本的人工智能(AI)芯片应用于超音速武器的性能提升中,这一发现不仅降低了研发成本,还大幅提高了武器系统的计算效率和响应速度。

高超音速创新的起点:低成本AI芯片的引入

中国北京动力机械研究所与大连理工大学的研究团队联合进行的这一项目,选用了市场上可轻易购得的Nvidia Jetson TX2i GPU计算模块,将其安装在能够以超过7马赫速度飞行的吸气式超音速飞行器中。

这种模块原本设计用于工业应用,单精度峰值性能为1.26 TFlops,虽然只有Nvidia最强大AI芯片H100的1/50,但其成本和可获取性却具有无可比拟的优势。

研究表明,TX2i模块处理计算流体动力学模型的效率前所未有,使得原本需几秒钟完成的计算现在只需25毫秒,速度之快令人咋舌。

这种响应速度的提升使其非常适合实时优化燃料供应系统、故障诊断以及在冲压发动机中进行容错控制。

性能提升的关键:真实应用场景的探索

根据该研究团队在《推进技术》杂志上发表的同行评审论文,通过在冲压喷气发动机控制系统中应用TX2i模块,不仅增强了超音速飞行器的航程和稳定性,同时也显著降低了研究与开发成本。这一突破性应用不是中国科学家首次使用美国芯片进行超音速武器研究。

在此之前,已有研究利用英特尔CPU和Nvidia高端显卡来模拟复杂的高速流场。

这些高性能显卡尽管计算能力出众,但它们需要支撑平台、电源和散热器等辅助设备,且存在功耗高、重量大和体积庞大的缺点,这些特性不符合航天领域对轻量化和小型化嵌入式控制器的需求。

为了解决这些问题,研究团队提出了一种新颖的CPU加GPU架构,详细阐述了如何通过确保两种芯片类型良好协同工作,来处理顺序并行计算问题。

这份“逐步指南”不仅提供了详细的公式,还解决了潜在的工程挑战,包括限制模拟网格大小、内存管理、代码优化和特定编译指令方案。为了更好的普遍性,发动机控制器的接口和通讯协议均遵循国际标准。

超音速武器研究的未来展望

尽管低成本AI芯片的引入为超音速武器的发展带来了诸多利好,但要将其广泛应用于超音速飞行器上,还需克服不少技术难题。

此外,国际上对于超音速技术的竞争日益激烈,这些都指明了中国在这一领域未来研发的方向和挑战。

虽然使用TX2i芯片已在模拟实验中显示出优异的性能,但要完全适用于超音速飞行器,还需要进行进一步的研究。研究团队指出,接下来需要在进气模型、激波校正和数据建模等方面进行深入工作。

这些任务中的重要参数通常需要通过大量的风洞测试和实际飞行来获取。

此外,考虑到芯片在战略武器系统中的应用,确保供应链的可靠性和安全性也非常关键。

尽管中国的国内芯片制造商可以提供性能与TX2i相当甚至更优的芯片,但从长远来看,自主研发和制造关键技术组件将是提升国家安全的根本之策。

全球超音速武器研发的新格

超音速技术的快速发展引起了全球的广泛关注。除了中国外,德国、法国、日本、朝鲜及伊朗等国家也已启动了超音速武器的研究与开发项目。

即使是伊朗支持的胡塞武装组织也声称正在测试能够达到8马赫速度的超音速导弹。

美国智库兰德公司在2017年曾建议华盛顿与莫斯科和北京合作,阻止其他国家获得超音速技术。然而,中俄军事专家认为,超音速武器技术的推广更可能加速美国为中心的世界秩序的崩溃。

在一次由中国科学家举行的兵棋推演模拟场景中,一个部署酷似福特级航母战斗群就被约20枚超音速反舰导弹摧毁。

结语:技术发展与国际合作的平衡

超音速武器技术的发展不仅是技术竞赛,也是国际战略的重要棋局。

随着技术的不断进步和应用范围的扩大,国与国之间的合作与竞争将更加复杂。

中国在这场科技军备竞赛中已显示出强大的研发能力和远见,但如何在保证技术进步的同时,维护国际安全和稳定,将是一个需要智慧和策略的大题。

本文通过探讨低成本AI芯片在超音速武器中的应用,揭示了科技进步如何改变传统军事平衡,同时也指出了未来研究和国际合作的重要性。

中国作为超音速技术的重要研发国,将在这一领域扮演越来越重要的角色。

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