进入今年下半年以来,随着物理AI的需求进一步清晰,业内越来越开始关注仿真技术。

为什么仿真在物理AI中如此重要,它真正解决的问题是什么?

在10月28日举行的《2026成都产投产业投资生态大会暨“产投28计划”年度大会》上,中国科学院院士、宁波东方理工大学校长陈十一发表了题为《面向工程应用的AI+ACE》。

他在演讲中提出,物理AI正在成为人工智能技术的主要焦点。而物理AI的竞争,本质上是仿真能力、数据生态、基础设施和工业软件的竞争。没有工业软件、不懂仿真,物理AI就难以真正走向工业世界:CAE为物理AI提供物理先验和海量训练数据,AI则让CAE从离线走向在线、速度提升数百倍,二者结合正在推动制造业全链条重构。

他还预测,随着AI写代码能力的发展,按现在的算力发展速度,3到5年内工业软件的“卡脖子”问题有望在AI帮助下完全解决。

以下为演讲实录,由投中网整理:

感谢邀请,我来分享一个最近比较热的话题——物理AI。习总书记在今年7月17日召开的世界人工智能大会上提出了一个重要论述:人工智能是世界经济增长的新引擎,是新旧动能转换的加速体现,正从数据世界走向物理世界;我们要推动人工智能技术创新、产业发展和场景化应用。

实际上,我们国家在去年就提出了“人工智能+”行动意见;今年1月份提出“AI+制造”专项行动,9月份又特别提出“人工智能+软件”专项行动计划,要推动CAD、CAE、EDA等工业软件的AI升级。这是一个现在非常热的课题,还有一些具体的要求,比如说推动100个工业领域高质量数据集和1000个高水平的工业智能体等等。

世界模型的核心是仿真

物理AI正成为人工智能技术的主要焦点。人工智能的发展有一个过程:从早期的感知智能,到后来的深层次智能,再到现在的物理智能;技术上从GPT走到现在的世界模型,讲仿真、讲机器人,这是一个非常有序的演进过程。

世界AI的大脑是世界模型,世界模型的核心是仿真。李飞飞提出了世界模型的功能分为三块:渲染性、仿真性、规划性。渲染器负责呈现好看的东西;规划器负责输出各种动作,比如机器人;但中间最重要的一块,是在几何、物理和动力学上忠实地表征这个世界的状态。今天讲世界模型,主要就是讲它跟模拟器的关系,它跟工业软件是紧密相关的。

科技巨头正在布局AI基础设施和工业场景。有预测认为,物理AI将有6万亿美元的市场;黄仁勋在2026年提出,物理AI将重塑制造业和物流产业,规模将达50万亿美元。这个观点跟我2022年提出“AI+工业软件”三个圈的框架是一致的。全球科技巨头正在布局,前面专家也分享了有关经验,大家都在做这方面的工作。

物理AI的竞争,本质上是仿真能力、数据生态、基础设施和工业软件,即如何把物理嵌入到你的AI里,这方面的技术将会成为下一个竞争的重点。

全球科技力量正在加速布局物理AI与世界模型。李飞飞2024年4月成立的公司,今年10月份估值涨到82亿美元,并被AMD收购;杨立昆2026年1月份建立的企业,3月份估值就到45亿美元;贝索斯创立的一家企业,2025年11月成立,不到一年估值380亿美元。同时这两个人都讲,AI可以讲这个世界,但实际上它对这个世界的本质是不了解的。

随着算力增长,OpenAI还在前进。但更重要的是,下一个赛道是如何真正跟制造业、跟企业紧密结合,这才是真正的几万亿、几十万亿估值的根本。

没有工业软件,物理AI难以走向工业世界

没有工业软件,不懂仿真器、不懂CAE,没有这个支撑,物理AI难以真正走向工业世界。工业仿真为什么可行?因为工业仿真是根据牛顿定律的,我们从中学开始就学过,总结出来的这个世界的真理;当然还有爱因斯坦提出的理论以及电磁场、量子力学等,这些都是可以仿真的,都遵循物理规律。没有这些,AI就是虚的,不能真正用到物理世界。

一个球往下掉,是往下掉还是往上飘?在水中有可能往上飘,但根据重力,那是有规律的,重力就是物理。没有重力约束,你生成的水杯也许往上升,完全是非物理的。比如说2016年阿尔法狗战胜围棋世界冠军,但它只知道围棋,不知道其他东西;如果没有碰撞约束,球打到一个挡板上,完全不知道它的受力情况,它可以穿过去。所以AI必须跟真实物理结合。

CAE赋能物理AI,提供物理先验,让AI自觉遵循物理定律。现在的大模型存在问题缺陷,比如能量不守恒、会出现“永动机”;物理上互相穿透,没有碰撞约束。把物理概念嵌入到AI的参数函数里面是非常重要的。我们前天发表文章,把数学物理里的很多东西慢慢放进AI里面,使得AI可以模拟真实物理世界。

物理AI的真实价值,最终要在实体工业中体现出来:深层次的设计、智能建模、工艺规划,还有智能制造。

我最近非常关注智能制造,CAE如何做制造工艺,比如AI加工、分析验证、代理模型、AI网络、仿真加强、数据融合、工业具身智能等。

CAE赋能物理AI以后,还会成为模型训练数据的核心来源。大家都知道工业界采集数据是最难的,各个公司对数据分享的积极性不太高。CAE从“给人看”升华到“教AI学”:基于CAE合成生成海量训练样本;还有一些高风险场景,比如核、台风等气象灾害没法做实验,可以模拟,让AI学会预测这些东西。CAE由此成为世界模型的底座,为世界模型提供训练数据及物理约束,一下子变成了AI的重要数据生产工具。

另一方面,CAE本身也会从AI得到很大的帮助。CAE的发展面临成本和效益的挑战:CAE非常精准,精准度很高,但很多产业没法用,因为太慢。AI非常快,但无法反映物理。把这两个一结合,既能快,又能反映物理,就可以真正用起来。

我们已经做了基于AI+CAE的物理AI,融合快速求解与物理约束,形成了一系列成果,基本上把全世界做得比较好的AI+CAE快速求解都做了,比如汽车外流场、锻造过程、电子元件等,都开始可以应用,这些领域的应用正处于一个快速上升的时期。

AI+将推动CAE全链条的重构:从几何建模,到设计的CAE工程,再到最后的优化制造工艺,整个过程都会发生系列的全链条改变。随着物理AI的到来,今后制造业将会发生巨大变化。

传统的CAE正在从专家工具进化为工业智能。以前要画图纸,现在不用了,你跟Agent互动就可以了:自然语言理解任务、自动拆分仿真流程、调用CAD、网格求解器、快速预测等。Agent已经能跟成熟软件进行互动,并且可以帮助你修改。

CAE的新定位:原来十几个小时,现在一两秒钟就可以做,从原来的离线变成在线引擎,这是根本性的变化。原来造一辆车,形状不对,回去再算一算;现在几秒钟内就告诉你这个设计是对还是不对。以前说的数字孪生,只是“照照相”,没法帮你预测;现在随着AI对CAE的改变,速度提升几百倍,这是非常重要的革命性进展。

人工智能对工业软件开发的加速作用也非常明显。我在苏州创立了一家企业,基本上所有的工程师都用AI写软件,比原来快6倍。AI辅助CAE软件开发已经成为主流,现在如果哪家软件公司还完全靠人写代码,就远远落后了。

从代码生成到可信赖的工业软件开发

当然,大语言模型在加速软件开发的同时,也会引入工程层面的不确定性:提示词不一样,生成的代码可能就不一样;上下文不一样,模型的输出可能会发生偏移;随机采样也可能得到不同的结果。真正用于工程实践的工业软件开发,需要保证正确性、数值稳定性和工业应用中的可复现性。这方面我们已经开展了工作,从代码生成到可信赖的工业软件开发,相关流程已经初步形成。

举个例子:我以前在美国做了20多年教授,当时有一个非常基础、后来被全世界广泛采用的程序,我个人花了6个月才写出来;现在,我的学生在北大利用AI,只用了6个星期就把它完整地复现出来。这完全是一个不同时代的工业软件开发方式。

写完以后,下一步就要问:人和机器的互动,未来能不能真正改变,甚至替代传统工业软件的开发方式?大家都说工业软件是“卡脖子”问题,关系到国家的核心竞争力。随着AI的发展、算力的提升和Token规模的增长,有没有可能在一定时间内,依靠AI复现国际顶尖成熟工业软件的核心能力?我画了一张图,按照现在的算力发展趋势预测,我个人认为,未来3到5年,在AI的帮助下,我们有望在解决工业软件“卡脖子”问题上取得重大突破。所以,问题的中心正在改变:AI能否生成有用的代码,已经不是主要问题,现在更重要的是专家如何验证它。

第二个问题:AI何时能够自主开发工业软件,并达到与人工开发的成熟工业软件相媲美的水平?现在很多企业都在探索相关技术,包括逆向工程等方法,其中涉及一些知识产权和法律合规问题。我认为,随着AI技术的发展,在尊重知识产权、依法合规的前提下,未来工业软件的开发方式将发生重大变化,技术实现本身可能不再是最主要的瓶颈。最后比拼的还是你的思想和创新能力。我觉得,随着AI的增长和应用,这一点非常重要。

汽车设计。 我们小时候都喜欢画汽车。现在,只要你能画出来,我们的软件就可以在两三秒钟内,从手绘的汽车外形生成可用于后续工程设计和分析的三维模型,并快速预测其空气动力学性能。这已经不再是过去的想象。我们的软件在一项有全球320多支队伍参加的国际竞赛中取得了优异成绩,进入前三名,在汽车风阻计算方面表现非常出色,能够将汽车外形与能耗相关的气动性能结合起来进行分析。

优化设计。 我们又开发了一个Agent,实现全局性能和局部物理场的统一预测:你可以对局部设计进行修改,系统会告诉你怎样调整能够降低阻力。这项技术正在逐步应用,AI带来了非常有意义的进展。

风电与低空经济。 中国的风力机技术已经非常先进,但风电场建设首先要解决选址问题;低空经济也是一样,无人机飞到城市里,局部风场和涡流可能非常复杂,带来飞行安全风险。我们现在利用激光雷达获取风场数据,结合机载人工智能,可以帮助判断哪些区域存在飞行风险,提示无人机避开危险区域。相关技术已经具备实现条件,我们也开发了相应的软件。

在成都的山区进行风电选址,只要提供GPS坐标,我们就可以利用软件快速评估不同位置的风资源条件,帮助寻找更适合建设风电场的位置。这项技术已经基本实现。我们利用AI构建复杂地形风场预测模型,AI预测结果与CAE仿真高度一致,显著提升了复杂地形风场预测的速度。在特定测试条件下,预测效率较传统方法提升约600倍,精度也与国外先进软件及实验结果具有较好的一致性。我们还到内蒙古阿拉善开展现场验证,在90米、100米高的测风塔上,结合激光雷达进行实测,结果显示预测误差较小。

城市风环境。 我们在宁波开展低空经济相关研究,利用气象雷达数据,对城市风环境进行快速评估。一两秒钟,就可以预测城市5公里、10公里范围内不同高度的风场变化。这类预测能力未来还可以进一步应用到无人机的飞行系统中。特别是飞越山区时,有些区域可能存在危险风场,系统可以提前识别并提示避让。

动力电池。 这一领域现在非常重要,我们与宁德时代、欣旺达、亿纬锂能等企业都有合作。动力电池的散热与热管理,从很小的局部结构到整个电池系统,涉及的流动和传热过程非常复杂,需要实现快速预测。现在,在一些特定场景下,我们的AI模型可以在1到2秒内完成预测,帮助判断设计方案的性能优劣,相关技术已经取得了较为成熟的应用成果。

电子器件热分析。 我们最近与一家企业合作,开展从芯片到整个系统的热管理研究。大家知道,芯片除了封装之外,热管理也是非常重要的一环。热管理做好了,设计才能进一步优化,性能才能进一步提升。我们利用AI对电子元器件的热性能和内部温度场进行快速预测,目前已经取得了很大的进展。

我们还开发了一个平台,将CAE、CAD、PDM和数据管理等能力整合在一起。在行业应用方面,涵盖汽车、能源、装备、材料等多个领域。我们与上汽、中国电建、中广核、欣旺达、北新建材、美的以及船舶研究所等企业和机构都有合作,全面推动物理AI在工业领域的应用。

最后讲一个新的方向。现在物理AI领域一个非常值得关注的方向,从我们的角度来看,就是可微分的工业软件。通过可微分计算与优化设计,在一些特定场景中,效率可以比传统工业流程提升10倍到100倍。我们整个团队在这方面已经取得了初步进展,例如可微分动力学在机器人优化控制中的应用。

我们自己动手开发的成果实际上是非常成功的。大家看到的那个一开始跑得比较慢、后来追上来的机器人,就是我们与国家人形机器人创新中心合作研究的成果。后来追上来的机器人,采用的就是我一位学生开发的可微分控制方法。

所以我认为,物理AI与AI+工业软件的深度融合,将为整个工业制造业带来革命性的变化。

谢谢大家!