вторник, 21 июня 2011 г.

Проблемы считунов, или пальцем в небо

В сегодняшнем сообщении речь пойдет о компьютерных расчетах.Речь пойдет не о "Пуск\Программы\Стандартные\Калькулятор" и даже не о более продвинутых вариациях типа MathCAD, Maple, MathLAB и прочая Math..... Речь пойдет о программных пакетах для инженерных расчетов а-ля ANSYS, ABAQUS, NASTRAN и их братьях меньших. А также о том можно ли верить результатам их работы и почему нет?
Начну с примера. Представьте себе, что Вы решили перевести текст (очень важный текст) с русского на английский. И, к примеру, Английский язык Вы не знаете, даже если учили. Перед Вами несколько путей - заказать перевод за деньги у профессионалов, заказать перевод подешевле, сэкономив на этом, или пожлобиться еще больше и перевести текст самостоятельно (благо сейчас программ переводчиков и платных и бесплатных пруд пруди).
Чем хорош первый вариант? В теории Вы платите большие деньги профессионалам, а так как им дорога их репутация, то и результат получится качественным. Как переводят тексты люди из этой категории, да и вообще что это за люди? Это обычно люди получившие образование переводчика, изучившие морфологию, синтаксис и прочие правила на уровне иногда получше многих профессоров лингвистов этого конкретного языка (для которых он родной). Они перевели столько текстов, что перевод для них не проблема, они могут практически с точностью до идиом перевести все закавырки и даже шутки. Если они чего-то и не знают, то под руками у них большое количество разнообразных специализированных словарей. (еще раз пвторюсь - по крайней мере в теории) Одна проблема - стоимость.
Чем хорош второй вариант - дешевле и всю работу сделают за Вас. Тем более что если у Вас нет знаний языка то реузльтат первого варианта от второго Вы не отличите, а раз так то как в рекламе: "Зачем платить больше?". В большинстве случаев люди которые работают по данной схеме переводят автоматом в каком-то из переводчиков и потом немного правят (по крайней мере иногда). Их знаний им обычно хватает, чтобы в привычной области (разговорная речь, компьютерное направление, CAD системы, медецина) люди с которыми они общаются их поняли. Как - это уже второй вопрос. Ну а если этим людям приходится переводить тексты не из известной области знания... пиши пропало.
Ну и как последний вариант это перевести текст ПРОМТом, или даже гуглом. Если Вы соовсем не знаете языка то и этот вариант и оба предыдущие для Вас будут одинаковым набором букаф. И не более. Но эти автоматические переводчики так хвалят, так хвалят (те кто их продают), что тратить деньги на профессионалов-переводчиков, или даже коллег по несчастью из второй группы как-то совсем не хочется.
Однако тут проблема. И эта проблема не является для большинства тайной за семью печатями. О чем речь? Речь о качестве перевода. А вернее о том, что вышедший после автоматического переводчика текст это бред сумасшедшего, который можено понять только если очень хочется. Нет иногда, в отдельных случаях получается вполне удобоваримая бурда... на которую не сверх противно смотреть, и даже можно похихикать (если Вы хоть немного понимаете язык), но в целом - результат автоматического перевода это бред. Хорошо еще если бред безобидный.

Кто не верит (мало ли, может есть такие) - возьмите любой кусок текста и перегоните пару тройку раз через переводчики в разных направлениях (с русского на французский, с фр. на немецкий, с немецкого на... ну и потом верните все на русский) и посмотрите что оно выдало. Ну или просто погуглите по фразам ("перлы перевода" и пр.)

К чему это было? А это было как раз к тому что с инженерными расчетами все тоже самое. Есть люди, которые получили образование прочнистов, газодинамиков и пр.
Есть люди которым по роду деятельности пришлось  выучиться CAE комплексам, хотя изначально это не их стезя была.
И есть эти самые CAE комплексы. Одни больше похожи на словари (чтобы сделать перевод нужно пройтись по каждому слову), другие на автоматические переводчики (нажал на кнопку получил ответ).
Теперь вернемся к вопросу в начале сообщения. Большинство верит в результаты численных расчетов, особенно "молодежи" и "начальства". Но если Вы понимаете, что качество автоматического перевода, или качество перевода непрофессионалом, даже при наличии самых лучших словарей будет отнюдь не сравнимо с переводом лингвиста-переводчика, то не совсем понятно почему Вы допускаете мысль, что с расчетами все с точностью до наоборот и можно сделать всего лишь пару-тройку кликов мышью?
Точно также как нельзя утверждать, что в результате автоматического перевода мы получим качественный и эквивалентный оригиналу текст, точно так же нельзя утверждать что результат расчета в программном комплексе имеет какое-то отношение к действительности. Программам верить нельзя. Даже если они не врут. А кому можно верить? Верить можно только людям, людям. И не принципиально используют они какие-то программы или нет. Впрочем сама программа ничего сделать не может, а следовательно и "неверие к программе" тоже относится на самом деле к человеку. К человеку написавшему программу, к человеку использующему эту программу и пр. Если человеком который использует CAE программу являетесь Вы сами - то и себе изначально тоже не следует верить. Почему? Да потому что Вы еще не знаете того языка, на который хотите перевести свой текст.

Теперь опишем два интересных мнения.
1. Представим человека, который обладает фундаментальными знаниями в методах численного анализа, прочности, динамики, теории упругости, пластичности, разбирающегося в основах расчетов с помощью того-же МКЭ (метод конечных элементов, на котором основаны ANSYS, ABAQUS и иже с ними). Представим что он не первый год занимается CAE расчетами. И вот у него спрашивают можно ли верить расчетам выполненным в CosmosWorks, или просто ссылаются на результаты, что были получены в аналогичных программах конструкторского экспресс анализа. Первое что сделает этот человек это скривится, и скажет, что таким результатам верить нельзя. И будет абсолютно прав.
2. Теперь представим себе другую сторону. Люди пишут и продают эти программы не первый год. И они говорят, что подобным расчетам можно верить. Говорят, и они абсолютно правы....

Как же так? Есть две принципиально разные точки зрения, и обе одновременно правы. Такого не бывает! И кстати, это таки тоже правда ;)

Давайте рассмотрим эту дилему более подробно.
Если бы в результаты работы CAE программ (не важно полных ли, научных, инженерных, конструкторских, экспресс) нельзя было бы верить - они не смогли бы продать свои программы в таком количестве, и тем более не смогли бы делать это на протяжении столь многих лет.
Взять тот же  CosmosWorks (он же ныне SolidWorks Simulation). Данный программный продукт только под крылом компании SolidWorks уже лет этак 5-6 продается. Точно простите уже и не помню. А до того он еще некоторое время продавался под той же маркой только компание с неблагозвучным (с точки зрения русского языка) названием S.R.A.C. (привет переводам). А до того он назывался DesignStar, если мне не сильно изменяет память. А до того... Хотя тут лучше сказать по другому: а вообще, в совей основе они имеет решатель Cosmos/M (он же GEOSTAR), который очень давно и очень хорошо известен в кругах людей занимавшихся расчетами. Особенно в его академических частях. Потому как Cosmos/M имел уникальное свойство - для  задач разной размерности были разные исполняемые файлы. Они отличались и по объему и по скорости работы и много еще по чему. Что позволялло людям работающим в ВУЗах, и обладающих не самыми мощными ПК решать вполне веселые задачи.
Так вот CosmosWorks - не более чем интерфейс автоматизирующий процесс задачи исходных данных (но об этом мы поговорим чуть позжее). А так опирается на фундамент проверенный многолетним опытом и милионами успешных рассчетов. И поверьте фраза на счет миллионов - отнюдь не преувеличением. Скорее наоброт, но это как ни будь потом.
Или вот другой пример - "новички" рынка CAE - NEi NASTRAN, NX NASTRAN... Они появились всего лишь в 2003 году, по сравнению с тем же ANSYS, который в прошлом году отметил тридцатник это дите дитем... НО, как и в случае с предыдущим вариантом, не все так просто - NEi, NX - это слепки с MSC NASTRAN образца 2003 года. Коему уже завалило за пятидесятник. После 2003 года началось независимое развитие нескольких клонов, но уж поверьте, что эти новички - отнюдь не новички.
А вновь недавно появившийся Autodesk Simulation? Когда-то это был "интерфейсный модуль" в Autodesk Inventor, а решателем был уже упомянутый ANSYS. Теперь под этой маркой совсем другой продукт, а именно старичек Algor. Тоже не безизвестная на горизонте CAE расчетов личность....
А.. впрочем надеюсь Вы верите, что таких примеров достаточно много. Так вот все эти комплексы уже очень давно существуют и прошли многократную проверку боем. Их неоднократно сертифицировали серьезные организации. А следовательно они качествены настолько, на сколько это вообще возможно. И подав правильные данные на вход, получим похожие на правду данные на выходе. 
И вот тут-то и начинается самое веселое. Как раз то, почему многие расчетчики не верят в пакеты экспресс и конструкторского анализа. Итак, еще раз повторю: ЕСЛИ Вы подали на вход правильные данные, то и на выходе Вы получите нечто приближенное к правде. Ключевое слово если
Так вот.  Пока Вы не зададите в полновесных "монстрах" (типа ANSYS Classic, Abaqus, Nastran, Femap, Cosmos/M и иже с ими) все данные - программа Вас будет тупо посылать. Данных нужно задать много. иногда очень (все это зависит от задачи). И если Вы не знаете какие данные нужно задать, где они задаются, в каких передалх ими можно "играть", Вы просто не дойдете до результатов. 
В средствах же экспресс анализа, очень многие вещи заданы по умолчанию. Если пакет ну уж очень быстрый ("экспресс"), то Вы заданные по умолчанию параметры и поменять то вообще не сможете. Если возможностей побольше, и они сравнимы с полновесными пакетами, то все эти данные и варианты есть. Они просто "спрятаны", чтобы человек ничего не напортил. Но проблема в том, что машина - не человек, у нее нет понимания сути задачи, нет мозгов и накопленного опыта. Она всего лишь может быстрее перебрать ряд цифр в определенных рамках, но эти цифры не будут иметь под собой смысла кроме побыстрее показать какую-то картинку пользователю. Ключевое слово - "какую-то". Непойми что ввели, непойми что и получите. Почему непойми что ввели? А Вы что знаете что там ввела программа? Вы простите, но те кто пользуется экспрессами в большинстве случаев и не подозревают о существовании каких-то параметров, о коотрых их система не спрашивала. А раз так то и не знают что там программа вела и что насчитала.
Это подобно вождению с закрытыми глазами. Представьте себе, что Вы садитесь в машину с завязаными глазами и Вам компьютер сообщает куда дернуть руль и на сколько. Причем все это на большой скорости движения и на скользкой горной дороге,  с одной стороны которой стена, а с другой - обрыв. Вы с таким согласитесь? Нет? Тогда учитесь ездить. В смысле считать. И поймите почему в Ваши расчеты в экспресс пакетах никто из серьезных люедей не верит. И почему Если Вы сделали расчет в программе, Вас начинают задалбывать вопросами про параметры расчетов, типы элементов, условия нагружения закрепления, модели материалов, их свойства, параметры сеток, параметры решателей... Все это не от того что хотят выпендриться, а чтобы Вы же не сорвались в пропасть или не впилялись в стенку.

P.S. Частично это опирается на вопросы участников нашего последнего семинара. Например:
"Достоверность расчетов  на прочность в среде CosmosWorks."
 А частично на результаты ежегодного смотра достижений народного творчества - т.е. бакалаврских дипломов.

P.P.S. Господа, товарищи, панове,... учите мат. часть. И пребудет с Вами точность

10 комментариев:

  1. Отличный пост, на эту тему (только в BIM) были споры в рабочей группе на isicad-COFES 2010. Пока головой не научишься думать без компа, мало что поможет.

    зы
    прЕбудет (извините за нескромность)

    ОтветитьУдалить
  2. Или там был определенный смысл...

    ОтветитьУдалить
  3. Я к сожалению мало успел просмотреть видео с isicad, а на самом действе меня не было. Так что не в курсе. Впрочем то, что компьютер и программы всего лишь инструмент, которым надо еще уметь правильно пользоваться это и так понятно... но не всем.

    ЗЫ. Не смысла особого не было, это моя (без)грамотность в очередной раз вылезла.

    ОтветитьУдалить
  4. В сентябре прошлого года подобный вопрос обсуждали с коллегой из Новосибирска. Лично я пришла к выводу, что CAE -расчеты верны при правильно составленной модели и могут указать на уязвимые места, которые на первый взгляд не очевидны. Однако опытный образец полностью заменять не стоит, особенно, если используются материалы, свойства которых не до конца изучены.
    Как Вы правильно указали, все зависит от мастерства и опыта "расчетчика"

    ОтветитьУдалить
  5. Стандартная фраза производителей CAE пакетов:
    Если расчет выполнен человек обладающим "достаточными знаниями в области вычислительной механики, метода конечных элементов и использующего известный ему сертифицированный (в данной отрасли) CAE пакет - его расчеты эквивалентны экспериментам и могут быть использованы при экспертизе"

    Но тут, как и Вы правильно заметили, ключевая фраза именно в том, что человек должен понимать что и как он считает и грамотно формулировать задачу.

    ОтветитьУдалить
  6. Более того. Так как большинство задач на самом деле относятся (при грамотной постановке задачи, и ограничениях применимости) как раз к тому спектру на решение которых ориентированы пакеты экспресс анализа,
    Так вот такие упрощенные пакеты в руках профи для решения подобных задач являются крайне эффективным средством, так как сокращают кучу времени.

    Но если аналогичный (вплоть до последней цифры) результат получен человеком, котоый не понимает сути - этот расчет по умолчанию считается неправильным. Почему - об этом чуть позже

    ОтветитьУдалить
  7. Известная всем более или менее квалифицированным расчетчикам мысль garbage in - garbage out,ускользает от непрофессионалов, то есть любителей получить результат на халяву. Сложные инструменты типа ANSYS, Abaqus,Nastran и др. очень четко делят людей на профи и халтурщиков.
    Но для того чтобы профи оставался профи, ему должна быть постоянно актуальна верификация результатов. Причина этого проста: обычно рассчитываются новые конструкции, для которых нет или мало опыта промышленной эксплуатации. Еще одна мысль, по-существу, каждый расчет есть численный эксперимент. А достоверность эксперимента определяется его повторяемостью. Понятно, что простое повторение 1:1 сделанного расчета другим расчетчиком неактуально. По повторяемостью надо понимать получение аналогичных результатов при аналогичном техническом задании, когда создается независимая расчетная модель. Иными словами Достоверность обеспечивается не только одним грамотным расчетчиком, но сообществом профессионалов.

    ОтветитьУдалить
  8. Со своей стороны готов подписаться практически под каждым словом в Вашем сообщении.

    Дополнительно скажу, что формирование сообщества профессионалов - одна из тех задач над которыми нужно трудиться по жизни

    ОтветитьУдалить
  9. Приезжайте на конференцию пользователей ANSYS 26 - 30 октября в Москве. Познакомимся и пообсуждаем.
    Андрей

    ОтветитьУдалить
  10. С удовольствием приехал бы, но скорее всего в этом году я пролечу мимо. Так что увы мне.

    Возможно из нашего коллектива кому-то удастся поехать, но пока это рановато утверждать

    ОтветитьУдалить

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...
Rambler's Top100