云计算解决方案
随着微纳光电子器件结构向三维化、复杂化发展，传统基于单机工作站的仿真模式正面临算力瓶颈、硬件维护成本高昂以及大规模参数扫描效率低下的严峻挑战。
SimWorks Cloud Computing 是为光电设计领域打造的云端高性能计算解决方案。通过集成业界领先的云计算架构与并行计算技术，SimWorks 为用户提供了从“本地设计”到“云端仿真”的无缝衔接，帮助研究人员与工程技术人员突破硬件限制，实现设计周期的大幅缩短。
核心价值
- 算力跃升，硬件零负担：
彻底打破本地工作站硬件性能的限制。无需购置昂贵的服务器集群，即可一键调用大规模 CPU/GPU 算力，以极低成本获得远超本地硬件的计算水平。 - 即开即用，极简部署：
无需复杂的环境搭建与服务器运维。只需在本地安装 SimWorks 云计算客户端并联网，即可立即接入云端高性能计算环境，实现“轻量化办公，重型化计算”。 - 按需付费，极致性价比：
采用灵活的弹性计费模式。对于“低频、高算力”的仿真任务，按需付费模式可大幅降低研发成本，实现投入产出比最大化。 - 智能管理，全场景覆盖：
提供功能强大的云计算控制台。支持个人用户高效管理仿真任务与私有资产；企业私有云用户则能进一步实现对集团内多账号、大规模算力集群及统一仿真存储的集中化管控。 - 保障数据安全：
提供企业级的安全防护体系，确保核心设计数据在全生命周期内的绝对私密与合规。
产品架构组成
SimWorks 云计算构建了从用户交互终端到高性能计算底层的全链路闭环架构，确保了仿真任务的高效流转：
- 软件客户端
SimWorks 云计算客户端作为用户的核心交互入口，它支持对仿真任务的远程发起、仿真进度的实时监控以及对仿真任务的进程管理。 - 云计算控制台
平台的中枢管理系统。企业级私有云用户具备全局资源管控、账户体系维护、任务监控及对象存储管理能力；个人用户则提供个人账户管理及仿真任务的提交与结果查询。 - 高性能算力集群
提供多层次的资源支撑。- 云计算厂商算力集群： SimWorks 提供直接调用主流云计算厂商（如阿里云、腾讯云、火山引擎、百度智能云等）API 的能力，实现仿真任务的弹性云计算资源调度。
- 私有化算力集群： 支持由 SimWorks 或客户自行搭建的高性能计算集群（HPC Cluster），默认使用 Slurm 进行任务调度。
- 云端数据存储
提供高可靠的工程文件管理能力。- 公有云对象存储： 支持集成主流公有云对象存储服务（如阿里云 OSS、腾讯云 COS、百度智能云 BOS、火山引擎 TOS 等），为仿真数据提供稳定、持久的存储能力。
- 私有化对象存储： 支持通过 MinIO 等对象存储服务器进行私有化部署，满足对仿真数据安全性及合规性的要求。
标准工作流程
用户通过 SimWorks 云计算客户端选择相应的计算资源并提交任务请求，SimWorks Workbench 服务器接收任务后，将计算任务下发至选定的算力集群执行。在任务执行期间，Workbench 服务器负责将计算节点的运行状态（如进度，日志等）同步至客户端，确保用户可实时掌握计算动态。仿真任务完成后，系统会自动将生成的仿真工程文件（含结果数据）上传至预设的云端存储，用户可通过客户端直接检索并下载。
sequenceDiagram
title SimWorks 仿真任务全流程
participant 软件客户端
participant 云计算控制台 as SimWorks Workbench
participant 算力集群
participant 云端存储
软件客户端->>云计算控制台: 发起仿真任务 (提交工程文件/参数)
云计算控制台->>算力集群: 分配仿真计算任务
activate 算力集群
算力集群->>算力集群: 开始仿真计算
loop 仿真进行中
算力集群-->>云计算控制台: 上报仿真状态 (进度/日志)
云计算控制台-->>软件客户端: 转发仿真状态
软件客户端-->>云计算控制台: 发送客户指令 (暂停/终止/调整)
云计算控制台-->>算力集群: 转发客户指令
end
算力集群-->>云计算控制台: 仿真完成 返回任务状态
算力集群->>云端存储: 上传仿真工程文件 及结果数据
云计算控制台-->>软件客户端: 通知仿真结束 提供下载链接
软件客户端->>云端存储: 下载仿真工程文件
deactivate 算力集群
主要功能与技术优势
1. 高性能并行计算架构
SimWorks 深度融合了现代高性能计算技术，确保仿真效率达到行业领先水平：
- 多维并行支持： 完美适配 OpenMP、CUDA、MPI 及 AVX 等多种并行计算技术。
- 异构算力加速： 支持 CPU 与 NVIDIA GPU 的混合并行计算。通过针对光电算法优化的 GPU 加速，硬件计算速度可达到 CPU 的10-15 倍。
- 极致仿真效率： 在相同计算资源下，SimWorks 的仿真速度比行业主流产品高出约50%；使用我们提供的云计算平台进行计算，效率可再提升15%-40%。
2. 弹性云资源调度
- 主流云资源覆盖： 深度集成各大主流云计算厂商，提供丰富的计算资源池供用户选择。
- 高性能算力灵活选择： 用户可根据仿真任务的规模与性能需求（如网格密度、算力类型），灵活选择最优的公有云或私有化高性能算力节点，实现任务的高效执行。
3. 完善的数据安全体系
- 全链路加密： 实现从仿真任务上传、计算过程中的数据传输到最终结果下载的全生命周期加密。
- 多层级隔离： 基于账号、任务及存储层级的物理与逻辑双重隔离机制，确保不同用户间的数据完全独立。
- 安全认证： 严格的身份验证机制与权限控制，严控越权访问，保障设计数据的绝对安全。
灵活的部署方案
针对不同规模的用户需求，SimWorks 提供两种互补的部署模式：
公有云模式——灵活性与成本的最优解
适用人群： 高校实验室、研究机构、中小规模设计团队。
特性：
- 开箱即用： 无需任何硬件部署，通过安装 SimWorks 云计算客户端即可使用。
- 主流集成： 默认配置阿里云、火山引擎、百度智能云、腾讯云等主流云资源。
- 极简计费： 界面化管理账单，支持按仿真计算时长灵活付费。
私有云部署——安全与自主可控的极致保障
适用人群： 对数据合规性、物理隔离有极高要求的企业用户及国家级研究院所。
特性：
- 定制化架构： 由云计算控制台、Slurm 任务调度系统及 SimWorks 服务器端软件组成。
- 高度自主： 支持在企业自有算力集群上进行仿真，实现数据不出内网。
- 部署灵活： 支持多种部署方式，包括二进制安装及容器化部署。
- 混合云能力： 支持同时接入公有云资源，实现私有算力与弹性公有算力的有机结合。
典型应用场景
- 大规模参数扫描： 利用云端弹性算力进行海量设计参数的自动化遍历，通过广域搜索快速锁定最优设计区间，解决传统设计中人工调参效率低下的问题。
- 自动化逆设计： 结合先进的梯度优化算法与云端弹性算力，实现从“设计结构”向“自动生成结构”的转变。通过在云端大规模并行逆设计过程，用户仅需定义性能目标，系统即可在参数空间内高效完成数千次自动迭代，实现超越人类经验的最优设计。
- 高分辨率三维仿真： 针对复杂的微纳结构，调用大规模 GPU 加速集群进行高精度、复杂网格密度的全波电磁仿真，满足对器件性能进行极致验证与精细化参数的需求。