_{оригінал публікації від 2011.06.21}

“Проблемы считунов, или пальцем в небо”

У сьогоднішньому дописі мова йтиме про комп’ютерні розрахунки. Але ж не про “Пуск\Програми\Стандартні\Калькулятор”, та, навіть ,не про більш просунуті варіації типу: Maple, MathCAD, MathLAB та інших Math….. А про програмні пакети для інженерних розрахунків а-ля ANSYS, ABAQUS, NASTRAN та їхніх “братів менших”. А також про те, чи можна вірити результатам їхньої роботи, і з якої причини відповідь – ні?

Почну з прикладу. Уявіть собі, що Ви вирішили перекласти текст (дуже важливий текст) з української на англійську. Проте, англійської Ви не знаєте, навіть якщо вчили. Перед Вами кілька шляхів:

• замовити переказ за гроші у професіоналів,
• замовити переказ подешевше, заощадивши на цьому, або ж
• пожлобитися ще більше і перекласти текст самостійно (благо зараз програм-перекладачів і платних та безкоштовних дуже багато).

Чим хороший перший варіант? Теоретично Ви платите великі гроші професіоналам, а оскільки їм є важливою їхня репутація, то і результат вийде якісним. Як виглядає процес перекладу текстів людьми, що належать до цієї категорії, та й взагалі, що це за люди? Це, зазвичай, люди, які здобули освіту перекладача, вивчили морфологію, синтаксис та інші правила на рівні іноді, навіть, кращому за багатьох професорів лінгвістів цієї конкретної мови (для яких вона рідна). Вони переклали стільки текстів, що переклад для них не проблема, вони можуть практично з точністю до ідіом перекласти всі “заковики” і навіть жарти. Якщо вони чогось і не знають, то під руками вони мають велику кількість різноманітних спеціалізованих словників. (Ще раз повторюся – принаймні теоретично) Одна проблема – вартість.

Чим хороший другий варіант – дешевше і всю роботу зроблять за Вас. Слід також зазначити, що через те, що у Вас немає знань мови, – результат першого варіанта від другого Ви не зможете відрізните. А коли так, тоді, як казали в рекламі: “Навіщо платити більше?”. Найчастіше перекладачі такої категорії роблять десь так: перекладають автоматично в одному з перекладачів і потім трохи виправляють (принаймні іноді, принаймні в теорії). Їх знань їм, зазвичай, вистачає, щоб у звичній області (то може бути розмовний напрямок, комп’ютерний… напрямок, CAD системи, медицина) люди з якими вони спілкуються їх зрозуміли. Наскільки їх в дійсності будуть розуміти – це вже друге питання. Ну, а у разі, коли цим людям доводиться перекладати тексти не з відомої галузі… “пиши пропало”.

Ну і в якості останнього варіанту можна перекласти текст “ПРОМТом” або навіть гуглом. Якщо Ви зовсім не знаєте мови, то всі варіанти – і поточний, і обидва попередні, для Вас будуть однаковим набором “літерЬ”. Саме так і не більше. Але ж, ці автоматичні перекладачі так вихваляють, так вихваляють (люди що їх продають), що якось зовсім не хочеться витрачати гроші ані на професіоналів-перекладачів, або навіть “братів по неволі” з другої групи.

Однак тут проблема. І ця проблема не є для більшості таємницею за сімома замками. Про що мова? Мова про якість перекладу. А вірніше про те, що текст, що вийшов після автоматичного перекладача, це маячня божевільного, який можна зрозуміти тільки якщо дуже захочеться. Ні, іноді в окремих випадках, виходить цілком нормальна бурда … на яку не надто гидко дивитися, і навіть можна похіхікати (якщо Ви хоч трохи розумієте мову), але в цілому – результат автоматичного перекладу це маячня. Добре ще якщо ця маячня необразлива.

Хто не вірить (може є такі) – візьміть будь-який шматок тексту і переженіть пару тройку разів через перекладачі в різних напрямках (з української на французьку, з фр. на німецьку, з німецької на… ну і потім поверніть все на українську) і подивіться, що воно видало. Ну або просто погугліть за фразами (“перли перекладу” та ін.)

До чого це все було? А це було саме для того, щоб було простіше провести аналогію, та пояснити, що з інженерними розрахунками відбувається все те саме:

• Є люди, котрі здобули спеіалізовану освіту саме для виконання розрахунків з міцності, газодинаміки тощо..
• Є люди, котрим за родом діяльності довелося вивчити якісь CAE комплекси, хоча, спочатку, це було далеко від їхньої компетенції та сфери інтересів…
• Є люди які вважають, що достатньо кудись клацнути, щоб все отримати, бо головне це мати програму (CAE комплекс)

Що з себе представляють CAE комплекси? Деякі більше схожі на словники (тобто щоб зробити переклад потрібно перевірити переклад кожного слова), інші – на автоматичні перекладачі (натиснув кнопку отримав відповідь).

Тепер повернемося до питання, що було поставлено на початку публікації. Більшість людей, чомусь безоглядно вірить у результати чисельних розрахунків. Особливо це стосується “молоді” та “керівництва”. Якщо Ви читаєте ці рядки, то скоріш за все Ви маєте схожу думку… Але якщо Ви розумієте, що якість автоматичного перекладу, або якість перекладу непрофесіоналом (навіть за наявності найкращих словників), не можна порівнювати з перекладом лінгвіста-перекладача, то не зовсім зрозуміло, чому Ви припускаєте думку, що з розрахунками все це не працює? Чому Вважаєте, що для коректних розрахунків достатньо зробити лише пару-трійку кликів мишею?

З розрахунками – рівно те саме, що і з перекладом. В жодному випадку не можна стверджувати, що в результаті автоматичного перекладу ми отримаємо якісний і еквівалентний оригіналу текст! Так само, не можна стверджувати, що результат розрахунку в програмному комплексі має хоч якесь відношення до дійсності. Програмам вірити не можна. Навіть якщо вони не брешуть. А кому можна вірити? Вірити можна лише людям. І не принципово використовують вони при цьому якісь програми чи ні.

Втім, треба розуміти, що сама по собі програма нічого зробити не може. А отже і “невіра до програми” теж ,насправді, відноситься до людини. До людини, що написала програму, до людини, що використовує цю програму та багато іншого. Якщо тією людиною, що використовує CAE програму – є Ви самі – то й собі спочатку теж не слід вірити. Чом так? А так через те, що Ви ще не знаєте тієї мови, на яку хочете перекласти свій текст.

Тепер опишемо дві цікаві думки.

1. Уявіть людину, яка має фундаментальні знання в методах числового аналізу, міцності, динаміки, теорії пружності, пластичності… Людини, що розбирається в основах розрахунків за допомогою того самого МСЕ (метод скінчених елементів, на якому саме і базуються ANSYS, ABAQUS та інші). Уявіть, що він не перший рік займається CAE розрахунками. Уявили? Коли у нього запитують, чи можна вірити розрахункам виконаним у “CosmosWorks” (тепер це SolidWorks Simulation), чи просто посилаються на результати, що були отримані в аналогічних програмах конструкторського експрес-аналізу. Перше, що зробить ця людина, це скривиться, і скаже, що таким результатам вірити не можна. І буде абсолютно правий.
2. А тепер поглянемо на таку ситуацію з іншого боку. Люди (автори CAE комплексів орієнтованих на конструкторів) пишуть та продають свої програми не перший рік. І вони кажуть, що таким розрахункам можна вірити. Кажуть, і вони абсолютно праві.

Чи так бува? Є дві принципово різні точки зору, і обидві одночасно мають рацію. Такого точно не буває! І, до речі, це, таки, теж правда 😉

Тож, щоб розібратися, давайте розглянемо цю дилему докладніше.

Коли б результати роботи CAE програм (не важливо чи повних, наукових, інженерних, конструкторських, експрес) не відповідали дійсності, їм не можна було б вірити, та використовувати в інженерній практиці – розробники таких програм не змогли б їх продавати протягом стількох років, та ще і продати таку кількість ліцензій.

Взяти, хоча б, той же CosmosWorks (він нині SolidWorks Simulation). Цей програмний продукт тільки під крилом компанії SolidWorks вже років 5-6 продається (оригінал публікації був написаний в 2011 році). Точно пробачте вже й не пам’ятаю (“невеличка” помилка: процес купівлі компанії відбувався з 2001 по 2002р). А до того, він (космосворкс) ще деякий час продавався під тією ж маркою тільки компанією з неблагозвучною (з погляду української) назвою S.R.A.C. (привіт перекладам). А до того він називався DesignStar, якщо мені не сильно зраджує пам’ять. А до того… Хоча ні, тут краще сказати інакше: а взагалі, у своїй основі він має вирішувач Cosmos/M (він же GEOSTAR), який давніх давен дуже добре відомий у колах людей, що займалися розрахунками. Особливо у академічних колах. А все через те, що Cosmos/M мав унікальну властивість – для задач різної розмірності (загальна кількість скінчених вузлів та елементів в розрахунковій моделі) були різні exe- файли. Вони відрізнялися і за своїм розміром (у МБ), і за швидкістю роботи, і багато ще в чому. Це дозволяло людям, що працюють у ВНЗ та мають обмежені ресурси (навіть якщо це “західні” ВНЗ), і тим, хто володіє не найпотужнішими ПК, вирішувати “веселі” задачі максимально ефективно.

До чого все це було написано? А до того, що CosmosWorks, за своєю суттю, – не більше ніж “інтерфейс”, що автоматизує процес введення початкових даних та відображення результатів (але про це ми поговоримо трохи пізніше). А коли дивитись не на “фронтенд” а на “бекенд” то останній базується на фундаменті, що був перевірений багаторічним досвідом та мільйонами успішних розрахунків. І, повірте, фраза про “мільйони” – аж ніяк не перебільшення. Швидше навпаки, але це ми може розглянемо окремо і пізніше.

А може візьмемо інший приклад? Давайте розглянемо “новачків” ринку CAE – NEi NASTRAN, NX NASTRAN… (публікація писалася в 2011 році, виправлення трохи нижче). Вони з’явилися лише в 2003 році, що порівняно з тим же ANSYS, котрому минулого року відзначив тридцятник, це дитя… (промазав на 10 років, – ансис 1970 р.н.) АЛЕ, так само як і з попереднім варіантом, не все так просто – NEi, NX – це зліпки з MSC NASTRAN зразка 2003 року. А йому вже перевалило за п’ятдесятник (1963 р.н.). Після 2003 року почався незалежний розвиток декількох “клонів”. Але ж повірте, що ці “молодики” – аж ніяк новачками не являються.

Деяке виправлення у порівнянні з тим що писав у 2011 році. А саме, NEi Nastran тепер має назву Autodesk Nastran, і ні, він не є “форком” MSC Nastran’у, на відміну від NX Nastran, про це детальніше в публікації “То кому, все ж таки, належить Nastran” (посилання з’явиться коли буде перекладено)

А, наприклад, Autodesk Simulation, який щойно з’явився? (на момент публікації в 2011р). Колись таку назву мав “інтерфейсний модуль” у Autodesk Inventor, а в якості вирішувача (solver) він використовував вже згаданий ANSYS. Потім він зник з небосхилу, змінивши і назву і начиння. Нещодавно знову з’явився, і тепер під цією “маркою” зовсім інший продукт, а саме “старий-добрий” Algor. Також “невідоме звірятко” в зграї CAE програм (сарказм, бо Algor вважають першим МСЕ продуктом під ПК, що з’явився у 1984р).

Також, потрібно зробити невеличкий додаток: нажаль, компанія Autodesk “трохи” “вбила” Autodesk Simulation, тобто Algor

А.. втім, сподіваюся, що Ви вірите в те, що подібних прикладів існує досить багато (мова не про “вбивство” продуктів, а про не дуже відомих старичків. що іноді починають сяяти на небосхили, після багатьох років). Так от, все це було до того, що всі ці комплекси вже дуже давно існують і пройшли багаторазову “перевірку боєм”. Їх неодноразово сертифікували серйозні організації. Тож вони якісні настільки, наскільки це взагалі можливо. І подавши правильні дані на вхід, отримаємо схожі на правду дані на виході.

І саме тут і починаються “розваги”, саме тут ситуація стає “веселою”. Саме через це, і можна пояснити, чому багато “спеціалістів з розрахунків” не вірять у пакети “експрес” та “конструкторського” аналізу. Щоб простіше було зрозуміти чому, ще раз повторю головну тезу: “в разі ЯКЩО Ви подали на вхід правильні дані, то і на виході Ви отримаєте щось наближене до правди“. Ключове слово “якщо“.

Але, скоріш за все, для широкої аудиторії треба пояснити ключові моменти даної “тези”.Тож…

Коли Ви працюєте в “монстрах” (типу ANSYS Classic (Ansys Mechanical APDL), Abaqus, Nastran, Patran, Femap, Cosmos/M та інші), до того моменту поки Ви не задасте всі необхідні дані – програма Вас буде “тупо” “посилати”. Таких “даних” потрібно поставити багато… іноді, навіть, дуже (все це залежить від завдання). І в разі, коли Ви не знаєте які дані потрібно задати, звідки їх взяти, де їх задати, які межі діапазону в якому з ними можна “гратися”… Ви просто не дійдете до результатів.

У програмах “експрес” аналізу, більшість речей (даних) задані “за замовчуванням”. Якщо пакет дуже швидкий (від слова “експрес”, і тут йдеться не про швидкість розрахунків, а про клас програм), то Ви взагалі не зможете поміняти ніякі параметри, що були задані за замовчуванням (а іноді і дізнатися про їх існування). Коли в програмі більше можливостей, і вона може бути порівняна з «дорослими» пакетами, всі ці “дані” та “опції/варіанти/налаштування” – також мають десь бути. Просто в “конструкторських” програмах, всі ці “данні” та “опції” не на видноті, а “заховані”. Так роблять для того, щоб людина нічого не зіпсувала своїми “брудними” руками, якщо не має достатньо розуміння. Але проблема в тому, що машина – не людина, у неї ВЗАГАЛІ немає розуміння суті задачі, немає мозку чи накопиченого досвіду. Вона лише може швидше обробити певну кількість “цифр” за допомогою числових операцій за певними алгорітмами. Але ці “цифри” не матимуть під собою жодного сенсу окрім того, щоб швидше показати якусь картинку користувачу. Ключове слово – “якусь” (навіть, скоріш, “хто зна яку”).

Не зрозуміло, що ввели, – не зрозуміло, що й отримаєте.

Чому “не зрозуміло що ввели”? А Ви щось знаєте про те, що саме “там” “ввела програма”? Ви вибачте, але ті, хто користується “експресами” в більшості випадків і не підозрюють про існування якихось параметрів, якщо система про них не запитувала. А в такому разі, звідки користувачі можуть знати, що там “програма ввела” і, що ж вона, в дійсності, в результаті “нарахувала”.

Це подібно до водіння із заплющеними очима. Уявіть собі, що Ви сідаєте в машину із зав’язаними очима і Вам комп’ютер повідомляє куди смикнути кермо і на скільки. Причому все це на великій швидкості руху і на слизькій гірській дорозі, де з одного боку стіна, а з іншого – обрив. Ви погодитеся на такі умови поїздки? Ні? Тоді вчіться самі “їздити”. Тобто “рахувати”.

І зрозумійте, чому у Ваші розрахунки в “експрес” пакетах ніхто з “серйозних людей” не вірить. І чому в ситуації, коли Ви “зробили розрахунок у програмі”, Вас починають “задовбувати” питаннями про “параметри розрахунків”, “типи елементів”, “умови навантаження”/”закріплення”, “моделі матеріалів” та їх властивості, “параметри сіток”, “параметри вирішувачів”…

Все це не від того, що хочуть похизуватися, а щоб Ви ж не зірвалися в прірву, або не “впилялися” в стіну.

P.S. Частково це спирається на запитання учасників нашого останнього семінару. Наприклад:

“Достовірність розрахунків на міцність у середовищі CosmosWorks.”

А частково, на результати щорічного огляду “досягнень” “народної творчості” – тобто бакалаврських дипломів.

P.P.S. Панове, товариші, “жентельмени”,… вчіть “мат. часть”. Проходьте “лікбез”. І хай буде з Вами точність!