人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI）已經(jīng)在汽車(chē)自動(dòng)駕駛、智能互聯(lián)、輔助駕駛、自動(dòng)泊車(chē)等技術(shù)上已經(jīng)取得了廣泛成熟的應(yīng)用。在車(chē)型開(kāi)發(fā)時(shí)，隨著C-NCAP在國(guó)內(nèi)外的影響力不斷提升，高安全性能已成為新研發(fā)車(chē)型的關(guān)鍵核心要求,同時(shí)，為了快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，縮短新車(chē)型開(kāi)發(fā)周期不僅是一項(xiàng)至關(guān)重要的目標(biāo)，更是一項(xiàng)緊迫而艱巨的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的車(chē)型被動(dòng)安全開(kāi)發(fā)過(guò)程中，CAE仿真開(kāi)發(fā)階段整體耗時(shí)較長(zhǎng)，計(jì)算需要耗數(shù)十小時(shí)。由于仿真模型非常復(fù)雜以及數(shù)據(jù)獲取較為困難，AI在被動(dòng)安全領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展相對(duì)緩慢。

圖1：人工智能在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用

工程院基于十余年來(lái)已積累的上百款車(chē)型模型數(shù)據(jù)以及海量仿真研發(fā)數(shù)據(jù)，將AI算法預(yù)測(cè)引入行人頭部碰撞預(yù)測(cè)，構(gòu)建行人頭部碰撞數(shù)據(jù)集，使用深度學(xué)習(xí)算法，訓(xùn)練高效的AI預(yù)測(cè)模型，為極大縮短整車(chē)被動(dòng)安全開(kāi)發(fā)周期，進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)被動(dòng)安全性能的提升提供了可能。

圖2：AI引入被動(dòng)安全開(kāi)發(fā)

和CAE仿真使用高精度模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算求解的過(guò)程不同，深度學(xué)習(xí)使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立多個(gè)神經(jīng)元，而多個(gè)神經(jīng)元通過(guò)加權(quán)連接形成層次化的結(jié)構(gòu)，即隱藏層。每個(gè)隱藏層本質(zhì)上是對(duì)前一個(gè)隱藏層的輸出進(jìn)行非線(xiàn)性變換。在模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)的過(guò)程中，這種深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠來(lái)從大量輸入數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取特征，最后映射成結(jié)果輸出。

圖3：CAE仿真與AI預(yù)測(cè)過(guò)程對(duì)比

圖4：深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

從時(shí)間效率上分析，AI模型的訓(xùn)練時(shí)間僅幾十秒，用模型預(yù)測(cè)總得分和云圖僅需幾秒，實(shí)現(xiàn)了效率從小時(shí)至秒級(jí)的提升。

AI模型在新版車(chē)型測(cè)試集中的擬合優(yōu)度（R-squared）達(dá)到87%以上。對(duì)比行人頭部的碰撞點(diǎn)的HIC值的CAE仿真結(jié)果和AI預(yù)測(cè)結(jié)果，可以看出，AI模型的預(yù)測(cè)精度處于較高水平，預(yù)測(cè)的得分云圖精度達(dá)到85%以上，總得分精度達(dá)到96%以上。

圖5：云圖對(duì)比

CAE模型本身涉及復(fù)雜的幾何、物理和工程原理，其數(shù)據(jù)維度和復(fù)雜性遠(yuǎn)超常規(guī)的數(shù)據(jù)集，人工智能與仿真的結(jié)合仍然是一個(gè)不小的技術(shù)挑戰(zhàn)。相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能將在汽車(chē)被動(dòng)安全開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得更大發(fā)展。

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