富士通通过仿真演示了如何利用云环境中的高性能计算资源，对传统的近似算法无法解决的复杂大规模电磁波问题进行精确仿真。 (2).
富士通计划于2023财年末前，在日本推出基于其计算即服务（CaaS）产品组合的电磁兼容性测试解决方案和咨询服务，充分利用其高精度电磁波分析能力。这家日本跨国公司正进一步推进“可持续制造”，以人与环境的和谐共存为核心发展方向，并将其作为其全球业务品牌富士通Uvance的重点关注领域。.
背景
电子元件和通信设备之间的电磁干扰给包括电子产品、汽车和航天设备在内的众多领域的制造商带来了持续的挑战，因此，对用于确定电磁兼容性的电磁分析解决方案的需求也在不断增长。.
对复杂的大规模电磁波干扰问题进行精确模拟需要强大的计算能力，而无法使用高性能计算环境的用户只能使用传统的近似算法进行模拟，这些算法只能提供有限的解析精度。.
富士通计划推出其电磁波分析解决方案来应对这一挑战。该解决方案以云端应用程序的形式提供，基于时域有限差分法 (FDTD ) (3) 能够获得精确的结果，并使各行各业的用户都能轻松使用这家跨国公司的先进信息技术。
为了验证其解决方案作为新型云服务的有效性，富士通在以下两个领域进行了大规模电磁波模拟。.
验证测试总结
1. 最新X射线空间望远镜电磁干扰问题的定量评估（日本宇宙航空研究开发机构案例研究）
日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）利用富士通的波分析解决方案，对JAXA的XRISM X射线成像卫星(5)。通过使用富士通的解决方案，JAXA能够生成模拟外太空观测条件的实验环境，并进行传统计算机方法无法完成的评估 (6)。
因此，日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 成功证实，XRISM X 射线光谱仪中的无线电波强度处于不会影响卫星观测性能的水平，即使在轨道上也是如此。.
模拟详情：
- 分析目标：XRISM X射线光谱成像卫星。.
- 分析规模：高达 1935 亿个网格单元 -
分析时间：3 小时。.
JAXA 空间与宇航科学研究所副教授 Masahiro Tsujimoto 评论：
“高频仿真利用了所有卫星的CAD模型，这在传统计算机方法中难以实现，但现在得益于富士通的解决方案，只需一个程序即可完成。这代表了卫星设计领域的一项重大技术进步。在XRISM卫星项目中，该仿真的结果在对未经证实的风险进行定量评估以及验证设计有效性方面发挥了至关重要的作用。”
2. 利用 5G 技术评估车辆与道路之间的通信质量，以促进城市地区更安全的交通和预防事故。.
富士通利用其电磁波分析解决方案进行了大规模电磁波仿真，以评估安装在路口的发射器与安装在车辆上的接收器之间的路侧通信（高速5G）质量。在仿真中，富士通还观察了城市地区障碍物（包括周围建筑物、路边物体和其他车辆）对通信质量的影响。 (7).
此外，富士通还直接计算了安装在十字路口的发射器发出的每辆车接收天线接收到的无线电波的强度和延迟色散 （8） ，并通过 FDTD 方法进行仿真，从而对通信质量进行准确评估。
因此，这家日本跨国公司通过分析一个考虑复杂波长阶数（9） ，并证明使用其波分析解决方案进行的模拟可以提供准确的结果，这些结果包含了城市地区复杂障碍物引起的干扰的影响。
模拟详情：
- 分析目标：建立交叉区域的城市模型，包括道路和周围物体的详细模型（日本神奈川县川崎市中原区 JR 南部线武藏中原站前的交叉路口模型）。.
- 分析规模：1万亿个网格方格。.
- 分析时间：约 3 小时。.
致谢
本新闻稿中提到的分析是在“在富岳超级计算机上运行科学模拟软件的环境调查”框架内进行的，这是一个利用富岳超级计算机的计算资源，利用理研计算科学中心提供的计算资源，开发类似云的可用性测试服务的合作研究项目。（项目编号：ra010012）.
注释
[1] 富岳超级计算机： 理化学研究所安装的计算机，是“K计算机”的后续机型。从2020年6月到2021年11月，富岳在四项主要高性能计算机排名中连续四年位居第一。富岳于2021年3月9日起向公众开放共享使用。
[2] 近似算法： 一种在合理时间内高效地获得问题最优解的方法，尤其适用于难以获得精确解的问题。然而，近似算法是在一定的约束条件下进行的，只有当这些约束条件得到满足时，才能获得接近精确解的计算结果；否则，无法获得精确的计算结果。
[3] FDTD 方法： “时域有限差分法”。一种利用计算机计算电磁波行为的方法。它是通过有限差分法在时间和空间上精确求解麦克斯韦方程组。
[4] X射线光谱仪：一种通过将电磁波分解成单个波长来探测X射线区域的电磁波的装置。
[5] XRISM X射线成像卫星： X射线成像和光谱任务。这是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的第七颗X射线天文卫星项目，于2018年与美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）合作发射。XRISM长5至6米，呈八面圆柱形。它配备了一台广角X射线成像仪和一台世界上光谱性能最佳的X射线光谱仪，后者被冷却至极低温度。
[6] 计划于2022财年发射的XRISM X射线光谱成像卫星配备了广域X射线成像仪和超低温冷却的X射线光谱仪。由于X射线光谱仪对极小的能量输入都非常敏感，因此必须尽可能减少来自天体以外的信号（尤其是用于与地球通信的无线电波）对X射线光谱仪的噪声影响，以免影响天体观测的性能。通常情况下，电磁干扰风险会在卫星发射前通过测试进行验证，但由于超低温冷却的X射线光谱仪必须保存在真空腔内，且由于大气影响无法在地球上打开，因此地面实验无法实现与外太空相同的观测条件，也尚未能进行充分的验证。为了解决这个问题，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）利用富士通的波分析解决方案，基于卫星复杂而详细的结构数据建模，进行了大规模电磁波模拟，其中打开了真空罐盖。
[7] 城市地区的车对车和路侧对车通信质量 不仅受通信距离的影响，还受周围建筑物、路侧障碍物和其他车辆的影响。为了实现稳定、高速的5G通信，评估通信质量至关重要，因为这些影响会随着通信速度的提高而加剧。迄今为止，通信质量分析一直面临挑战，因为近似算法无法评估复杂建筑物、大型物体和其他障碍物的影响。
[8] 信息扩散延迟： 影响数字通信误码率的指标。数值越高，通信性能速度越有可能下降。
[9] 波长级： 接近电磁波波长的长度（例如，在 4.7 GHz 时约为 6.4 厘米）。如果物体的形状复杂度小于此长度，则在电磁波仿真中不能使用近似解；而必须使用精确解，例如富士通分析解决方案提供的 FDTD 方法。
