一、软件介绍

软件介绍

PISE是一款高度集成的仿真平台软件，它专为多物理场联合仿真而设计。以Python做为基础的编程语言，PISE整合调用多个仿真软件API，无缝结合各种先进的AI和优化算法库，为用户供一个功能全面、易于使用的仿真环境。在这个环境中，可以轻松地实现多物理场的联合仿真，并利用AI技术进行自动拟合、自动优化、大数据训练以及AI4S、DTCO、STCO、虚拟制造等高级功能。

软件特点

强大的集成与优化能力：PISE能够无缝集成多种仿真和分析工具，如Nuwa、Macondo、Rayzen、Sentaurus、Silvaco、Ansys等，实现从设计到仿真的全程联动。支持多种优化方法，如梯度优化、遗传算法、单纯形法等，能够针对复杂的多目标、多约束问题进行高效求解。
工作流程自动化与数据管理：根据不同用户的仿真和设计需求，预加载多种通用和定制模板，方便用户直接调用，高效进行开发和优化。
用户友好性与可视化功能：PISE具有简洁直观的用户界面和强大的脚本自动补全和输入助手，使得用户能够轻松上手，快速掌握软件的使用方法。提供多种图表类型，有助于用户更直观地理解优化过程和结果。

二、软件功能

自动补全

自动补全是一种脚本编辑辅助功能，能够在用户输入代码时，自动补全变量名、函数名、类名等。这不仅可以加快编码速度，还能减少拼写错误和语法错误。它能够提示可能的选项，帮助使用者快速了解各种函数和模块的调用方法。

图1. 自动补全界面

编辑器会解析当前代码，包括语法结构、已导入的模块、函数等信息推测可能的代码选项，并将可能的选项和对应的摘要信息以下拉菜单的形式显示给用户，方便用户查看和选择调用。

智能脚本助手（Wizard）

智能脚本助手（Wizard）通过用户提供的简单提示，如完整\部分函数，模块名，功能所属软件名，功能实际效果的描述等，结合脚本命令数据库，当前脚本代码逻辑，窗口化展示关联命令和模块的数据结构，介绍，调用说明等信息，通过界面补全所需信息后即可一键快速生成所需脚本。

图2.智能脚本助手（Wizard）界面

调试和脚本运行时追踪

PISE支持脚本的断点自由设置，并在断点处进入调试模式，并通过软件提供的单步执行、变量查看、堆栈调用观察等功能定位、分析和修复代码中的错误，确保脚本程序能够哦按照预期运行，并到达设计目标。

同时，PISE软件还提供运行是追踪脚本程序的执行流程，方便了解程序的执行过程，找出程序中的性能瓶颈和疏漏。

联合调用

仿真API

PISE软件可通过定制模板进行调用的仿真API如下表所示：

Synopsys	TCAD	Sentaurus Process
		Sentaurus Topography
		Sentaurus Process Explorer
		Sentaurus Structure Editor
		Sentaurus Device
	Optical	LightTools
Silvaco	TCAD	Victory Process
		Victory Mesh
		Victory Device
Ansys	FDTD	Lumerical
Ansys	Optical	Zemax
GMPT	TCAD	Nuwa
	FDTD	Macondo
	Optical	Rayzen
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智能优化算法库

PISE软件支持的智能优化算法如下表所示：

Classification	K-Nearest Neighbors(KNN)
	Support Vector Machine(SVM)
	Decision Tree(DT)
	Gradient Boosting Decision Tree(GBDT)
	Random Forest(RF)
Regression	Linear Regression
	Ridge Regression
	Lasso Regression
Clustering	K-Means Clustering
Clustering	Hierarchical Clustering
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Unconstrained Optimization	Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno algorithm
	Nelder-Mead Simplex algorithm
	Newton-Conjugate-Gradient algorithm
	Trust-Region Newton-Conjugate-Gradient Algorithm
	Trust-Region Truncated Generalized Lanczos / Conjugate Gradient Algorithm
Constrained Optimization	Trust-Region Constrained Algorithm
Constrained Optimization	Sequential Least SQuares Programming (SLSQP) Algorithm
Global optimization	Genetic Algorithm
	Simulated annealing
	Particle Swarm Optimization (PSO)
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三、应用领域

科学仿真和优化设计

PISE提供了丰富的仿真软件API，科学计算库和工具，这使得用户能够方便地进行多物理场联合仿真和优化设计等科学计算任务。PISE的交互式控制台允许用户直接编辑Python代码或者通过调用定制模板来实现计算任务，支持多种格式数据的导入和导出，有着丰富的数据可视化功能，大大提升实验和生产的效率。

教育培训

PISE提供了一个直观且易于使用的用户界面，使得初学者能够轻松上手Python脚本编程。PISE的丰富功能和工具集也使得它成为学习科学仿真计算、数据分析、优化设计等课程的理想工具。可以使用PISE进行课堂教学、实验设计和作业布置，方便初学者进行自主学习和实践操作。