基于代理模型的工程设计Exploring and Exploiting a Surrogate

资 源 简 介

基于代理模型的工程设计Exploring and Exploiting a Surrogate

详 情 说 明

在工程设计领域，代理模型（Surrogate Model）正逐渐成为加速复杂系统优化的关键技术。它通过构建一个高效的计算模型来近似高成本的仿真或实验过程，从而在探索设计空间和优化性能之间取得平衡。

代理模型的核心思路是使用机器学习或统计方法（如高斯过程、神经网络或多项式回归）来拟合原始系统的输入-输出关系。一旦训练完成，这个轻量级模型可以快速预测不同设计参数下的系统表现，大幅降低计算开销。

工程设计中的典型应用包括：在有限仿真次数下探索全局最优解，或用于多目标优化场景。例如，在航空航天领域，代理模型能够替代耗时的流体力学仿真，快速评估不同机翼形状的气动性能。

值得注意的是，代理模型的成功依赖于两个关键阶段：探索阶段（Exploration）需要智能采样策略（如拉丁超立方采样）保证数据质量，而开发阶段（Exploitation）则结合遗传算法等优化方法在模型指引下寻找最优设计。这种协同机制使工程师能在有限资源下实现高效设计迭代。