代理模型

代理模型是工程問題中常用的一個優化方法 。 當實際問題 （ 高精度模型 ） 計算量很大 、 不容易求解時 ， 可以使用計算量較小 、 求解迅速的簡化模型來替代原模型 ， 加速優化過程 。 大多數工程設計問題 ， 需要模擬實驗來評估採用不同設計參數時的目標函數和約束函數 。 例如 ， 爲了找到最佳的機翼形狀 ， 常常針對不同的形狀參數 （ 長度 ， 曲率 ， 材料等 ） 模擬機翼周圍的氣流 。 對於許多實際問題 ， 單次模擬可能需要數分鐘 、 數小時 、 甚至數天才能完成 。 因此 ， 類似設計優化 、 設計空間搜索 、 靈敏性分析和假設分析這種 ， 需要數千 、 甚至數百萬次模擬的任務 ， 直接對原模型求解將是不可能的 。 改善這種情況的一個辦法就是使用近似模型 （ 被稱爲代理模型 ， 響應曲面模型 ， 元模型或模擬器 ） 來模擬高精度模擬模型 。 代理模型的計算結果與原模型非常接近 ， 但是求解計算量較小 。 代理模型採用一個數據驅動的 、 自下而上的辦法來建立 。 一般假定原模擬過程的內部精確處理過程未知 （ 有時也可能已知 ） ， 但是該模型的輸入 - 輸出行爲則非常重要 。 通過在仔細選擇的有限個點 （ 輸入 ） 計算原模型的響應 （ 輸出 ） ， 從而建立代理模型 。 這一過程也被稱爲行爲建模或者黑箱模型 ， 但是這兩個名字會造成歧義 。 如果只涉及唯一的變量 ， 這一過程也被稱爲曲線擬合 。 雖然使用代理模型來代替實驗和模擬在工程設計中非常常見 ， 代理模型也可被用於許多其他實驗或求解計算量較大的科學領域 。