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什麼是統計最佳化?

統計最佳化結合專有的自適應實驗設計 (Adaptive DOEs) 與創新模擬器,快速評估設計空間並預測潛在的最佳區域。這種方法適用於低維和高維問題,並能有效處理多種輸入與輸出類型,包括二元與離散變數、多重限制條件,以及多目標最佳化。

 

SmartUQ 的統計最佳化功能

  • 迭代實驗設計
    使用基於實驗設計的採樣技術,可以逐步增強對設計空間的認知,尤其是關於可能包含最佳點的區域。
  • 批次平行運行
    支援平行批次運行樣本設計,而非逐點運行,充分利用計算資源,顯著提升計算效率,可加速百倍以上。
  • 多重應用節省資源
    同一套系統評估結果可用於尋找最優解,同時進行分析與不確定性量化 (UQ) 的結果評估,節省大量成本。
  • 靈活處理多變量問題
    可應用於包含二元、離散變數、多重限制條件以及多目標的高維問題。

統計最佳化的優勢

1.   節省模擬次數
使用 SmartUQ 的統計最佳化工具,可以顯著減少模擬運行次數,同時獲得最佳結果。

2.   全方位空間探索
不僅能探索設計空間的最佳區域,還能了解最佳點對輸入參數變化的敏感性。

3.   穩健性分析
確定在最佳點周圍的變動是否可能導致不穩定行為,例如違反限制條件或產生不期望結果。

4.   結合進化演算法
與基於搜索的最佳化方法(如基因演算法)結合,充分發揮兩者優勢。

 

不確定性下的最佳化

在輸入條件存在不確定性時,進行最佳化的目的是找到在多種條件下仍表現良好的設計點,並分析系統在最佳值附近的行為。這種方法幫助避免設計點過於敏感,導致在正常變異條件下出現不穩定或不良行為。

範例

噴氣引擎最佳化
當優化噴氣引擎效率時,需要考慮材料特性、製造尺寸及操作條件的不確定性。最佳化過程需確保引擎在效率最大化的同時,不會違反污染排放標準。此外,了解引擎在最佳設計點附近的行為,能確保輸入條件變異時的效能穩定性。

 

基於模擬器的最佳化

模擬器最佳化利用模擬器的高速預測能力,應用最佳化演算法快速覆蓋整個設計空間。SmartUQ 提供內建的最佳化庫,能處理高維問題,包含混合連續與分類輸入、多目標以及多重輸入與輸出限制條件。

優勢

1.   極速解決方案
模擬器作為複雜系統的輕量代理,顯著減少系統評估次數及計算時間。

2.   深入系統理解
模擬器不僅能尋找最佳點,還能幫助用戶更好地理解系統行為及最佳點的性質。

 

SmartUQ 的統計最佳化工具為設計、優化和分析提供強大支持,幫助用戶快速獲得穩健而高效的解決方案!