模型校準

模型校準的重要性

隨著模擬逐漸取代物理測試，加速分析並降低研究與設計成本，模型的準確性變得至關重要。然而，模擬結果可能與現實存在偏差，因此必須使用統計校準和模型驗證，以充分利用有限的測試數據，提升模型的可靠性。確保模擬結果接近現實，不僅能縮短設計周期，還能大幅降低成本。

什麼是模型校準？

模型校準是一個調整模型參數的過程，目的是使模擬結果與實驗結果更一致。未經校準的模型可能導致無意義的結果，甚至提供誤導性資訊。因此，模型校準被廣泛認為是建立可靠模擬模型的關鍵步驟，通常需要在進一步研究或分析之前完成校準。

統計校準工作流程

模型校準的參數通常無法直接從物理測試中測量，例如材料與土壤性質、製造尺寸或引擎運行點等物理屬性，甚至是模型的非物理屬性。以下為一些常見的校準應用場景：

• 熱模型校準：例如衛星或建築的熱模型，涉及輸入參數如材料屬性、元件熱容、制冷劑性質、對流換熱係數及設備性能。輸出可能包括溫度、能耗、熱膨脹、加熱速率、舒適水平及設備故障預測。
• 高維模型校準：現代模擬工具包括更複雜的物理詳細參數，而物理測試則產生更大的數據集，對於大數據分析的需求不斷增長。

統計校準的流程圖（如圖所示）展示了如何有效應對這些挑戰並提升模型的準確性。

統計校準的優勢

1.   處理全方位的不確定性
統計校準可處理模型中所有層面的不確定性，包括校準參數的不確定性。

2.   量化模型差異
校準後，統計校準方法能量化模型與觀測數據之間的差異，幫助辨識模型的不足之處並進行驗證。

3.   高效性與精確性
SmartUQ 的統計校準工具，能同時計算物理與模擬數據的差異，以及精確的校準參數。

SmartUQ 的模型校準功能

SmartUQ 的統計校準功能具備以下特點：

• 快速與準確
  能快速校準低維與高維模型，適用於單變量或多變量輸出，並支持高維輸入。
• 並行運行
  校準所需的模擬運行可平行執行，大幅減少所需時間。
• 優化設計
  提供多種實驗設計工具，提升校準精度與效能，例如最佳化物理與模擬實驗的結合，或根據現有數據集進行實驗點的合理布置。

SmartUQ 的模型校準工具，為用戶提供了一種簡單、高效且強大的方法，確保模擬模型的準確性與可靠性，幫助快速解決設計與分析問題！