Surrogate-Based Modeling and Optimization: Applications in Engineering

طراحی مهندسی معاصر به شدت بر اساس شبیه سازی های کامپیوتری است. شبیه‌سازی‌های دقیق و با وفاداری بالا نه تنها برای تأیید طراحی، بلکه مهم‌تر از آن، برای تنظیم پارامترهای سیستم به‌منظور برآورده کردن الزامات عملکرد داده‌شده استفاده می‌شوند. متأسفانه، شبیه‌سازی‌های دقیق اغلب از نظر محاسباتی بسیار پرهزینه هستند و زمان‌های ارزیابی به اندازه ساعت‌ها یا حتی روزها در هر طراحی می‌رسد و اتوماسیون طراحی با استفاده از روش‌های مرسوم را غیرعملی می‌سازد. این و سایر مشکلات را می توان با توسعه و به کارگیری جانشین هایی که به طور قابل اعتمادی مدل گران قیمت و مبتنی بر شبیه سازی سیستم یا دستگاه مورد علاقه را نشان می دهند، کاهش داد، اما از نظر تحلیلی بسیار منطقی تر و قابل حل تر هستند.

این جلد شامل تکنیک‌های مدل‌سازی و بهینه‌سازی مبتنی بر جانشین و کاربردهای آن‌ها برای حل مشکلات طراحی مهندسی دشوار و گران قیمت است. این مقاله با ارائه مفاهیم و فرمول‌های اساسی الگوی مدل‌سازی و بهینه‌سازی مبتنی بر جایگزین آغاز می‌شود و سپس تکنیک‌های مدل‌سازی مربوطه، الگوریتم‌های بهینه‌سازی و رویه‌های طراحی، و همچنین پیشرفت‌های پیشرفته را مورد بحث قرار می‌دهد. فصل ها با مفاهیم و فرمول های اساسی همراه با کاربردها و مثال ها همراه هستند. این کتاب برای محققان مهندسی و ریاضیات مفید خواهد بود، به ویژه کسانی که از شبیه سازی های محاسباتی سنگین در کار طراحی خود استفاده می کنند.

Contemporary engineering design is heavily based on computer simulations. Accurate, high-fidelity simulations are used not only for design verification but, even more importantly, to adjust parameters of the system to have it meet given performance requirements. Unfortunately, accurate simulations are often computationally very expensive with evaluation times as long as hours or even days per design, making design automation using conventional methods impractical. These and other problems can be alleviated by the development and employment of so-called surrogates that reliably represent the expensive, simulation-based model of the system or device of interest but they are much more reasonable and analytically tractable.

This volume features surrogate-based modeling and optimization techniques, and their applications for solving difficult and computationally expensive engineering design problems. It begins by presenting the basic concepts and formulations of the surrogate-based modeling and optimization paradigm and then discusses relevant modeling techniques, optimization algorithms and design procedures, as well as state-of-the-art developments. The chapters are self-contained with basic concepts and formulations along with applications and examples. The book will be useful to researchers in engineering and mathematics, in particular those who employ computationally heavy simulations in their design work.