การทำแผนที่อวกาศ

ระเบียบ วิธี สร้างแผนที่พื้นที่สำหรับการสร้างแบบจำลองและการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบระบบวิศวกรรมนั้นถูกค้นพบครั้งแรกโดยจอห์น แบนด์เลอร์ในปี 1993 โดยใช้ความรู้ที่มีอยู่แล้วที่เกี่ยวข้องเพื่อเร่งความเร็วในการสร้างแบบจำลองและการเพิ่มประสิทธิภาพ การออกแบบ ของระบบ ความรู้ดังกล่าวจะได้รับการปรับปรุงด้วยข้อมูลการตรวจสอบความถูกต้องใหม่จากระบบเมื่อมีข้อมูลพร้อมใช้งาน

ระเบียบวิธีสร้างแผนที่พื้นที่ใช้สูตร "กึ่งทั่วโลก" ที่เชื่อมโยงแบบจำลอง "หยาบ" (ในอุดมคติหรือความแม่นยำต่ำ) และแบบจำลอง "ละเอียด" (เชิงปฏิบัติหรือความแม่นยำสูง) ที่มีความซับซ้อนต่างกันอย่างชาญฉลาด ในการออกแบบทางวิศวกรรม การสร้างแผนที่พื้นที่จะปรับแบบจำลองหยาบที่ประมวลผลได้อย่างรวดเร็วให้สอดคล้องกับแบบจำลองละเอียดที่ใช้เวลาในการคำนวณสูง เพื่อหลีกเลี่ยงการปรับแต่งแบบจำลองละเอียดโดยตรงซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง การปรับให้สอดคล้องกันสามารถทำได้ทั้งแบบออฟไลน์ (การปรับปรุงแบบจำลอง) หรือแบบเรียลไทม์ด้วยการอัปเดตแบบจำลองทดแทน (เช่น การสร้างแผนที่พื้นที่แบบเชิงรุก)

หัวใจสำคัญของกระบวนการนี้คือแบบจำลองสองแบบ: แบบแรกมีความแม่นยำสูงแต่มีราคาแพงเกินกว่าจะนำไปใช้โดยตรงกับวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพแบบดั้งเดิม และแบบที่สองมีราคาถูกกว่ามากและมีความแม่นยำน้อยกว่า แบบจำลองหลัง (แบบจำลองเร็ว) มักเรียกว่าแบบจำลอง "หยาบ" ( พื้นที่หยาบ ) ส่วนแบบจำลองแรก (แบบจำลองช้า) มักเรียกว่าแบบจำลอง "ละเอียด" พื้นที่ตรวจสอบความถูกต้อง ("ความเป็นจริง") แทนแบบจำลองละเอียด เช่น แบบจำลองทางฟิสิกส์ที่มีความแม่นยำสูง พื้นที่เพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นที่ที่ดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพแบบดั้งเดิมนั้นรวมเอาแบบจำลองหยาบ (หรือแบบจำลองตัวแทน ) ไว้ด้วย เช่น แบบจำลองทางฟิสิกส์ที่มีความแม่นยำต่ำหรือแบบจำลอง "ความรู้" ในขั้นตอนการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโดยการแมปพื้นที่ จะมีขั้นตอนการทำนายหรือ "การดำเนินการ" ซึ่งผลลัพธ์ของ "แบบจำลองหยาบที่แมปแล้ว" ที่ได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพ (ตัวแทนที่ได้รับการปรับปรุง) จะถูกกำหนดให้กับแบบจำลองละเอียดเพื่อตรวจสอบความถูกต้อง หลังจากกระบวนการตรวจสอบความถูกต้อง หากข้อกำหนดการออกแบบไม่เป็นไปตามที่กำหนด ข้อมูลที่เกี่ยวข้องจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นที่การเพิ่มประสิทธิภาพ (" การป้อนกลับ ") ซึ่งแบบจำลองหยาบหรือตัวแทนที่เสริมด้วยการแมปจะได้รับการอัปเดต (ปรับปรุง ปรับแนวใหม่ให้สอดคล้องกับแบบจำลองละเอียด) ผ่านกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพแบบวนซ้ำที่เรียกว่า "การสกัดพารามิเตอร์" สูตรการแมปเองนั้นรวมถึง "สัญชาตญาณ" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า "ความรู้สึก" ของวิศวกรที่มีต่อปัญหา^{[ 1 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระบวนการ Aggressive Space Mapping (ASM) แสดงลักษณะสำคัญของการรับรู้ (แนวทางของผู้เชี่ยวชาญต่อปัญหา) และมักจะแสดงให้เห็นในแง่ของการรับรู้แบบง่ายๆ

ตามแนวคิดของJohn Bandler ในปี 1993 ^{[ 1 ] [ 2 ]}อัลกอริทึมได้ใช้การอัปเดต Broyden (การแมปพื้นที่แบบก้าวร้าว) ^{[ 3 ]}พื้นที่ความเชื่อมั่น^{[ 4 ]}และเครือข่ายประสาทเทียม [ ^{5 ] การ}พัฒนาต่างๆ รวมถึงการแมปพื้นที่โดยปริยาย^{[ 6 ]}ซึ่งเราอนุญาตให้พารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งไม่ได้ใช้ในกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในแบบจำลองหยาบ และการแมปพื้นที่เอาต์พุต ซึ่งมีการนำการแปลงไปใช้กับการตอบสนองของแบบจำลอง บทความในปี 2004 ได้ทบทวนสถานะของศิลปะหลังจากสิบปีแรกของการพัฒนาและการใช้งาน^{[ 7 ]}การแมปพื้นที่การปรับแต่ง^{[ 8 ]}ใช้สิ่งที่เรียกว่าแบบจำลองการปรับแต่ง ซึ่งสร้างขึ้นจากแบบจำลองละเอียดแบบรุกราน เช่นเดียวกับกระบวนการสอบเทียบที่แปลการปรับพารามิเตอร์แบบจำลองการปรับแต่งที่เหมาะสมที่สุดให้เป็นการอัปเดตที่เกี่ยวข้องของตัวแปรการออกแบบ แนวคิดการแมปพื้นที่ได้รับการขยายไปสู่การแมปพื้นที่แบบอิงประสาทสำหรับการสร้างแบบจำลองทางสถิติสัญญาณขนาดใหญ่ ของอุปกรณ์ไมโครเวฟแบบไม่เชิงเส้น^{[ 9 ] [ 10 ]}การแมปพื้นที่ได้รับการสนับสนุนโดยทฤษฎีการบรรจบกันของเสียงและเกี่ยวข้องกับแนวทางการแก้ไขข้อบกพร่อง^{[ 11 ]}

บทวิจารณ์ที่ทันสมัยในปี 2016 มุ่งเน้นไปที่การทำแผนที่อวกาศเชิงรุก^{[ 12 ]}ครอบคลุมการพัฒนาและการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมเป็นเวลาสองทศวรรษ บทความวิจารณ์ที่ครอบคลุมในปี 2021 ^{[ 13 ]}กล่าวถึงการทำแผนที่อวกาศในบริบทของ การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ ความถี่วิทยุและไมโครเวฟในบริบทของแบบจำลองตัวแทนทาง วิศวกรรม การออกแบบตามคุณลักษณะ และการออกแบบที่ขับเคลื่อนด้วยการรับรู้ และในบริบทของ การเรียนรู้ ของเครื่องสัญชาตญาณและสติปัญญาของมนุษย์

ระเบียบวิธีแมปพื้นที่ยังสามารถใช้ในการแก้ปัญหาผกผันได้ อีก ด้วย เทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ได้แก่ อัลกอริทึมการแมปพื้นที่ผกผันเชิงเส้น (LISM) ^{[ 14 ]}รวมถึงวิธีการแมปพื้นที่ด้วยความแตกต่างผกผัน (SM-ID) ^{[ 15 ]}

การเพิ่มประสิทธิภาพการแมปพื้นที่จัดอยู่ในกลุ่มของวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพแบบใช้ตัวแทน^{[ 16 ]}กล่าวคือ วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพที่อาศัยแบบจำลองตัวแทน

เทคนิคการทำแผนที่พื้นที่ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขา รวมถึงการออกแบบไมโครเวฟและแม่เหล็กไฟฟ้าการใช้งานทางด้านโยธาและเครื่องกลวิศวกรรมการบินและอวกาศและการวิจัยทางการแพทย์ ตัวอย่างเช่น:

• การเพิ่มประสิทธิภาพความโค้งของปีกเครื่องบิน^{[ 17 ]}
• การออกแบบความทนทานต่อการชนของรถยนต์^{[ 18 ] [ 19 ]}
• การวิเคราะห์แหล่งกำเนิดEEG ^{[ 20 ] [ 21 ]}
• การเพิ่มประสิทธิภาพเสาอากาศมือถือ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}
• การออกแบบศูนย์กลางของวงจรไมโครเวฟ^{[ 25 ]}
• การออกแบบเครื่องจักรไฟฟ้าโดยใช้แบบจำลองทางกายภาพหลายแบบ^{[ 26 ]}
• การควบคุมสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย^{[ 27 ]}
• การออกแบบแอคทูเอเตอร์คอยล์เสียง^{[ 28 ]}
• การสร้างคุณสมบัติแม่เหล็กท้องถิ่นขึ้นใหม่^{[ 29 ]}
• การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง^{[ 30 ]}
• การออกแบบตัวกรองไมโครเวฟและมัลติเพล็กเซอร์^{[ 31 ] [ 32 ]}
• การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างการหน่วงเวลา^{[ 33 ]}
• อิเล็กทรอนิกส์กำลัง^{[ 34 ] [ 35 ]}
• ความสมบูรณ์ของสัญญาณ^{[ 36 ]}
• วิศวกรรมโยธา^{[ 37 ]}

สามารถใช้โปรแกรมจำลองต่างๆ ในกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพและการสร้างแบบจำลองแผนที่พื้นที่ได้

• ใน ย่าน ไมโครเวฟและคลื่นความถี่วิทยุ (RF)
  • Keysight ADS [1]
  • คีย์ไซท์โมเมนตัม[2]
  • Ansys HFSS [3]
  • สตูดิโอไมโครเวฟ CST [4]
  • เฟโก[5]
  • โซเน็ตem [6]

การประชุมเชิงปฏิบัติการระดับนานาชาติสามครั้งได้ให้ความสำคัญอย่างมากกับศิลปะ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีของการทำแผนที่อวกาศ

• การประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งแรกเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองทดแทนและการทำแผนที่เชิงพื้นที่เพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพทางวิศวกรรม (ลินบี ประเทศเดนมาร์ก พฤศจิกายน 2000)
• การประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งที่ 2 ว่าด้วยการสร้างแบบจำลองทดแทนและการทำแผนที่เชิงพื้นที่เพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพทางวิศวกรรม (ลินบี ประเทศเดนมาร์ก พฤศจิกายน 2549)
• การประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งที่ 3 ว่าด้วยการสร้างแบบจำลองทดแทนและการทำแผนที่เชิงพื้นที่เพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพทางวิศวกรรม (เรคยาวิก ประเทศไอซ์แลนด์ สิงหาคม 2555)

มีคำศัพท์มากมายที่เกี่ยวข้องกับการทำแผนที่พื้นที่ ได้แก่: แบบจำลองในอุดมคติ, แบบจำลองหยาบ, พื้นที่หยาบ, แบบจำลองละเอียด, แบบจำลองคู่ขนาน, แบบจำลองราคาถูก, แบบจำลองราคาแพง, แบบ จำลองทดแทน , แบบจำลองความแม่นยำต่ำ (ความละเอียด), แบบจำลองความแม่นยำสูง (ความละเอียดสูง), แบบจำลองเชิงประจักษ์, แบบจำลองฟิสิกส์แบบง่าย, แบบจำลองที่อิงตามฟิสิกส์, แบบจำลองกึ่งทั่วโลก, แบบจำลองที่แสดงออกทางกายภาพ, อุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ, แบบจำลองที่อิงตามแม่เหล็กไฟฟ้า, แบบจำลองการจำลอง , แบบจำลองการคำนวณ, แบบจำลองการปรับแต่ง, แบบจำลองการสอบเทียบ, แบบจำลองทดแทน, การอัปเดตแบบจำลองทดแทน, แบบจำลองหยาบที่ทำแผนที่, การเพิ่มประสิทธิภาพแบบจำลองทดแทน, การสกัดพารามิเตอร์, การตอบสนองเป้าหมาย, พื้นที่การเพิ่มประสิทธิภาพ, พื้นที่การตรวจสอบความถูกต้อง, การทำแผนที่พื้นที่ประสาท, การทำแผนที่พื้นที่โดยปริยาย, การทำแผนที่พื้นที่เอาต์พุต, การปรับแต่งพอร์ต, การบิดเบือนล่วงหน้า (ของข้อกำหนดการออกแบบ), การทำแผนที่แมนิโฟลด์, การแก้ไขข้อบกพร่อง, การจัดการแบบจำลอง, แบบจำลองหลายความแม่นยำ, ความแม่นยำแปรผัน/ความซับซ้อนแปรผัน, วิธีมัลติกริด , กริดหยาบ, กริดละเอียด, ขับเคลื่อนด้วยแบบจำลองทดแทน, ขับเคลื่อนด้วยการจำลอง การสร้างแบบจำลองโดยใช้แบบจำลองและคุณลักษณะ