अंतरिक्ष मानचित्रण

इंजीनियरिंग प्रणालियों के मॉडलिंग और डिजाइन अनुकूलन के लिए अंतरिक्ष मानचित्रण पद्धति की खोज पहली बार 1993 में जॉन बैंडलर द्वारा की गई थी। यह मॉडल निर्माण को गति देने और प्रणाली के गणितीय अनुकूलन को डिजाइन करने के लिए प्रासंगिक मौजूदा ज्ञान का उपयोग करता है। ज्ञान उपलब्ध होने पर सिस्टम से नई सत्यापन जानकारी के साथ अद्यतन किया जाता है।

अवधारणा
अंतरिक्ष मानचित्रण पद्धति एक अर्ध-वैश्विक फॉर्मूलेशन को नियोजित करती है जो विभिन्न जटिलताओं के साथी मोटे (आदर्श या कम-निष्ठा) और ठीक (व्यावहारिक या उच्च-निष्ठा) मॉडल को बुद्धिमानी से जोड़ती है। इंजीनियरिंग डिज़ाइन में, स्पेस मैपिंग एक बहुत तेज़ मोटे मॉडल को महंगे-से-गणना करने वाले ठीक मॉडल के साथ संरेखित करता है ताकि ठीक मॉडल के सीधे महंगे अनुकूलन से बचा जा सके। संरेखण या तो ऑफ-लाइन (मॉडल एन्हांसमेंट) या सरोगेट अपडेट (जैसे, आक्रामक स्पेस मैपिंग) के साथ ऑन-द-फ्लाई किया जा सकता है।

कार्यप्रणाली
प्रक्रिया के मूल में मॉडलों की एक जोड़ी है: एक पारंपरिक अनुकूलन दिनचर्या के साथ सीधे उपयोग करने के लिए बहुत सटीक लेकिन बहुत महंगा है, और एक काफी कम खर्चीला है और तदनुसार, कम सटीक है। उत्तरार्द्ध (फास्ट मॉडल) को सामान्यतः मोटे मॉडल (मोटे स्थान (संख्यात्मक विश्लेषण)) के रूप में जाना जाता है। पूर्व (धीमा मॉडल) को सामान्यतः ठीक मॉडल के रूप में संदर्भित किया जाता है। एक सत्यापन स्थान (वास्तविकता) ठीक मॉडल का प्रतिनिधित्व करता है, उदाहरण के लिए, एक उच्च-निष्ठा भौतिकी मॉडल। अनुकूलन स्थान, जहां पारंपरिक अनुकूलन किया जाता है, मोटे मॉडल (या सरोगेट मॉडल) को सम्मलित करता है, उदाहरण के लिए, कम-निष्ठा भौतिकी या ज्ञान मॉडल। स्पेस-मैपिंग डिज़ाइन ऑप्टिमाइज़ेशन चरण में, एक भविष्यवाणी या निष्पादन चरण होता है, जहाँ एक अनुकूलित मैप किए गए मोटे मॉडल (अद्यतन सरोगेट) के परिणाम सत्यापन के लिए ठीक मॉडल को सौंपे जाते हैं। सत्यापन प्रक्रिया के बाद, यदि डिज़ाइन विनिर्देश संतुष्ट नहीं हैं, तो प्रासंगिक डेटा को ऑप्टिमाइज़ेशन स्थान (प्रतिक्रिया) में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जहाँ मैपिंग-संवर्धित मोटे मॉडल या सरोगेट को पुनरावृत्त अनुकूलन प्रक्रिया के माध्यम से अपडेट किया जाता है (बढ़ाया, ठीक मॉडल के साथ फिर से जोड़ा जाता है)। पैरामीटर निष्कर्षण कहा जाता है। मैपिंग फॉर्मूलेशन में ही अंतर्ज्ञान सम्मलित होता है, जो इंजीनियर की तथाकथित समस्या का अनुभव करता है। विशेष रूप से, एग्रेसिव स्पेस मैपिंग (एएसएम) प्रक्रिया अनुभूति की प्रमुख विशेषताओं (किसी समस्या के लिए एक विशेषज्ञ का दृष्टिकोण) को प्रदर्शित करती है, और अक्सर इसे सरल संज्ञानात्मक शब्दों में चित्रित किया जाता है।

विकास
1993 में जॉन बैंडलर की अवधारणा के बाद, एल्गोरिदम ने ब्रॉयडेन अपडेट (आक्रामक अंतरिक्ष मानचित्रण) का उपयोग किया है, विश्वास क्षेत्रों, और कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क। विकास में निहित स्थान मानचित्रण सम्मलित है, जिसमें हम मोटे मॉडल और आउटपुट स्पेस मैपिंग में बदलने के लिए ऑप्टिमाइज़ेशन प्रक्रिया में उपयोग नहीं किए गए पूर्वनिर्धारित पैरामीटर की अनुमति देते हैं, जहां मॉडल की प्रतिक्रिया पर एक परिवर्तन लागू किया जाता है। 2004 का एक पेपर विकास और कार्यान्वयन के पहले दस वर्षों के बाद कला की स्थिति की समीक्षा करता है। ट्यूनिंग स्पेस मैपिंग एक तथाकथित ट्यूनिंग मॉडल का उपयोग करता है - ठीक मॉडल से आक्रामक रूप से निर्मित - साथ ही एक अंशांकन प्रक्रिया जो अनुकूलित ट्यूनिंग मॉडल मापदंडों के समायोजन को डिज़ाइन चर के प्रासंगिक अद्यतनों में अनुवादित करती है। स्पेस मैपिंग कॉन्सेप्ट को बड़े-सिग्नल मॉडल के लिए न्यूरल-बेस्ड स्पेस मैपिंग तक बढ़ाया गया है। नॉनलाइनियर सिस्टम माइक्रोवेव डिवाइसेस के लार्ज-सिग्नल सांख्यिकीय मॉडल स्पेस मैपिंग ध्वनि अभिसरण सिद्धांत द्वारा समर्थित है और दोष-सुधार दृष्टिकोण से संबंधित है।

2016 की अत्याधुनिक समीक्षा आक्रामक अंतरिक्ष मानचित्रण के लिए समर्पित है। यह विकास और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के दो दशकों तक फैला है। एक व्यापक 2021 समीक्षा पत्र आकाशवाणी आवृति और माइक्रोवेव डिजाइन ऑप्टिमाइजेशन के संदर्भ में स्पेस मैपिंग पर चर्चा करता है; इंजीनियरिंग सरोगेट मॉडल, फीचर-आधारित और अनुभूति-संचालित डिजाइन के संदर्भ में; और मशीन सीखने, अंतर्ज्ञान और मानव बुद्धि के संदर्भ में।

अंतरिक्ष मानचित्रण पद्धति का उपयोग प्रतिलोम समस्याओं को हल करने के लिए भी किया जा सकता है। सिद्ध तकनीकों में लीनियर इनवर्स स्पेस मैपिंग (एलआईएसएम) एल्गोरिथम सम्मलित है, साथ ही व्युत्क्रम अंतर (एसएम-आईडी) विधि के साथ अंतरिक्ष मानचित्रण।

श्रेणी
स्पेस मैपिंग ऑप्टिमाइज़ेशन सरोगेट-आधारित ऑप्टिमाइज़ेशन विधियों के वर्ग से संबंधित है, कहने का अर्थ यह है कि अनुकूलन पद्धतियाँ जो एक सरोगेट मॉडल पर निर्भर करती हैं।

अनुप्रयोग
स्पेस मैपिंग तकनीक को माइक्रोवेव और विद्युत चुंबकत्व डिज़ाइन, सिविल और मैकेनिकल एप्लिकेशन, अंतरिक्ष इंजिनीयरिंग और बायोमेडिकल रिसर्च सहित विभिन्न विषयों में लागू किया गया है। कुछ उदाहरण:


 * विमान विंग वक्रता का अनुकूलन
 * ऑटोमोटिव जिसमें क्रेश योग्यता डिजाइन।
 * ईईजी स्रोत विश्लेषण
 * हैंडसेट एंटीना अनुकूलन
 * माइक्रोवेव इंजीनियरिंग का डिजाइन केंद्रित
 * बहु-भौतिक मॉडलिंग का उपयोग करते हुए विद्युत मशीनों का डिजाइन
 * आंशिक अंतर समीकरण का नियंत्रण।
 * वॉयस कॉइल एक्ट्यूएटर डिज़ाइन
 * स्थानीय चुंबकीय गुणों का पुनर्निर्माण
 * आकार अनुकूलन
 * आरएफ और माइक्रोवेव फिल्टर का डिजाइन
 * विलंब संरचनाओं का अनुकूलन
 * बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स
 * सिग्नल की समग्रता
 * असैनिक अभियंत्रण

सिमुलेटर
स्पेस मैपिंग ऑप्टिमाइज़ेशन और मॉडलिंग प्रक्रियाओं में विभिन्न सिमुलेटर सम्मलित हो सकते हैं।
 * माइक्रोवेव और रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) क्षेत्र में
 * कुंजी दृष्टि उन्नत डिजाइन प्रणाली
 * कीसाइट गति
 * Ansys HFSS
 * सीएसटी माइक्रोवेव स्टूडियो
 * फेको
 * सॉनेट एम

सम्मेलन
अंतरिक्ष मानचित्रण की कला, विज्ञान और प्रौद्योगिकी पर तीन अंतर्राष्ट्रीय कार्यशालाओं ने महत्वपूर्ण रूप से ध्यान केंद्रित किया है।


 * इंजीनियरिंग ऑप्टिमाइजेशन के लिए सरोगेट मॉडलिंग और स्पेस मैपिंग पर पहली अंतर्राष्ट्रीय कार्यशाला (लिंगबी, डेनमार्क, नवंबर 2000)
 * इंजीनियरिंग ऑप्टिमाइजेशन के लिए सरोगेट मॉडलिंग और स्पेस मैपिंग पर दूसरी अंतर्राष्ट्रीय कार्यशाला (लिंगबी, डेनमार्क, नवंबर 2006)
 * इंजीनियरिंग ऑप्टिमाइजेशन के लिए सरोगेट मॉडलिंग और स्पेस मैपिंग पर तीसरी अंतर्राष्ट्रीय कार्यशाला (रेकजाविक, आइसलैंड, अगस्त 2012)

शब्दावली
स्पेस मैपिंग से जुड़ी शब्दावली का एक व्यापक स्पेक्ट्रम है: आदर्श मॉडल, मोटे मॉडल, मोटे स्थान, ठीक मॉडल, साथी मॉडल, सस्ता मॉडल, महंगा मॉडल, सरोगेट मॉडल, कम निष्ठा (रिज़ॉल्यूशन) मॉडल, उच्च निष्ठा (रिज़ॉल्यूशन) मॉडल, अनुभवजन्य मॉडल, सरलीकृत भौतिकी मॉडल, भौतिकी-आधारित मॉडल, अर्ध-वैश्विक मॉडल, भौतिक रूप से अभिव्यंजक मॉडल, परीक्षण के तहत उपकरण, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स-आधारित मॉडल, सिमुलेशन मॉडल, कम्प्यूटेशनल मॉडल, ट्यूनिंग मॉडल, अंशांकन मॉडल, सरोगेट मॉडल, सरोगेट अपडेट, मैप किए गए मोटे मॉडल, सरोगेट ऑप्टिमाइज़ेशन, पैरामीटर निष्कर्षण, लक्ष्य प्रतिक्रिया, ऑप्टिमाइज़ेशन स्थान, सत्यापन स्थान, न्यूरो-स्पेस मैपिंग, अंतर्निहित स्पेस मैपिंग, आउटपुट स्पेस मैपिंग, पोर्ट ट्यूनिंग, पूर्वविरूपण (डिज़ाइन विनिर्देशों का), कई गुना मैपिंग, दोष सुधार, मॉडल प्रबंधन, बहु -फिडेलिटी मॉडल, वेरिएबल फिडेलिटी/वैरिएबल कॉम्प्लेक्सिटी, मल्टीग्रिड विधि, मोटे ग्रिड, फाइन ग्रिड, सरोगेट-ड्रिवन, सिमुलेशन-ड्रिवन, मॉडल-ड्रिवन, फीचर-बेस्ड मॉडलिंग.

यह भी देखें
• Adaptive control

• Cognitive model

• Computational electromagnetics

• Computer-aided design

• Engineering optimization

• Finite element method

• Kriging

• Linear approximation

• Machine learning

• Mental model

• Mental rotation

• Mirror neuron

• Model-dependent realism

• Multiphysics

• Performance tuning

• Response surface methodology

• Semiconductor device modeling

• Spatial cognition

• Spatial memory

• Support vector machine

• Theory of mind