20、设计优化工具中的概念形成

设计优化工具中的概念形成

1. 引言

设计优化旨在识别满足设计目标且符合设计约束的最优设计方案。这一过程涉及一些知识密集且易出错的任务，如问题表述、算法选择以及使用启发式方法提高优化效率等。许多设计优化工具专注于收集各种数学规划算法，并为用户提供使用这些算法解决设计问题的途径。例如，Matlab Optimization Toolbox 3.0 包含了线性规划、二次规划、非线性优化和非线性最小二乘法等多种功能。

然而，选择合适的优化器成为设计优化过程中的瓶颈，因为解决一个设计优化问题所涉及的优化周期数量会影响效率。设计师通常依靠经验来完成这项任务，但这种手动过程存在局限性，可能导致次优设计方案，从而产生低效设计。为了提高效率，基于知识的设计优化系统被开发出来，但这些系统仅基于预定义的知识对设计变量做出反应，无法充分应对设计过程的动态变化。

本文的目标是构建一个能够捕捉设计工具使用知识的计算模型，以帮助工具的未来使用。具体来说，我们介绍了一种使用情境化代理（situated agent）包裹设计优化工具的方法，并通过代理、设计问题和工具使用之间的交互来构建概念。

2. 概念形成

2.1 情境化概念形成

情境性（Situatedness）涉及上下文、观察者的经验以及它们之间的相互作用。情境性认为“你在做事情时所处的位置很重要”。概念形成过程可以看作是代理对其经验进行时间排序的方式，这被称为概念协调（conceptual coordination）。

一个概念通常是由先前发生的分类（C1）与当前活跃的分类（C2）相关联而形成的。例如，在图 1 所示的情境化概念学习过程中，感知类别 C1 对感官组织进