"我們的每一個(gè)產(chǎn)品（導(dǎo)彈，戰(zhàn)斗機(jī)等），其突破性進(jìn)展都是在JMP的幫助下實(shí)現(xiàn)的。"——Dimitri Mavris 宇航系統(tǒng)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室（ASDL） 喬治亞科技中心總監(jiān)
通過交互分析找到關(guān)鍵因素(Exploring options interactively)
在NASA, 一些基于物理學(xué)的計(jì)算方法還不錯(cuò)，但是那些方法一來運(yùn)行費(fèi)用很昂貴，二來沒法在實(shí)時(shí)環(huán)境里面運(yùn)行。然而高效的研發(fā)要求人們必須工具實(shí)時(shí)（檢驗(yàn)或者生產(chǎn)）建模的結(jié)果作出快速?zèng)Q策。 那么Mavris的挑戰(zhàn)就是，他的團(tuán)隊(duì)如何通過交互分析找到關(guān)鍵因素呢？尤其當(dāng)運(yùn)行一個(gè)設(shè)計(jì)假設(shè)需要好幾個(gè)小時(shí)的時(shí)候？ 答案是：Surrogate Modeling(替代建模). 正如字面所揭示的那樣，替代建模可以描述昂貴的物理建模、專有數(shù)學(xué)模型以及高強(qiáng)度的模擬仿真。
替代建模實(shí)際上已經(jīng)成為ASDL在大型項(xiàng)目、保密項(xiàng)目中的標(biāo)準(zhǔn)溝通語言。如果工程師分析所有實(shí)時(shí)參數(shù)，那么所有供應(yīng)商和研發(fā)合作機(jī)構(gòu)就不得不彼此分享他們的專利/產(chǎn)權(quán)信息：而這些是大多數(shù)公司所不愿意提供的。這樣的背景下，替代建模是一個(gè)安全的共享信息的方法，同時(shí)又不必?fù)?dān)心關(guān)鍵信息泄漏：因?yàn)檫@些模型沒法被反向破解。
想象一下一個(gè)大型開發(fā)項(xiàng)目，政府投入了巨額資金，但是好多年過去了仍然沒有成品……這樣的研發(fā)最頭疼。 工程師不應(yīng)該被目前的參數(shù)所限制，而且，這些“當(dāng)前參數(shù)”很容易被生產(chǎn)線迅速更新，而變成“過期參數(shù)”。研發(fā)人員應(yīng)該更多使用變量而非常量去對(duì)產(chǎn)品的特性進(jìn)行考察。因此，變量的多少和變量的代表性對(duì)產(chǎn)品研發(fā)大有影響。 Mavris說，“通常我們需要處理的變量非常多。大量變量組成了巨大的數(shù)據(jù)集。JMP的替代建模方法可以輕易處理大批量數(shù)據(jù)，找到規(guī)律性的模型，大大加速了數(shù)據(jù)分析的效率”
采用過濾型蒙特卡洛(Filtered Monte Carlo in action)
ASDL的另一種重要的建模方式：過濾型蒙特卡洛。高級(jí)研究員Pat Biltgen演示了將JMP應(yīng)用于包括空襲飛行器和防空掩護(hù)在內(nèi)的軍事目標(biāo)模擬。這樣做的目的是了解武器系統(tǒng)是如何瞄準(zhǔn)目標(biāo)，成功系統(tǒng)的特質(zhì)又是如何。此項(xiàng)研究的技術(shù)核心問題是需要快速地執(zhí)行概率分析和將復(fù)雜的大型分析結(jié)果可視化可視化。
在替代建模的理念指導(dǎo)下，應(yīng)用基于物理學(xué)高度近似的設(shè)計(jì)工具能夠迅速地創(chuàng)建出要點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。替代建模還能夠使高速運(yùn)作的蒙特卡洛模擬幾乎同步進(jìn)行。這兩項(xiàng)技術(shù)的整合使基于能力的設(shè)計(jì)和技術(shù)探索成為可能。使用子系統(tǒng)層面的輸入?yún)?shù)的均勻分布，使得計(jì)劃設(shè)計(jì)方案在整個(gè)系統(tǒng)層面上的效率可以得到快速評(píng)估。 然后，通過添加最高層面的限制條件和識(shí)別系統(tǒng)、子系統(tǒng)等各層面的遺留方案，過濾型蒙特卡洛技術(shù)被用于“過濾”或減少成百上千的解決方案的數(shù)量。
現(xiàn)在，這個(gè)工作已從探索一個(gè)復(fù)雜的多維數(shù)學(xué)空間轉(zhuǎn)變?yōu)楸憬菘焖俚哪M數(shù)據(jù)庫查詢。即使存在數(shù)十萬級(jí)的點(diǎn)，工程師們也可以從各個(gè)方向用圖形的方式，如散點(diǎn)圖矩陣，觀察到所有的可能性。之后，他們開始處理這些點(diǎn)，選中合適的，排除不合適的，直到圈定點(diǎn)所組成的機(jī)會(huì)空間滿足他們的要求。
普通的描述一般至多只能在同一時(shí)刻展示三維變量，而過濾型蒙特卡洛展示了更多維度的機(jī)會(huì)。每一個(gè)點(diǎn)就象一個(gè)探針，沒有被現(xiàn)有限制條件排斥在外的各個(gè)保留點(diǎn)都會(huì)有進(jìn)一步的定義機(jī)會(huì)。這正是ASDL研發(fā)工程師們所追尋的功能。數(shù)據(jù)優(yōu)化只能找到一種解決方案，但過濾型蒙特卡洛會(huì)找到高度可行的整合方案。它會(huì)提供多種選擇，因?yàn)楫吘勾嬖诙喾N方式去實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
在這類研究中的另一項(xiàng)技術(shù)是曲面刻畫特征，它能夠生成一個(gè)三維“立方體”，演繹由替代模型捕獲的參數(shù)曲面。談起在空軍模擬中團(tuán)隊(duì)所展現(xiàn)的64種離散