史丹佛團隊突破性發現：用「聰明資料」讓模擬運算快又準

史丹佛大學研究團隊近日發表一項創新技術，透過精選高品質資料點並去除冗餘資訊，能大幅加速複雜模擬運算。這項突破將徹底改變從飛機認證到氣候建模等多個領域的作業流程。

無論是觀察流體力學模擬、依賴氣象模型預測颱風路徑，或是觀看飛行模擬器測試造價數十億美元的虛擬噴射機設計，這些運算背後的數學複雜度都令人難以想像。即便使用最先進的超級電腦，完成這些計算往往需要耗時數天。

該團隊開發的新方法不僅能加快建模速度，還能獲得更好的結果。關鍵在於採用創新資料採集策略──減少資料量但提高品質，同時消除拖累傳統方法的冗餘資訊。航太工程博士生Joshua Ott解釋：「這項研究的核心發現是，只要聰明地選擇採集哪些資料，就能大幅減少建構複雜系統精確模型所需的資料量。」

共同作者Mykel Kochenderfer教授進一步說明：「我們開發的新方法能有效學習複雜系統的行為模式，像是飛機、天氣或金融市場，透過採集精準定位的資料來達成目標。」

研究團隊將龐大難題分解成一系列較小、較易解決的近似問題。Ott表示：「雖然這種建模方式在技術上不如完整最佳化精確，但我們能快速反覆運算，逐步逼近最佳解。」

團隊在三個截然不同的模擬環境中驗證此方法。Ott舉例說明：「飛機模擬通常只需計算20個維度，但流體模擬可能需要處理超過5萬個輸入引數。」實驗包含流體流過旋轉圓柱體的超複雜運算，以及僅用四個控制引數（節流閥開度、升降舵、副翼和方向舵偏轉）模擬F-16戰機飛行。

為證明其實用性，團隊將方法整合至飛行員訓練用的X-Plane模擬器，成功展示在塞斯納172飛機上的即時應用。電機工程系教授Stephen Boyd強調：「這個案例特別展示了我們的方法在需要即時適應控制策略情境中的實際應用價值。」

這項技術可望大幅縮短新飛機設計的認證時程，降低航空公司和乘客成本；也能應用於氣候系統，改善氣候預測精度。團隊下一步將與空軍試飛學校合作，把技術應用於T-38噴射教練機的即時測試，為整個航空產業的飛試認證流程開創新局。

Ott充滿期待地表示：「T-38比塞斯納172快得多。若能成功展示即時運算能力，將為飛測認證流程帶來革命性突破。我們正努力兼顧傳統方法的精確度和新方法的速度，這會是個有趣的挑戰！」

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