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机器学习辅助实验优化工程

共计 30 章节
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01
实验优化工程的问题定义与机器学习角色
目标=明确实验优化中的目标变量 · 决策变量 · 约束条件与噪声来源
实验优化工程的问…机器学习角色
02
实验数据的结构化采集与预处理
目标=针对实验记录 · 传感器数据 · 仿真输出等多源异构数据
实验数据的结构化…预处理
03
实验优化中的特征工程与描述符构建
目标=从物理量 · 工艺参数 · 材料组成和操作条件中提取有效特征
实验优化特征工程
04
代理模型选型与实验优化场景匹配
目标=对比高斯过程 · 随机森林 · 梯度提升树
代理模型选型实验优化场景匹配
05
高斯过程回归与不确定性量化
目标=深入讲解高斯过程核函数 · 均值函数 · 超参数优化与预测方差
高斯过程回归不确定性量化
06
贝叶斯优化框架与采集函数
目标=介绍贝叶斯优化的序列决策机制 · 推导期望改进 · 改进概率
贝叶斯优化框架采集函数
07
批量实验与并行贝叶斯优化
目标=针对实验通量受限或可并行执行的… · 讨论批量采集策略 · 局部惩罚
批量实验并行贝叶斯优化
08
多目标实验优化的帕累托前沿学习
目标=处理同时优化多个冲突指标（如产… · 强度与韧性）的实验问题 · 使用帕累托前沿建模
多目标实验优化的…目标=处理同时优…
09
约束条件下的实验优化
目标=将安全边界 · 成本限制 · 工艺可行域等约束纳入优化过程
约束条件下的实验…目标=将安全边界
10
实验优化中的主动学习与实验点选择
目标=以最小实验代价获取最大信息为目… · 讲解基于不确定性 · 密度和模型分歧的主动学习策略
实验优化主动学习
11
实验设计方法与机器学习的融合
目标=对比经典实验设计（全因子 · 部分因子 · 响应曲面
实验设计方法机器学习的融合
12
实验噪声、重复性与模型鲁棒性
目标=分析实验测量误差 · 批次效应和随机波动对代理模型的影响 · 介绍噪声建模
实验噪声重复性
13
高维实验空间的降维与嵌入
目标=面对配方 · 工艺参数或基因序列等高维实验变量 · 使用主成分分析
高维实验空间的降…嵌入
14
基于机器学习的实验优化中的迁移学习
目标=当实验条件 · 设备或材料体系发生变化时 · 利用源域实验数据辅助目标域建模
基于机器学习的实…迁移学习
15
多保真度实验优化
目标=结合低成本粗略实验与高成本精确… · 使用多保真度高斯过程 · 协同克里金和保真度选择策略
多保真度实验优化目标=结合低成本…
16
实验优化中的强化学习视角
目标=将序列实验决策建模为马尔可夫决… · 讨论策略梯度 · Q 学习和基于模型的强化学习在实验优…
实验优化强化学习视角
17
机器学习辅助的实验优化在材料科学中的应用
目标=以合金设计 · 催化剂筛选或电池材料开发为例 · 完成从实验数据整理
机器学习辅助的实…材料科学
18
机器学习辅助的实验优化在化学与制药中的应用
目标=面向反应条件优化 · 配方开发和结晶过程 · 构建产率或纯度预测模型
机器学习辅助的实…化学
19
机器学习辅助的实验优化在生物与农业实验中的应用
目标=针对发酵条件 · 培养基组分或田间试验 · 处理生物变异和批次效应
机器学习辅助的实…生物
20
机器学习辅助的实验优化在工程系统调参中的应用
目标=以增材制造 · 注塑成型或焊接工艺为例 · 优化工艺参数组合
机器学习辅助的实…工程系统调参
21
实验优化中的可解释机器学习与知识发现
目标=使用 SHAP · 部分依赖图 · 累积局部效应和符号回归解释代理模型
实验优化可解释机器学习
22
实验优化流程的自动化与实验平台集成
目标=讨论机器学习模型与实验设备 · 实验室信息管理系统和自动化平台的接口… · 实现数据采集
实验优化流程的自…实验平台集成
23
实验优化中的软件工具与框架
目标=介绍 BoTorch · Ax · Optuna
实验优化软件工具
24
实验优化中的评估指标与基准测试
目标=定义简单遗憾 · 推理遗憾 · 超体积
实验优化评估指标
25
实验优化中的不确定性传播与风险决策
目标=分析输入不确定性 · 模型不确定性和实验噪声的传播路径 · 使用蒙特卡洛模拟和鲁棒优化方法支持风…
实验优化不确定性传播
26
实验优化中的成本敏感与资源分配
目标=在实验预算 · 时间和人力受限的条件下 · 建立成本模型
实验优化成本敏感
27
实验优化中的动态环境与在线学习
目标=当实验条件随时间漂移或系统状态… · 使用在线高斯过程 · 滑动窗口和遗忘因子更新模型
实验优化动态环境
28
实验优化中的混合变量与类别变量处理
目标=针对连续 · 离散 · 类别和有序变量混合的实验空间
实验优化混合变量
29
实验优化项目的完整实战
目标=从问题定义 · 数据采集 · 模型构建
实验优化项目的完…目标=从问题定义
30
实验优化工程的前沿趋势与伦理考量
目标=讨论自动化实验 · 自驱动实验室 · 基础模型辅助实验设计等前沿方向
实验优化工程的前…伦理考量