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设计与创作

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更新于 10-15 23:33

技能介绍

用途:该技能提供 Python 环境下的实验设计(DOE)交互式专家指导,核心思路是先提问再推荐方法,而非直接套用某个设计。它会根据实验目标、能否序贯执行、单次实验成本、因子数量以及是否已有模型或数据,推荐合适的实验设计策略,以最大化每次实验的信息增益。

主要能力:覆盖经典 DOE(全因子、部分因子、Plackett-Burman、确定性筛选设计、中心复合设计、Box-Behnken、拉丁超立方)、贝叶斯优化(GP + Expected Improvement、Upper Confidence Bound)、模型驱动最优设计(D-optimal、A-optimal、T-optimal、KL-optimal,基于 Fisher 信息矩阵)、主动学习(不确定性采样)以及稳健参数设计(Taguchi)。技能内含决策树、快速参考表和按行业划分的常见模式(化工、材料、制药、制造、机器学习)。

使用方式:用户提出 DOE 需求后,技能先询问目标(筛选/优化/探索/模型判别/稳健性)、序贯或批量、实验成本、因子数、是否有先验模型或数据、因子约束与总预算,再给出推荐方案、备选方案、预计运行次数、工具建议和起步代码。随后生成设计矩阵、可视化、导出 CSV,运行实验后进行分析(ANOVA、回归、GP 更新、参数拟合)并据此决策。

工具与安装:经典 DOE 用 pyDOE3、dexpy;集成 RSM 用 pycse;贝叶斯优化用 scikit-optimize、ax-platform、BoTorch;主动学习用 modAL;高斯过程用 GPy 或 scikit-learn;分析用 statsmodels、scipy、scikit-learn。安装命令如 pip install pyDOE3、pip install pycse、pip install scikit-optimize、pip install modAL 等。

适用场景:昂贵实验的序贯优化、材料与药物发现、超参数调优、化学动力学参数估计、配方与工艺优化、质量改进等。

限制:资料未提供该技能的收费、价格、平台支持范围与效果保证;具体方法选择需结合实际问题判断,示例代码中的函数与数据需替换为真实实验内容。