| 维度 | PINN / PIML | 代理模型(Surrogate) | 高斯过程(GP) |
|---|---|---|---|
| 数据需求 | 低(物理先验补偿) | 中高(依赖采样密度) | 低到中(天然小样本) |
| 可微物理约束 | 原生支持(方程残差) | 不支持(纯数据拟合) | 不直接(核函数隐式编码) |
| 外推能力 | 强(遵循守恒律) | 弱(插值为主) | 中(受核假设限制) |
| 不确定性量化 | 需额外方法 | 弱 | 原生(后验方差) |
| 训练/推断成本 | 中(PINN 训练较慢) | 低 | 高(矩阵求逆 O(n³)) |
| 适用规模 | 中高维 PDE 场 | 高维黑箱仿真 | 中小规模(<10⁴ 样本) |
实践中常组合:用 GP 做贝叶斯优化的采集函数,用 PIML 提供物理一致的代理,用传统代理承接高维仿真。SwarmLabs 将 PIML 作为默认预测引擎,并保留多保真度(multi-fidelity)先验以承接粗糙仿真数据。
两者都适合小样本,但目标不同:GP 提供原生不确定性量化,适合贝叶斯优化采集;PINN 借助物理先验在外推上更强。需要外推选 PINN,需要 UQ 选 GP。
不能。PIML 依赖显式方程作残差约束;若无方程,应改用传统代理模型或 GP,或先用符号回归从数据发现近似规律。
代理模型纯数据拟合,缺乏物理约束,外推能力差、可解释性弱,且在高维黑箱仿真外难以给出可靠不确定性。
SwarmLabs 以 PIML 为默认预测引擎(诚实物理预测),并支持多保真度先验承载粗糙仿真数据,必要时可切换代理/高斯过程策略。