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Modeling hierarchical spaces: a review and unified framework for surrogate-based architecture design

Saves, Paul und Hallé-Hannan, Edward und Bussemaker, Jasper und Diouane, Youssef und Bartoli, Nathalie (2026) Modeling hierarchical spaces: a review and unified framework for surrogate-based architecture design. Structural and Multidisciplinary Optimization, 69 (3). Springer. doi: 10.1007/s00158-026-04249-2. ISSN 1615-147X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1007/s00158-026-04249-2

Kurzfassung

Simulation-based problems involving mixed-variable inputs frequently feature domains that are hierarchical, conditional, heterogeneous, or tree-structured. These characteristics pose challenges for data representation, modeling, and optimization. This paper reviews extensive literature on these structured input spaces and proposes a unified framework that generalizes existing approaches. In this framework, input variables may be continuous, integer, or categorical. A variable is described as meta if its value governs the presence of other decreed variables, enabling the modeling of conditional and hierarchical structures. We further introduce the concept of partially decreed variables, whose activation depends on contextual conditions. To capture these inter-variable hierarchical relationships, we introduce design space graphs, combining principles from feature modeling and graph theory. This allows the definition of general hierarchical domains suitable for describing complex system architectures. Our framework defines hierarchical distances and kernels to enable surrogate modeling and optimization on hierarchical domains. We demonstrate its effectiveness on complex system design problems, including a neural network and a green-aircraft case study. Our methods are available in the open-source Surrogate Modeling Toolbox (SMT 2.0).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222968/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modeling hierarchical spaces: a review and unified framework for surrogate-based architecture design
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Saves, PaulNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-5889-2302NICHT SPEZIFIZIERT
Hallé-Hannan, EdwardNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0007-7354-8746NICHT SPEZIFIZIERT
Bussemaker, JasperJasper.Bussemaker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5421-6419NICHT SPEZIFIZIERT
Diouane, YoussefNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-6609-7330NICHT SPEZIFIZIERT
Bartoli, NathalieNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-6451-2203NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Februar 2026
Erschienen in:Structural and Multidisciplinary Optimization
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:69
DOI:10.1007/s00158-026-04249-2
Verlag:Springer
ISSN:1615-147X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:optimization design space graph hierarchical domain meta variables gaussian process
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Digitale Technologien
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt > Digitale Methoden der Systementwicklung
Hinterlegt von: Bussemaker, Jasper
Hinterlegt am:24 Feb 2026 12:19
Letzte Änderung:24 Feb 2026 12:19

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