AI for Chemical Engineers · Course 01화학공학자를 위한 AI 강의 · 첫 번째 과목
Surrogate Models for Process Decision-Making공정 의사결정을 위한 서로게이트 모델
From process prediction to optimization-compatible AI. Learn to build vector and sequence surrogates, examine physical consistency, and use trained models inside mathematical optimization.공정 예측에서 최적화에 활용할 수 있는 AI까지. 변수 벡터와 시계열 surrogate를 만들고, 물리적 일관성을 평가하며, 학습된 모델을 수리 최적화에 넣는 방법을 공부합니다.
Designed by Sunwoo Kim · Graduate entry · 8-week self-paced courseSunwoo Kim 설계 · 화학공학 대학원 입문 · 8주 자율 학습 과정
What this course asks이 과목에서 다루는 질문
If a model predicts a process well, when can it also support good operating decisions? We study prediction error, physical constraints, formulation equivalence, and decision quality as separate properties that must be checked together.공정을 잘 예측하는 모델은 언제 좋은 운전 결정을 돕는가? 예측 오차, 물리 제약, formulation의 동치성, 의사결정 품질을 각각 평가하고 그 관계를 살펴봅니다.
Prerequisites: basic Python, calculus, linear algebra, and material balances. LP/MILP, convexity, and KKT are introduced as needed. Current materials: syllabus and Week 1. Later weeks will be released as they are completed.선수 지식은 Python 기초, 미적분, 선형대수, 물질수지입니다. LP/MILP, convexity, KKT는 필요한 시점에 설명합니다. 현재 syllabus와 1주차 자료를 공개했으며, 이후 자료는 완성되는 대로 추가합니다.
Weekly materials주차별 학습자료
Week 11주차
Variables, units, operating domains, data splits, optimization, and simulator revalidation.변수·단위·운전 영역, 데이터 분할, 최적화 문제, 공정 모델 재검증.
Available: notes, PDFs, notebook, and Python lab →공개: 강의 노트·PDF·notebook·Python 실습 →
Week 22주차
Steady-state vector-to-vector surrogates정상상태 vector-to-vector surrogate
Multi-output MLPs, scaling, sampling, output errors, and balance residuals.다출력 MLP, scaling, sampling, 출력별 오차와 수지 residual.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중
Week 33주차
Dynamic sequence-to-sequence surrogates동적 sequence-to-sequence surrogate
Window MLPs, state transitions, RNN/LSTM, direct prediction, rollout, and trajectory splits.Window MLP, 상태전이, RNN/LSTM, direct prediction, rollout, 궤적 단위 분할.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중
Week 44주차
Physics-informed learning and KKT-hPINNPhysics-informed learning과 KKT-hPINN
Residual losses, automatic differentiation, linear equality projection, KKT derivation, and rank conditions.Residual loss, 자동미분, 선형 등식 projection, KKT 유도와 rank 조건.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중
Week 55주차
Exact MILP embedding of ReLU networksReLU 신경망의 exact MILP embedding
Network graphs, binary variables, Big-M derivation, valid activation bounds, and scaling.신경망 graph, binary variable, Big-M 유도, 유효한 activation bounds와 scaling.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중
Week 66주차
Embedding in practice: bounds, OMLT, and horizonsEmbedding 실무: bounds, OMLT, horizon
Bound tightening, LP relaxations, MIP gaps, OMLT, affine projection layers, and finite-horizon ReLU models.Bound tightening, LP relaxation, MIP gap, OMLT, affine projection layer와 유한 horizon ReLU 모델.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중
Week 77주차
ICNN/PICNN and conditional LP reformulationICNN/PICNN과 조건부 LP reformulation
Convexity conditions, epigraphs, fixed context, constraint direction, and equality counterexamples.Convexity 조건, epigraph, 고정 context, 제약 방향과 등식 반례.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중
Week 88주차
A complete process decision workflow공정 의사결정 전체 workflow
Decision-point errors, extrapolation, feasibility, economic performance, simulator rechecks, and targeted data collection.의사결정 지점 오차, extrapolation, feasibility, 경제성, 공정 모델 재검증과 데이터 추가.
Planned · materials in preparation강의 계획 · 자료 준비 중