据美国DARPA网站2017年5月17日刊文，在设计复杂的军事系统(如新型航空航天器和发动机)时，计算模型和仿真可以有助于降低开发成本和时间。然而，为了容纳可能影响预测精度的各种不同因素，真实的、高保真的模型需要大量的计算能力。为减轻这种计算成本，研究人员经常使用简化模型，但这些模型包含了假设、歧义、不完整信息、和不可预测变化的输入。当这些不确定性在复杂系统中相互影响时，这个问题就更加严重。因此，工程师通常依靠大量的测试来验证其建模结果，这是个设计、测试、验证、重新设计、重新测试、重新验证的重复过程，会延长开发周期、并显著增加成本。
DARPA的“物理系统中不确定性量化使能”(EQUiPS)项目近期在解决这个问题方面取得了一些重要进展，开发一些用于解决与多变量大系统相关的挑战的了数学工具和方法，并对建模和设计过程每个步骤中的不确定性进行了解释。
该项目正在推动不确定性量化领域(UQ)的发展，重点集中在预测精度的估算方法。使用先进的UQ工具，设计人员可以更好地了解追求某些设计所涉及的风险。随着这些信息的出现，新的复杂军用车辆、船舶、航空和航天器设计可在原型建造和测试前即可按预期的方式进行运行。很多时候，当系统正在处于开发中时，模型将会由于数据缺失、或与系统运行条件相关的信息不完整而被证实不够充分。这些不确定性导致很难预测系统如何进行响应、或预测设计师对设计的合理性具有多大的信心。虽然先进的计算工具和改进的测试台(如特殊风洞或海洋仿真设备)使工程师能够对现有系统的设计进行开发和测试，但是对于采用完全不同理念的新设计就无法进行物理建模。例如，速度超过20000km/h的高超声飞行器或超过190km/h的船只就具有许多不确定的参数，因此需要UQ方法来帮助产生更好的设计。
DARPA项目经理Fariba Fahroo说：“通过EQUiPS，我们正在彻底改变我们建模和模拟物理世界、工程系统的方式。我们的目标是使UQ成为仿真和建模中易于处理的部分，即使是最复杂的设计问题。我们正在开发的数学工具可广泛用于包括新的航空航天结构和前沿集成电路在内的多个领域。”
EQUiPS项目2015年启动，目前第一阶段已经结束，并成功用于处理先进海运船舶和高超声速飞行器发动机尾喷口性能预测中涉及的不确定性。
由布朗大学领导一组EQUiPS项目研究团队正在为所谓的“不确定设计”(DUU)开发理论基础。DUU旨在简化非常规防御系统的设计过程，这其中涉及的参数或系统特征的数以千计，设计中需要考虑到不确定的操作条件、行为尚未被完全理解的新材料、以及相关性尚未确定的制造缺陷等。该团队一直在设计一种非常规的水翼水面艇，在平静的海域的速度可超过190km/h,在极端海域亦可达到95km/h的速度。目前并不存在与这类船只或其水翼设计相关的历史数据，不确定性因素数量空前，工程师需要一个可以解释这些不确定性的模型。通过EQUiPS项目开发的框架，该团队能够查看整个设计过程，利用不同的模型不仅可提供最佳设计候选，而且还可提供所有其他可能的设计、并预测结果。
Fahroo说：“设计这种船舶的关键之一是与超空泡水翼-结构部件相关的复杂物理学，用于实现最佳的升阻比。即使最简单的超空泡水翼也几乎没有相关的试验数据，同时解决围绕3-D复杂结构的紊流多相流在计算上是个巨大挑战。基于EQUiPS研究发展的多维逼真度模拟和基于风险优化的新概念，已经降低了仿真和优化成本的数量级。”
美国麻省理工学院、弗吉尼亚理工学院、加州大学圣克鲁斯分校和海军研究生院目前正在与布朗大学就水翼艇设计进行合作。
斯坦福大学的另一个EQUiPS项目研究团队正在使用EQUiPS方法，研究优化超声速喷气发动机尾喷口的设计，以确保最大的推力效率。当前先进的喷嘴设计实践不能考虑到所涉及的如此多的变量，包括使用条件和喷嘴特性、以及与这些变量相关的不确定性。基于一个与实际飞机发动机相似的模型，研究人员使用新的数学建模工具将参数数量缩减到可管理的子集范围。具体来说，通过将EQUiPS方法用于发动机尾喷口的气动-热-结构建模过程，研究人员能够将尾喷口的形状参数(如尺寸和材料厚度)从28个不同的特征减少为7个，将很难处理的设计问题扭转成相对可解决的问题、且可潜在地减少设计周期。
Fahroo说：“我们的世界是三维的，但是想象一下，如果由28个维度组成的，所有事情将会变得复杂多变 —— 如果我们能够将这28个维度降到七维，生活将会简单得多。这是EQUIPS方法可以做出的巨大改变。”
美国科罗拉多矿业学院，密歇安大学和桑迪亚国家实验室正在与斯坦福大学共同进行超声速尾喷口设计工作。
Fahroo说：“最终，我们希望对一个特定设计的性能能有更高的信心。我们希望能够以较低的计算成本和周转时间来提高模型的逼真度、解释使用环境的不确定性。在这些不同领域的EQUiPS研究中，研究人员通过在设计过程的所有步骤中创建用于管理风险和不确定性的技术，来实现系统的高效、健壮和可靠系统设计。
