Unter Ersatzmodellen versteht man effizient auswertbare Approximationen an hoch-genaue, nur mit beträchtlichem numerischen Aufwand berechenbare Multiple-Input-Single-Output-Systeme (MISO-Systeme). Die Grundherausforderung hierbei ist es, die Ersatzmodelle auf der Basis möglichst weniger hoch-genauer Eingangsdaten zu konstruieren. Zudem sollen die Approximationen so effizient auswertbar sein, dass sie eine nahezu kontinuierliche Beschreibung des vorgegebenen MISO-Systems mit hinreichender Genauigkeit erlauben. Ein Beispiel ist die Berechnung der Auftriebskurve eines neuen Flugzeugentwurfs abhängig vom Winkel der einfallenden Strömung. Ersatzmodelle werden für Anwendungen eingesetzt, welche eine Vielzahl an Funktionsauswertungen erfordern, wie etwa Optimierungsprobleme oder die Quantifizierung von Entwurfsunsicherheiten.