The increasingly wide use of deep machine learning techniques in computational mechanics has significantly accelerated simulations of problems that were considered unapproachable just a few years ago. However, in critical applications such as Digital Twins for engineering or medicine, fast responses are not enough; reliable results must also be provided. In certain cases, traditional deterministic methods may not be optimal as they do not provide a measure of confidence in their predictions or results, especially in inverse problems where the solution may not be unique or the initial data may not be entirely reliable due to the presence of noise, for instance. Classic deep neural networks also lack a clear measure to quantify the uncertainty of their predictions. In this work, we present a variational graph neural network (VGNN) architecture that integrates variational layers into its architecture to model the probability distribution of weights. Unlike computationally expensive full Bayesian networks, our approach strategically introduces variational layers exclusively in the decoder, allowing us to estimate cognitive uncertainty and statistical uncertainty at a relatively lower cost. In this work, we validate the proposed methodology in two cases of solid mechanics: the identification of the value of the elastic modulus with nonlinear distribution in a 2D elastic problem and the location and quantification of the loads applied to a 3D hyperelastic beam, in both cases using only the displacement field of each test as input data. The results show that the model not only recovers the physical parameters with high precision, but also provides confidence intervals consistent with the physics of the problem, as well as being able to locate the position of the applied load and estimate its value, giving a confidence interval for that experiment.


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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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