Reliability analysis aims at estimating the failure probability of an engineering system. It often requires multiple runs of a limit-state function, which usually relies on computationally intensive simulations. Traditionally, these simulations have been considered deterministic, i.e., running them multiple times for a given set of input parameters always produces the same output. However, this assumption does not always hold, as many studies in the literature report non-deterministic computational simulations (also known as noisy models). In such cases, running the simulations multiple times with the same input will result in different outputs. Similarly, data-driven models that rely on real-world data may also be affected by noise. This characteristic poses a challenge when performing reliability analysis, as many classical methods, such as FORM and SORM, are tailored to deterministic models. To bridge this gap, this paper provides a novel methodology to perform reliability analysis on models contaminated by noise. In such cases, noise introduces latent uncertainty into the reliability estimator, leading to an incorrect estimation of the real underlying reliability index, even when using Monte Carlo simulation. To overcome this challenge, we propose the use of denoising regression-based surrogate models within an active learning reliability analysis framework. Specifically, we combine Gaussian process regression with a noise-aware learning function to efficiently estimate the probability of failure of the underlying noise-free model. We showcase the effectiveness of this methodology on standard benchmark functions and a finite element model of a realistic structural frame.


翻译:可靠性分析旨在评估工程系统的失效概率,通常需要多次执行极限状态函数,而这往往依赖于计算密集型仿真。传统上,这些仿真被认为是确定性的,即对给定输入参数集重复运行时将产生相同输出。然而,这一假设并非总是成立,文献中许多研究报告了非确定性计算仿真(也称为含噪模型)。在此类情况下,对相同输入重复运行仿真将得到不同输出。类似地,依赖真实世界数据的数据驱动模型也可能受到噪声影响。这一特性对可靠性分析构成了挑战,因为FORM和SORM等经典方法均针对确定性模型设计。为弥补这一空白,本文提出了一种对含噪声模型进行可靠性分析的新方法。在此类情况下,噪声为可靠性估计器引入了潜在不确定性,即使采用蒙特卡洛仿真,也会导致对真实潜在可靠性指标的错误估计。为克服这一挑战,我们提出在主动学习可靠性分析框架中使用基于去噪回归的代理模型。具体而言,我们将高斯过程回归与噪声感知学习函数相结合,以高效估计潜在无噪声模型的失效概率。我们通过在标准基准函数和现实结构框架的有限元模型上展示了该方法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《图机器学习》课程
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月18日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月29日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
7+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
1+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
《图机器学习》课程
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月18日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员