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標題: MIT团队开发机器学习新算法简单高效优化设备抗灾能力 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2019-6-5 17:38
標題: MIT团队开发机器学习新算法简单高效优化设备抗灾能力
船只和海上平台要经受多年持续不竭的海浪和洋流冲洗，在数十年的运作后，这些海上举措措施若是在没有任何预警的环境下，迎面遭受地痞巨浪、变态风暴或其他极度事务，极可能呈现极度后果。

针对这一隐患，麻省理工学院(MIT)钻研职员开辟了一种呆板进修算法，用来快速肯定繁杂体系中可能产生的极度事务的类型。海洋就是一种繁杂体系，在海洋情况中，分歧巨细、分歧长度和分歧高度的海浪会对船舶或海上平台造成压力。钻研职员可以用算法摹拟大浪等极度事务可能在特定布局上发生的力和应力。

与传统法子比拟，该团队的技能不但斟酌了征象的统计性子，还斟酌了某些动态的潜伏可能，为那些可能在某个时刻呈现极度事务的体系供给了更快、更正确的危害评估。

MIT机器与海洋工程副传授萨普希(Themistoklis Sapsis)暗示:经由过程咱们的法子，你可以从最初设计阶段就起头评估一个布局，在面临可以或许撞击到这个布局的总体海浪群而非某个大浪时会若何表示。你可以设计更好的布局，如许就不消担忧有跨越限度的布局问题或压力。

萨普希暗示，这项技能不但合用于船舶和海洋平台，还合用于任何易受极度事务影响的繁杂体系。比方，该法子可用于肯定可能在都会中造成紧张洪水的风暴类型，和洪水可能产生的地址。它还可以用来估量可能致使停电的电力过载事务类型，和都会电网产生停电的地址。

萨普希和他带过的钻研生、现纽约大学Courant数学科学钻研所的助理钻研员穆罕默德(Mustafa Mohamad)本周将在《美国国度科学院院刊》上颁发他们的钻研成果。

捷径欠亨

工程师们通常为经由过程密集的摹拟来权衡布局对极度事务的历久性，比方，对来自特定标的目的、具备必定高度、长度和速率的海浪举行建模。这些摹拟很是繁杂，由于它们不但要摹拟某种海浪，还要摹拟它与布局之间持续不竭的互相影响。经由过程摹拟全部波场，当一个特定的海浪扑来时，工程师便可以估量布局若何被其触动和鞭策，和由此发生的力和应力可能酿成的粉碎。

这些危害评估模子可以到达很是高的精度，在抱负环境下乃至可以展望布局对每种可能颠簸类型的反响，不管极度与否。可是，如许的精度要创建在工程师们摹拟了日本藤素,数百万次海浪，得到足够的高度、长度和标准等参数的条件下，这个进程可能必要花上好几个月的时候。

这是一个极为昂贵的问题，萨普希说，要摹拟一种可能产生在100秒以上的海浪，必要一个很是快的现代图形处置器单位，耗费约莫24小时计较。而咱们感乐趣的是领会100年后极度事务产生的几率。

是以，在凡是环境下，工程师们在利用摹拟器摹拟一些场景时，只会选择性地摹拟一些他们认为可能造成最大粉碎的随机海浪类型。若是一种布局设计可以或许在这些极真个、随机发生的海浪中幸存下来，工程师们就会认为这类设计可以或许抵当海洋中雷同的极度事务。

但萨普希称，在选择随机海浪举行摹拟时，工程师们可能会疏忽其他不太较着的环境，好比中等巨细海浪的组合，或一个具备必定斜率的海浪可能成长成粉碎性的极度事务。萨普希说:咱们已想到法子，可以丢弃这类随机抽样逻辑了。

更快的进修者

萨普希和穆罕默德开辟的呆板进修算法，起首是教会呆板若何快速辨认出这类摹拟的最首要的或信息最丰硕的海浪，而不是经由过程计较密集的摹拟来运行数百万波或乃至几个随机选择的波。

该算法基于如许一种设法，即每一个海浪都有必定的几率对布局上的极度后果起到鞭策感化。几率自己具备必定的不肯定性或偏差，由于它代表了繁杂动力体系的影响。别的，有些必定海浪比其他海浪会更易致使极度事务。

跟着算法的成型，钻研职员只要输入各类类型的海浪及其物理特征，和其理论上对近海平台的影响，就可以获得响眼科,应成果。从钻研职员插入算法的已知海浪中，它根基上可以进修并大略估量平台对任何未知海浪的反响。经由过程这个步调，算法进修了离岸装备在所有可能的海浪中的变革。然后它就可以本身辨认一种特定的海浪，并最大水平削减极度事务产生的几率偏差。这类算法斟酌到了体系的动态举动，超出了纯洁的统计法子。

钻研职员在一个理论场景中测试了这一算法，该场景包含一个简化的、会遭到到海浪影响的海洋平台。钻研小组起首在呆板进修算法中参加了4种典范海浪，及其对海上平台已知的影响。在此根本上，该算法快速辨认出具备高产生几率的新海浪维数，最大限度低落极度事务产生的几率偏差。

随后，团队将这种海浪参加更密集、开源的摹拟环境中，以摹拟简化离岸平台的反应。他们将第一次摹拟的成果反馈给算法，使其肯定下一个最有可能的摹拟海浪，并反复全部进程。该小组统共在几天内举行了16次摹拟，以摹拟一个平台在各类极度事务下的举动。比拟之下，钻研职员利用传统法子举行摹拟时，只能盲目地摹拟尽量多的波，而且要等几个月、运行数千个场景后才能得出雷同的统计成果。

萨普希暗示，成果充实证实，新法子能敏捷锁定极度事务最可能产生的缘由和机制，为设计师们供给了更真实实际场景摹拟。除海上平台，这还能用在电网上和轻易产生洪涝的地域。

他认为：这类法子为基于极度事务统计的繁杂体系危害评估、设计和优化摊平了门路，而这是在没有严酷简化的环境下从未斟酌过或做过的事变。咱们如今可以说，操纵这类法子，你可以按照极度事务的危害尺度来理解和优化你的体系。

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