Wprowadzenie do metod

Metody w mUQSA definiują schemat przetwarzania niezbędny do osiągnięcia określonego celu związanego z Oceną Niepewności lub Analizą Wrażliwości modeli obliczeniowych. Wejściem do danej metody jest zestaw parametrów wejściowych, a wynikiem są dane statystyczne, które w końcowej fazie przetwarzane są w formę interaktywnej strony internetowej. Metody mogą być różnorodnie konfigurowane i dostosowywane, aby osiągnąć określony cel.

Główne metody obsługiwane przez mUQSA #

mUQSA obecnie wspiera kilka popularnych metod Oceny Niepewności i Analizy Wrażliwości opartych na paradygmacie propagacji niepewności w przód, tj.:

• Monte Carlo with Saltelli sampling (MC)
• Polynomial Chaos Expansion (PCE)
• Stochastic Collocation (SC)

Metody te umożliwiają wygenerowanie cennych informacji opisowych dotyczących niepewności wyników modelu. Dostarczają kluczowe statystyki takie jak średnia, odchylenie standardowe i kwantyle, które pozwalają poznać rozkład i zakres zmiennych wyjściowych. Dodatkowo, metody te pozwalają na obliczenie wskaźników Sobola, które pokazują, jak wrażliwy jest model na zmiany w określonych parametrach. Analizując wskaźniki, można uzyskać wgląd w względną ważność i wpływ różnych parametrów wejściowych na wynik modelu.

Zasada działania powyższych metod polega na próbkowaniu przestrzeni parametrów wejściowych i wykorzystaniu analizy statystycznej do oszacowania dystrybucji wyników modelu. Metoda Monte Carlo generuje losowe zestawy parametrów wejściowych, podczas gdy PCE i SC wybierają parametry zgodnie z algorytmami rozwinięć wielomianowych i kolokacji statystycznej.

Ponieważ każda z powyższych metod oparta jest na próbkowaniu, wymaga licznych ocen modelu, aby dostarczyć wiarygodnych wyników. Liczba wymaganych ocen zależy nie tylko od konkretnych okoliczności scenariusza (liczba parametrów, oczekiwana precyzja, możliwe wykorzystanie zasobów, itp.), ale także od samej metody i jej konfiguracji.

Dla bliższego przyjrzenia się naukowym szczegółom każdej z powyższych metod, zachęcamy do zapoznania się z dedykowanymi rozdziałami.

Metody dodatkowe #

mUQSA oferuje dwie dodatkowe metody do przeprowadzania prostych analiz niepewności i zmienności w modelach:

• Basic
• Parameter sweep

Metoda Basic uruchamia model wielokrotnie z tymi samymi danymi wejściowymi. W tej metodzie przestrzeń parametrów nie jest próbkowana, ale używane są stałe wartości. Może to być przydatne do sprawdzenia wewnętrznej zmienności modelu. Metoda Sweep polega na iteracyjnym uruchamianiu modelu lub symulacji, zmieniając jedną lub więcej parametrów wejściowych zgodnie z wcześniej określonym zakresem. Poprzez eksplorację odpowiedzi modelu na systematycznie zmieniane wartości parametrów, metoda może dostarczyć ogólny przegląd zachowania modelu. Należy zauważyć, że szczegółowa eksploracja wielu parametrów wymaga dużej liczby ewaluacji.

Czego mUQSA nie oferuje #

mUQSA obecnie koncentruje się na metodach obsługujących scenariusze nieintruzywne (model jest oceniany jako czarna skrzynka) oraz tych opartych na tzw. propagacji niepewności w przód. Metody dla UQ inwazyjnego oraz metody dla propagacji niepewności wstecz są obecnie poza zakresem funkcjonalności oferowanej przez portal mUQSA. mUQSA również nie obsługuje metod weryfikacji i walidacji.

Co więcej, ponieważ interfejs mUQSA został zaprojektowany tak, aby był przede wszystkim intuicyjny i ułatwiał przygotowywanie konfiguracji dla typowych scenariuszy UQ/SA, a także umożliwiał dokonywanie analizy wyników w możliwie wygodny dla użytkownika sposób, ma pewne naturalne ograniczenia technologiczne. Podobnie, pomimo naszych najlepszych intencji, aby pokryć typowe wymagania scenariuszy, które chcemy wspierać, nie byliśmy w stanie przewidzieć wszystkich okoliczności i wymagań poszczególnych przypadków użycia. Stąd niektóre oczekiwane funkcje mogą jeszcze nie być dostępne.

Z tych też powodów, we wszystkich sytuacjach, w których zbiór dostępnych metod jest niewystarczający lub jeśli jakakolwiek funkcjonalność portalu mUQSA jest niepełna lub niedziałająca poprawnie, zalecamy stosowanie następującego algorytmu:

1. Jeśli uważasz, że istnieje błąd w mUQSA:
   • Skontaktuj się z nami.
2. Jeśli uważasz, że brakuje jakiejś metody lub opcji konfiguracji dla konkretnej metody:
   • Jeśli chcesz, aby była dostepna w portalu mUQSA:
     • Skontaktuj się z nami
   • Jeśli możesz użyć innego narzędzia:
     • Sprawdź, czy ta opcja jest dostępna w EasyVVUQ
       • Jeśli tak:
         • Rozważ użycie EasyVVUQ z wiersza poleceń
         • Skontaktuj się z nami, jeśli chcesz, aby ta metoda lub opcja konfiguracji została dodana do mUQSA.
       • Jeśli nie:
         • Poszukaj alternatywnego rozwiązania, które zapewnia żądaną funkcjonalność (np. Dakota)