아니오. 4 : 무료 슬롯 정량화

무료 슬롯 및 설계의 "불확실성"

유체 역학을 포함한 물리적 현상은 수많은 물리적 요인이 얽히게됩니다. 그러나 모든 물리적 요인이 드러나지는 않으며 부분적으로 이론의 부족과 측정 부족으로 인한 "불확실성"이 있습니다. 물리적 현상을 재현하기위한 수치 분석은 일반적으로 이러한 무료 슬롯 존재를 무시하고 결과는 실제 현상과는 거리가 멀다. 엔지니어링 설계에는 형상 변화 및 환경 변동과 같은 불확실성이 존재하며, 이는 설계중인 제품의 품질, 즉 설계 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 불확실성을 고려한 분석 및 설계는 복잡한 물리적 현상에 대한 올바른 이해와 실질적인 사용을 견딜 수있는 엔지니어링 제품의 생성으로 이어집니다.

불확실성 정량화 (UQ)는 무엇입니까?

정상 무료 슬롯는 단순히 불확실성이없는 이상적인 환경에서 ( "결정 론적 무료 슬롯") 이상적인 환경에서 목적 함수 f (x)가 최소화되는 솔루션을 찾습니다 (즉, "최적 성"이 우수합니다). 여기서, 실제 세계에서 랜덤 변수 Tokushu-01로 나타나는 불확실성을 표현하면, Tokushu-01의 효과는 f (x)의 변동으로 나타납니다 (즉, f (Tokushu-01)). 이때, 최적의 측면에서 우수한 결정 론적 최적 솔루션에서, F (Tokushu-01)는 크게 다를 수 있으며 경우에 따라 초기 최소값과 크게 다를 수 있으며 경우에 따라 허용 가능한 범위에서 벗어날 수 있습니다. 이것은 신뢰성과 안전을 보장 할 수없는 "설계 실패"라고 할 수 있습니다.

반면에, 최적 성을 가질뿐만 아니라 F (Tokushu-01)의 변동을 최소화하는 솔루션을 찾는 것이 더 실용적입니다 (즉, "견고한 무료 슬롯"). 이러한 견고성과 마찬가지로, 출력 솔루션 F (Tokushu-01)에 대한 불확실성 입력 조건 Tokushu-01의 효과에 대한 정량적 평가를 "불확실성 정량화 (UQ)"라고합니다.

UQ의 방법

UQ를 수행하는 가장 간단한 방법은 특정 확률 밀도 분포에 따라 Tokushu-01을 변경하고 많은 해당 F (Tokushu-01)를 샘플링하는 것입니다. "Monte Carlo Method"는 전형적인 예이며, 샘플 F (Tokushu-01)의 조건은 무작위로 생성되지만 검은 색 상자 F (Tokushu-01)의 확률 적 동작을 정확하게 파악하기 위해 수많은 샘플 포인트가 필요하기 때문에 계산 비용의 관점에서 실용적인 방법을 고려할 수 없습니다. 따라서 최근 몇 년 동안 F (Tokushu-01)의 응답에 근사하는 대리 모델 (예를 들어, 아래에 설명 된 적용 예에서 "테일러 확장 근사"[1], "다항식 혼란 팽창"[2], "3],"[3])가 구성되었으며, F (Tokushu-01)를 기준으로 한 개념을 추정했습니다.

UQ 응용 프로그램 예

여기서 우리는 저자가 지금까지 작업 한 UQ 응용 프로그램의 예를 소개합니다.

화성 탐사 항공기의 날개 모양 무료 슬롯

화성 대기는 서쪽 바람과 지형 간섭의 계절적 및 일일 변화로 인해 지구보다 더 큰 공기 흐름 변동을 나타냅니다. 따라서 저자들은 공기 흐름 속도와 공기 흐름 각도의 불확실성을 고려하여 에어 포일 모양을 무료 슬롯하여 화성 대기를 안정적으로 비행하는 동안 화성을 탐험하는 미션을 달성 할 수있는 항공기를 실현하기 위해 항공기를 실현했습니다. 예를 들어, 우리는 공기 역학적 성능 (풍부한 드래그 비율)의 견고성에 대해 공기 흐름 속도 (Flight Mach Number)의 변동 (강력한 최적 솔루션)이 공기 흐름 변동을 고려하지 않고 무료 슬롯 된 셰이프를 감소시킴으로써 충격파 성장을 억제함으로써 (결정 론적 최적 솔루션) 형성을 억제한다는 것을 발견했다 [1].

소닉 붐 전파 무료 슬롯

폭발 소리의 강도 "Sonic Boom"은 초음속 속도에서 항공기 비행 오버 헤드로 생성 된 충격파에 의해 생성 된 "Sonic Boom"은 충격파가 전파되는 대기 조건에 따라 변화합니다. 따라서, 소닉 붐 전파 무료 슬롯에서, 저자는 매우 의존적 인 공기 물리적 특성 (온도, 습도, 풍속)의 불확실성을 위해 Sonic Boom 강도의 통계적 (평균 및 표준 편차)을 결정했습니다. 결과적으로, 소닉 붐 강도는 압력의 상승 시간 전후에 공기 물리적 특성의 변동에 민감하게 변화하여 즉각적인 폭발 소리가 발생한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 대리 모델 다항식 혼돈 확장을 사용함으로써, 우리는 단지 0.35%의 계산 비용으로 Monte Carlo 방법과 비슷한 결과를 근사화 할 수있었습니다 [2].

대기 재진입 궤적 무료 슬롯

대기를 다시 들어갈 때 우주에서 돌아 오는 발사체가 무너질 수 있습니다. 따라서, 붕괴 후 발사체의 경우, 재입국을 시작하는 조건은 불확실성으로 변경되고 발사체가지면에 도달하는 속도는 비선형으로 바뀝니다. 따라서 발사체의 대기 재진입 궤적 무료 슬롯에서 저자는 재입국 시작 조건 (고도, 속도, 각속도, 질량, 태도 등)의 불확실성에 비해지면 속도의 확률 밀도 분포를 결정했습니다. 결과적으로, 토지에 도달하는 속도에 두 개의 발생 피크가 있음이 밝혀졌습니다 (특히 안전 평가의 관점에서 더 빠른지면 도달 속도의 피크가 예측 될 수 있다는 것이 중요합니다). 또한, 대리 모델 크리징을 사용함으로써, 우리는 단지 2%의 계산 비용으로 Monte Carlo 방법과 비슷한 결과를 근사화 할 수있었습니다 [3].

이번에는 불확실성을 정량화하는 기본 개념과 적용된 예를 소개했습니다.비즈니스 신청 소스 : AI의 향후 슬롯 | PSEVEN|"를 소개합니다.

*SCSK 관련 UQ 및 무료 슬롯 솔루션 :PSEVEN 데스크탑

참조

• [1] Shimoyama, K., Oyama, A., Fujii, K. : 강력한 설계 무료 슬롯를위한 다목적 6 시그마 접근법 개발. 항공 우주 컴퓨팅, 정보 및 커뮤니케이션 저널, 5 (8) : 215–233 (2008).https : //doi.org/10.2514/1.30310
• [2] Shimoyama, K., Inoue, a. : 조정 전략을 통한 비 침입 다항식 혼돈 확장에 의한 불확실성 정량화. AIAA Journal, 54 (10) : 3107–3116 (2016).https : //doi.org/10.2514/1.j054359
• [3] Tokunaga, A., Sotoguchi, A., Shimoyama, K. Fujimoto, K. : 안전 평가를위한 불확실한 초기 조건을 통한 확률 적 재입국 궤적 무료 슬롯. 2019 AIAA 과학 기술 포럼 및 박람회 (AIAA Scitech 2019) : AIAA – 2019–2235 (2019).https : //doi.org/10.2514/6.2019-2235