The paper presents a new efficient and robust method for rare event probability estimation for computational models of an engineering product or a process returning categorical information only, for example, either success or failure. For such models, most of the methods designed for the estimation of failure probability, which use the numerical value of the outcome to compute gradients or to estimate the proximity to the failure surface, cannot be applied. Even if the performance function provides more than just binary output, the state of the system may be a non-smooth or even a discontinuous function defined in the domain of continuous input variables. In these cases, the classical gradient-based methods usually fail. We propose a simple yet efficient algorithm, which performs a sequential adaptive selection of points from the input domain of random variables to extend and refine a simple distance-based surrogate model. Two different tasks can be accomplished at any stage of sequential sampling: (i) estimation of the failure probability, and (ii) selection of the best possible candidate for the subsequent model evaluation if further improvement is necessary. The proposed criterion for selecting the next point for model evaluation maximizes the expected probability classified by using the candidate. Therefore, the perfect balance between global exploration and local exploitation is maintained automatically. The method can estimate the probabilities of multiple failure types. Moreover, when the numerical value of model evaluation can be used to build a smooth surrogate, the algorithm can accommodate this information to increase the accuracy of the estimated probabilities. Lastly, we define a new simple yet general geometrical measure of the global sensitivity of the rare-event probability to individual variables, which is obtained as a by-product of the proposed algorithm.


翻译:本文提出了一个新的高效和稳健的方法,用于对工程产品计算模型的罕见事件概率进行估算,或只返回绝对信息的过程,例如成败。对于这些模型,我们建议一个简单而有效的算法,从随机变量输入域对故障概率进行顺序调整选择,以扩展和完善一个简单的远距代谢模型,在任何顺序取样阶段都可以完成两个不同的任务:(一) 估计故障概率,和(二) 如果需要进一步改进,选择未来模型评估的最佳候选人,如果需要进一步改进,则选择未来模型评估的最佳人选。在这些情况下,传统的梯度偏差方法通常会失败。我们建议一个简单而有效的算法,从随机变量输入域对故障概率概率进行顺序调整选择,以扩展和完善一个简单的远距代谢模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型。因此,在使用全球成本评估的准确性评估之前,可以保持一个精确的准确度。在使用这种精确度评估时,一个精确度的精确度,一个精确度,一个精确度的精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个精确度,一个。

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