Failure probability estimation problem is an crucial task in engineering. In this work we consider this problem in the situation that the underlying computer models are extremely expensive, which often arises in the practice, and in this setting, reducing the calls of computer model is of essential importance. We formulate the problem of estimating the failure probability with expensive computer models as an sequential experimental design for the limit state (i.e., the failure boundary) and propose a series of efficient adaptive design criteria to solve the design of experiment (DOE). In particular, the proposed method employs the deep neural network (DNN) as the surrogate of limit state function for efficiently reducing the calls of expensive computer experiment. A map from the Gaussian distribution to the posterior approximation of the limit state is learned by the normalizing flows for the ease of experimental design. Three normalizing-flows-based design criteria are proposed in this work for deciding the design locations based on the different assumption of generalization error. The accuracy and performance of the proposed method is demonstrated by both theory and practical examples.


翻译:失灵概率估计问题是工程中的一个关键任务。在这项工作中,我们考虑到这一问题,因为基础计算机模型非常昂贵,经常在实践中出现,而在这种环境下,减少计算机模型的呼声至关重要。我们将昂贵计算机模型的失灵概率估算作为限制状态(即失灵边界)的连续实验设计(即故障边界)提出问题,并提出一系列高效的适应设计标准,以解决实验设计问题。特别是,拟议方法使用深神经网络作为极限状态功能的代名词,以有效减少昂贵计算机实验的呼声。从高山分布到极限状态后方近似的地图通过正常流程学习,以便于实验设计。在这项工作中提出了三个基于正常流的设计标准,以便根据对普遍误差的不同假设决定设计地点。拟议方法的准确性和性通过理论和实践实例来证明。

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