A primary motivation for the development and implementation of structural health monitoring systems, is the prospect of gaining the ability to make informed decisions regarding the operation and maintenance of structures and infrastructure. Unfortunately, descriptive labels for measured data corresponding to health-state information for the structure of interest are seldom available prior to the implementation of a monitoring system. This issue limits the applicability of the traditional supervised and unsupervised approaches to machine learning in the development of statistical classifiers for decision-supporting SHM systems. The current paper presents a risk-based formulation of active learning, in which the querying of class-label information is guided by the expected value of said information for each incipient data point. When applied to structural health monitoring, the querying of class labels can be mapped onto the inspection of a structure of interest in order to determine its health state. In the current paper, the risk-based active learning process is explained and visualised via a representative numerical example and subsequently applied to the Z24 Bridge benchmark. The results of the case studies indicate that a decision-maker's performance can be improved via the risk-based active learning of a statistical classifier, such that the decision process itself is taken into account.


翻译:开发和实施结构性卫生监测系统的主要动力是,有可能获得就结构和基础设施的运作和维护作出知情决定的能力。不幸的是,在实施监测系统之前,很少提供与健康状况信息相对的、与利益结构相关的计量数据的描述性标签。这个问题限制了在开发决策支持的SHM系统统计分类员时采用传统的、受监督和不受监督的机学方法的适用性。本文件提出了积极学习的基于风险的提法,其中对分类标签信息的查询以每个初始数据点所述信息的预期价值为指导。在应用到结构健康监测时,对分类标签的查询可划入对利益结构的检查之中,以确定其健康状况。在本文中,基于风险的积极学习过程通过具有代表性的数字实例加以解释和直观化,并随后适用于Z24桥基准。案例研究的结果表明,决策者的业绩可以通过统计分类员基于风险的积极学习得到改进,从而将决策过程本身纳入考虑。

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