Bayesian inference allows the transparent communication of uncertainty in material flow analyses (MFAs), and a systematic update of uncertainty as new data become available. However, the method is undermined by the difficultly of defining proper priors for the MFA parameters and quantifying the noise in the collected data. We start to address these issues by first deriving and implementing an expert elicitation procedure suitable for generating MFA parameter priors. Second, we propose to learn the data noise concurrent with the parametric uncertainty. These methods are demonstrated using a case study on the 2012 U.S. steel flow. Eight experts are interviewed to elicit distributions on steel flow uncertainty from raw materials to intermediate goods. The experts' distributions are combined and weighted according to the expertise demonstrated in response to seeding questions. These aggregated distributions form our model parameters' prior. A sensible, weakly-informative prior is also adopted for learning the data noise. Bayesian inference is then performed to update the parametric and data noise uncertainty given MFA data collected from the United States Geological Survey (USGS) and the World Steel Association (WSA). The results show a reduction in MFA parametric uncertainty when incorporating the collected data. Only a modest reduction in data noise uncertainty was observed; however, greater reductions were achieved when using data from multiple years in the inference. These methods generate transparent MFA and data noise uncertainties learned from data rather than pre-assumed data noise levels, providing a more robust basis for decision-making that affects the system.


翻译:在材料流分析(MFAs)中以透明的方式通报不确定性,并随着新的数据出现,系统地更新不确定性;然而,由于难以为MFA参数确定正确的前期,并量化所收集的数据中的噪音,这种方法受到难以界定外融资局参数的适当前期,难以对所收集的数据进行量化;我们开始解决这些问题,首先提出并执行一项适合于生成外融资局参数前期的专家引导程序;第二,我们提议通过对2012年美国钢流的可靠数据进行个案研究,了解数据噪音的透明性;对8名专家进行访谈,以了解原材料向中间货物的钢流不确定性的分布情况;专家的分布情况根据对种子问题的反应所显示的专门知识加以合并和加权;这些汇总分布构成我们之前的模型参数;为了解数据噪音,还采用了明智的、薄弱的先导法;然后进行巴耶斯的推论,以更新从美国地质调查(USGS)和世界钢协会(WSA)收集的低度数据中得出的参数性和数据噪音的不确定性。

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