What do we do with model simulation crashes? Recommendations for global sensitivity analysis of earth and environmental systems models
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Complex, software-intensive, technically advanced, and computationally demanding models, presumably with ever-growing realism and fidelity, have been widely used to simulate and predict the dynamics of the Earth and environmental systems. The parameter-induced simulation crash (failure) problem is typical across most of these models, despite considerable efforts that modellers have directed at model development and implementation over the last few decades. A simulation failure mainly occurs due to the violation of the numerical stability conditions, non-robust numerical implementations, or errors in programming. However, the existing sampling-based analysis techniques such as global sensitivity analysis (GSA) methods, which require running these models under many configurations of parameter values, are ill-equipped to effectively deal with model failures. To tackle this problem, we propose a novel approach that allows users to cope with failed designs (samples) during the GSA, without knowing where they took place and without re-running the entire experiment. This approach deems model crashes as missing data and uses strategies such as median substitution, single nearest neighbour, or response surface modelling to fill in for model crashes. We test the proposed approach on a 10-paramter HBV-SASK rainfall-runoff model and a 111-parameter MESH land surface-hydrology model. Our results show that response surface modelling is a superior strategy, out of the data filling strategies tested, and can scale well to the dimensionality of the model, sample size, and the ratio of number of failures to the sample size. Further, we conduct a "failure analysis" and discuss some possible causes of the MESH model failure.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,054 | 0,287 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,005 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,004 | 0,004 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,004 | 0,012 |
| Science ouverte | 0,009 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,008 | 0,009 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,017 | 0,004 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».