An explainable prediction framework for engineering problems: case studies in reinforced concrete members modeling
Notice bibliographique
Résumé
Purpose Engineering design and operational decisions depend largely on deep understanding of applications that requires assumptions for simplification of the problems in order to find proper solutions. Cutting-edge machine learning algorithms can be used as one of the emerging tools to simplify this process. In this paper, we propose a novel scalable and interpretable machine learning framework to automate this process and fill the current gap. Design/methodology/approach The essential principles of the proposed pipeline are mainly (1) scalability, (2) interpretibility and (3) robust probabilistic performance across engineering problems. The lack of interpretibility of complex machine learning models prevents their use in various problems including engineering computation assessments. Many consumers of machine learning models would not trust the results if they cannot understand the method. Thus, the SHapley Additive exPlanations (SHAP) approach is employed to interpret the developed machine learning models. Findings The proposed framework can be applied to a variety of engineering problems including seismic damage assessment of structures. The performance of the proposed framework is investigated using two case studies of failure identification in reinforcement concrete (RC) columns and shear walls. In addition, the reproducibility, reliability and generalizability of the results were validated and the results of the framework were compared to the benchmark studies. The results of the proposed framework outperformed the benchmark results with high statistical significance. Originality/value Although, the current study reveals that the geometric input features and reinforcement indices are the most important variables in failure modes detection, better model can be achieved with employing more robust strategies to establish proper database to decrease the errors in some of the failure modes identification.
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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 | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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 ».