Unsupervised Machine and Deep Learning Methods for Structural Damage Detection: A Comparative Study
Notice bibliographique
Résumé
While many structural damage detection methods have been developed in recent decades, few data-driven methods in unsupervised learning mode have been developed to solve the practical difficulties in data acquisition for civil infrastructures in different scenarios. To address such a challenge, this paper proposes a number of improved unsupervised novelty detection methods and conducts extensive comparative studies on a laboratory scale steel bridge to examine their performances of damage detection. The key concept behind unsupervised novelty detection in this paper is that only normal data from undamaged structural scenarios are required to train statistical models with these methods. Then, these trained models are used to identify abnormal testing data from damaged scenarios. To detect structural damage in the form of loosening bolts in the steel bridge, four machine-learning methods (i.e., K-nearest neighbors method, Gaussian mixture models, One-class support vector machines, Density peaks-based fast clustering method) and one deep learning method using a deep auto-encoder are selected. Meanwhile, some modifications and improvements are made to enable these methods to detect structural damage in unsupervised novelty detection mode. In their comparative studies, the advantages and disadvantages of these methods are analyzed based on their results of structural damage detection.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».