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Enregistrement W7042862323

Practical Applications of Machine Learning to Underground Rock Engineering

2023· other· en· W7042862323 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueYork University Digital Library (York University) · 2023
Typeother
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueEvolution and Paleontology Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésConvolutional neural networkRock mass classificationInterpretabilityArtificial neural networkFeature engineeringConvolution (computer science)Process (computing)Rock mechanicsFilter (signal processing)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Rock mechanics engineers have increasing access to large quantities of data from underground excavations as sensor technologies are developed, data storage becomes cheaper, and computational speed and power improve. Machine learning has emerged as a viable approach to process data for engineering decision making. This research investigates practical applications of machine learning algorithms (MLAs) to underground rock engineering problems using real datasets from a variety of rock mass deformation contexts. It was found that preserving the format of the original input data as much as possible reduces the introduction of bias during digitalization and results in more interpretable MLAs. \n \nA Convolutional Neural Network (CNN) is developed using a dataset from Cigar Lake Mine, Saskatchewan, Canada, to predict the tunnel liner yield class. Several hyperparameters are optimized: the amount of training data, the convolution filter size, and the error weighting scheme. Two CNN architectures are proposed to characterize the rock mass deformation: (i) a Global Balanced model that has a prediction accuracy >65% for all yield classes, and (ii) a Targeted Class 2/3 model that emphasizes the worst case yield and has a recall of >99% for Class 2. The interpretability of the CNN is investigated through three Input Variable Selection (IVS) methods. The three methods are Channel Activation Strength, Input Omission, and Partial Correlation. The latter two are novel methods proposed for CNNs using a spatial and temporal geomechanical dataset. Collectively, the IVS analyses indicate that all the available digitized inputs are needed to produce good CNN performances. \n \nA Long-Short Term Memory (LSTM) network is developed using a dataset for Garson Mine, near Sudbury, Ontario, Canada, to predict the stress state in a FLAC3D model. This is a novel method proposed to semi-automate calibration of finite-difference models of high-stress environments. A workflow for optimizing the hyperparameters of the LSTM network is proposed. The performance of the LSTM network predicting the three principal stresses is improved as compared to predicting the six-component stress tensor, with corrected Akaike Information Criterion (AICc) values of -59.62 and -45.50, respectively. \n \nGeneral recommendations are made with respect to machine learning algorithm development for practical rock engineering problems, in terms of how to format and pre-process inputs, select architectures, tune hyperparameters, and determine engineering verification metrics. Recommendations are made to demonstrate how algorithms can be rendered interpretable with the application of tools that already exist in the field of machine learning.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,178
Écart entre enseignants0,163 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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