In the field of modeling, the word validation refers to simple comparisons between model outputs and experimental data. Usually, this comparison constitutes plotting the model results against data on the same axes to provide a visual assessment of agreement or lack thereof. However, there are a number of concerns with such naive comparisons. First, these comparisons tend to provide qualitative rather than quantitative assessments and are clearly insufficient for making decisions regarding model validity. Second, they often disregard or only partly account for existing uncertainties in the experimental observations or the model input parameters. Third, such comparisons can not reveal whether the model is appropriate for the intended purposes, as they mainly focus on the agreement in the observable quantities. These pitfalls give rise to the need for an uncertainty-aware framework that includes a validation metric. This metric shall provide a measure for comparison of the system response quantities of an experiment with the ones from a computational model, while accounting for uncertainties in both. To address this need, we have developed a statistical framework that incorporates a probabilistic modeling technique using a fully Bayesian approach. A Bayesian perspective yields an optimal bias-variance trade-off against the experimental data and provide an integrative metric for model validation that incorporates parameter and conceptual uncertainty. Additionally, to accelerate the analysis for computationally demanding flow and transport models in porous media, the framework is equipped with a model reduction technique, namely Bayesian Sparse Polynomial Chaos Expansion. We demonstrate the capabilities of the aforementioned Bayesian validation framework by applying it to an application for validation as well as uncertainty quantification of fluid flow in fractured porous media.


翻译:在建模领域,用词验证是指模型产出和实验数据之间的简单比较。通常,这种比较是根据同一轴上的数据对模型结果进行图解,以提供对协议或缺乏协议的视觉评估。不过,这种天真的比较存在若干关切。首先,这些比较往往提供定性评估,而不是定量评估,显然不足以就模型有效性作出决定。第二,这些比较往往忽视或只是部分地说明实验观测或模型输入参数中存在的不确定性。第三,这种比较无法显示模型是否适合预期目的,因为它们主要侧重于可观测数量中的协议。这些缺陷导致需要有一个不确定性意识框架,其中包括一个验证度指标。首先,这些比较往往提供质量评估,而不是数量评估,显然不足以就模型的有效性作出决定。第二,它们往往忽略或只是部分地说明实验性观测或模型输入参数中存在的不确定性。第三,这种比较无法显示模型是否适合预期的目的,因为它们主要侧重于可观测到的数量中的协议。这些缺陷导致需要有一个具有不确定性的框架。这种不确定性的不确定性框架,该指标将系统反应量与计算模型相比,我们制定了一个具有可持续性的精确性的标准,用以进行精确的测试。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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