JORNADA SOBRE MODELACIÓN NUMÉRICA EN INGENIERÍA DE PRESAS

F. Salazar, A. Conde, D.J. Vicente, J. Irazábal,

J. San Mauro, E. Oñate

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¿MACHINE LEARNING?

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DEFINICIÓN

Regresión

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MACHINE LEARNING. REGRESIÓN

MACHINE

LEARNING

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MACHINE LEARNING

Inp

ut

Datos

𝑋 Mo

del

o

Sistema

𝑓() Ou

tpu

t

Respuesta

𝑌 ≃ 𝑓(𝑋 )

• Predicción • Interpretación

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MACHINE LEARNING

Support Vector Machines

Multi Adaptive Regression Splines

Redes Neuronales Boosted Regression Trees

Random Forests

Inp

ut

Datos

𝑋 Mo

del

o

Sistema

𝑓() Ou

tpu

t

Respuesta

𝑌 ≃ 𝑓(𝑋 )

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Análisis sísmico

Ec como variable aleatoria (hormigón heterogéneo)

100 modelos; 1,000 pasos de tiempo cada uno

CUANTIFICACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE

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MACHINE LEARNING In

pu

t Material

𝑋

Mo

del

Presa

Modelo MEF

𝑓()

Ou

tpu

t Desplazamiento Tracción

𝑌 ≃ 𝑓(𝑋 )

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Algoritmo: Bosques aleatorios

Coste computacional despreciable

PREDICCIÓN

Output Model ID MAE-Train MAE-Test MAPE-Train MAPE-Test

CDmax (mm) A 1.39 (0.011) 1.47 (0.017) 3.95 (0.032) 4.15 (0.046)

SBmax (MPa) B 21.08 (0.21) 23.57 (0.26) 2.13 (0.020) 2.42 (0.027)

CDmax (mm) C 0.67 (0.014) 0.66 (0.015) 1.90 (0.040) 1.82 (0.042)

SBmax (MPa) D 8.71 (0.32) 10.71 (0.32) 0.88 (0.032) 1.11 (0.033)

CDmax (mm) E 0.72 (0.014) 0.70 (0.017) 2.01 (0.040) 1.93 (0.047)

SBmax (MPa) F 11.05 (0.12) 12.56 (0.17) 1.11 (0.012) 1.29 (0.018)

Output Model ID MAE-Train MAE-Test MAPE-Train MAPE-Test

CDmax (mm) A 1.39 (0.011) 1.47 (0.017) 3.95 (0.032) 4.15 (0.046)

SBmax (MPa) B 21.08 (0.21) 23.57 (0.26) 2.13 (0.020) 2.42 (0.027)

CDmax (mm) C 0.67 (0.014) 0.66 (0.015) 1.90 (0.040) 1.82 (0.042)

SBmax (MPa) D 8.71 (0.32) 10.71 (0.32) 0.88 (0.032) 1.11 (0.033)

CDmax (mm) E 0.72 (0.014) 0.70 (0.017) 2.01 (0.040) 1.93 (0.047)

SBmax (MPa) F 11.05 (0.12) 12.56 (0.17) 1.11 (0.012) 1.29 (0.018)

MAE: Error medio absoluto

MAPE: Error porcentual medio absoluto

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INTERPRETACION

Desplazamiento máximo Tracción máxima

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ANÁLISIS DE DATOS DE AUSCULTACIÓN

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MACHINE LEARNING

𝑋 Inp

ut

Cargas (Auscultación)

𝑋

Mo

del

o

Presa

𝑓()

Ou

tpu

t

Respuesta (Auscultación)

𝑌 ≃ 𝑓(𝑋 )

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MODELO ESTADÍSTICO VS MACHINE LEARNING

Método HST Desplazamientos

Función predefinida

No cumplen hipótesis

Fácil de interpretar

Machine Learning Cualquier variable

Flexible

Consideran la interacción

Interpretable

Mayor precisión

)cos()()2()()cos(

),,(ˆ

10987

654

43

32

210

sssenassenassenasa

taeahahahahaatshf t

Willm, G., & Beaujoint, N. (1967, September). Les méthodes de surveillance des barrages au

service de la production hydraulique d'Electricité de France, problèmes anciens et solutions

nouvelles. In IXth international congress on large dams (pp. 529-550).

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INTERPRETACIÓN

HST

Machine Learning

)cos()()2()()cos(

),,(ˆ

10987

654

43

32

210

sssenassenassenasa

taeahahahahaatshf t

Desplazamiento radial Presa bóveda 100 m.

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SOFTWARE. VERSIÓN LIBRE ONLINE

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PRECAUCIONES Y LIMITACIONES

Se requieren datos:

Auscultación

Modelos MEF

Experimentos

Conocimiento de algoritmos

¡No extrapolar!

Tienen base teórica

Muchos recursos en internet

Juicio ingenieril

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“If you only have a hammer,

you tend to see every problem

like a nail”

Abraham Maslow,

“Psychology of Science: A

Reconnaissance”, 1966

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