部分可观测随机环境中结构健康信息的价值
机器学习
2020-07-21 v2 人工智能
系统与控制
系统与控制
最优化与控制
机器学习
摘要
将不确定观测与决策优化高效结合，是制定知情干预行动、维护退化工程系统结构安全的关键。为此，必须以基于期望收益的 inspection 与监测策略调度为基础，客观开展相关工作；此类收益除其他外反映了信息价值（VoI）与结构健康监测价值（VoSHM）等量化指标。本工作中，我们在部分可观测马尔可夫决策过程（POMDPs）框架下引入并研究上述指标的理论与计算基础，从而指向一类广泛的部分可观测随机退化环境决策问题，其可建模为 POMDPs。我们设计了逐步与全生命周期的 VoI 和 VoSHM 定义，并依据贝尔曼方程及其导出的最优值函数性质分析其界限。研究表明，POMDP 策略在每一步天然利用 VoI 概念以最优方式引导观测行动，且 SHM 或 inspection 访问分别提供的永久或间歇信息，从长远看只能降低该策略的代价；而在结构及基础设施决策中通常采用的局部最优策略下，此结论未必成立。我们基于点值迭代方法求解 POMDP，并在平稳与非平稳退化环境、无限与有限规划周期、单或多组分工程系统中量化了各类定义。
引用
@article{arxiv.1912.12534,
title = {Value of structural health information in partially observable stochastic environments},
author = {C. P. Andriotis and K. G. Papakonstantinou and E. N. Chatzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.12534},
year = {2020}
}