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Bayesian sparse polynomial chaos expansion for global sensitivity analysis

Authors :
Thierry A. Mara
Anis Younes
Qian Shao
Marwan Fahs
School of Civil Engineering
Wuhan University [China]
Physique et Ingénierie Mathématique pour l'Énergie, l'environnemeNt et le bâtimenT (PIMENT)
Université de La Réunion (UR)
Laboratoire d'Hydrologie et de Géochimie de Strasbourg (LHyGeS)
Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre (EOST)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'étude des Interactions Sol - Agrosystème - Hydrosystème (UMR LISAH)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Méthodes d'Analyse Stochastique des Codes et Traitements Numériques (GdR MASCOT-NUM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
French National Research Agency through the research project RESAIN (No. ANR-12-BS06-0010-02)
ANR-12-BS06-0010,RESAIN,Techniques d'émulation pour la réduction
l'analyse de sensibilité et l'inversion des modèles de transfert en hydrologie(2012)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [ Madagascar])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre (EOST)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2017, 318, pp.474-496. ⟨10.1016/j.cma.2017.01.033⟩, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Elsevier, 2017, 318, pp.474-496. ⟨10.1016/j.cma.2017.01.033⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; Polynomial chaos expansions are frequently used by engineers and modellers for uncertainty and sensitivity analyses of computer models. They allow representing the input/output relations of computer models. Usually only a few terms are really relevant in such a representation. It is a challenge to infer the best sparse polynomial chaos expansion of a given model input/output data set. In the present article, sparse polynomial chaos expansions are investigated for global sensitivity analysis of computer model responses. A new Bayesian approach is proposed to perform this task, based on the Kashyap information criterion for model selection. The efficiency of the proposed algorithm is assessed on several benchmarks before applying the algorithm to identify the most relevant inputs of a double-diffusive convection model.

Details

Language :
English
ISSN :
00457825
Database :
OpenAIRE
Journal :
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2017, 318, pp.474-496. ⟨10.1016/j.cma.2017.01.033⟩, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Elsevier, 2017, 318, pp.474-496. ⟨10.1016/j.cma.2017.01.033⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....856fbd113a6b71210e3ba33c2102f01e
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.cma.2017.01.033⟩