Xin Zhou;Feng-Liang Zhang;Yoshinao Goi;Chul-Woo Kim
Smart Structures and Systems
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v.31
no.1
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pp.29-43
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2023
This study investigates the possibility of damage detection of a real bridge by means of a modal parameter-based finite element (FE) model update. Field moving vehicle experiments were conducted on an actual steel plate girder bridge. In the damage experiment, cracks were applied to the bridge to simulate damage states. A fast Bayesian FFT method was employed to identify and quantify uncertainties of the modal parameters then these modal parameters were used in the Bayesian model update. Material properties and boundary conditions are taken as uncertainties and updated in the model update process. Observations showed that although some differences existed in the results obtained from different model classes, the discrepancy between modal parameters of the FE model and those experimentally obtained was reduced after the model update process, and the updated parameters in the numerical model were indeed affected by the damage. The importance of boundary conditions in the model updating process is also observed. The capability of the MCMC model update method for application to the actual bridge structure is assessed, and the limitation of FE model update in damage detection of bridges using only modal parameters is observed.
This study constructs a bayesian neoclassical DSGE model that applies oil usage. The model includes technology shocks, oil price shocks, and shocks to energy policies as exogenous driving forces. First, this study aims to analyze the roles of these exogenous shocks in the Korean business cycle. Second, this study examines the effects of long-term changes in the energy consumption structure, including the reduction in oil use as a share of energy consumption and improvement in oil efficiency. In the case of oil price shocks, results show that these shocks exert recessionary pressure on the economy in line with those obtained in the previous literature. On the other hand, shocks to energy policies, which reduce oil consumption per capital, result in opposite consequences to oil price shocks, decreasing oil consumption. Also, counterfactual exercises show that long-term changes in the energy consumption structure would mitigate the contractionary effects of oil price shocks.
Won, Dong-Yeon;Lim, Jun Hyoung;Sim, Hyun Su;Sung, Si-il;Lim, Heonsang;Kim, Yong Soo
Journal of Applied Reliability
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v.17
no.3
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pp.213-223
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2017
Purpose: The purpose of this study is to arrange the life data analysis literatures based on the Bayesian method quantitatively and provide it as tables. Methods: The Bayesian method produces a more accurate estimates of other traditional methods in a small sample size, and it requires specific algorithm and prior information. Based on these three characteristics of the Bayesian method, the criteria for classifying the literature were taken into account. Results: In many studies, there are comparisons of estimation methods for the Bayesian method and maximum likelihood estimation (MLE), and sample size was greater than 10 and not more than 25. In probability distributions, a variety of distributions were found in addition to the distributions of Weibull commonly used in life data analysis, and MCMC and Lindley's Approximation were used evenly. Finally, Gamma, Uniform, Jeffrey and extension of Jeffrey distributions were evenly used as prior information. Conclusion: To verify the characteristics of the Bayesian method which are more superior to other methods in a smaller sample size, studies in less than 10 samples should be carried out. Also, comparative study is required by various distributions, thereby providing guidelines necessary.
Purpose - This paper elucidates a nexus between the occurrence of rare disaster events and the volatility of economic growth by distinguishing the likelihood of rare events from stochastic volatility. We provide new empirical facts based on a quarterly time series. In particular, we focus on the role of financial liberalization in spreading the economic crisis in developing countries. Design/methodology - We use quarterly data on consumption expenditure (real per capita consumption) from 44 countries, including advanced and developing countries, ending in the fourth quarter of 2020. We estimate the likelihood of rare event occurrences and stochastic volatility for countries using the Bayesian Markov chain Monte Carlo (MCMC) method developed by Barro and Jin (2021). We present our estimation results for the relationship between rare disaster events, stochastic volatility, and growth volatility. Findings - We find the global common disaster event, the COVID-19 pandemic, and thirteen country-specific disaster events. Consumption falls by about 7% on average in the first quarter of a disaster and by 4% in the long run. The occurrence of rare disaster events and the volatility of gross domestic product (GDP) growth are positively correlated (4.8%), whereas the rare events and GDP growth rate are negatively correlated (-12.1%). In particular, financial liberalization has played an important role in exacerbating the adverse impact of both rare disasters and financial market instability on growth volatility. Several case studies, including the case of South Korea, provide insights into the cause of major financial crises in small open developing countries, including the Asian currency crisis of 1998. Originality/value - This paper presents new empirical facts on the relationship between the occurrence of rare disaster events (or stochastic volatility) and growth volatility. Increasing data frequency allows for greater accuracy in assessing a country's specific risk. Our findings suggest that financial market and institutional stability can be vital for buffering against rare disaster shocks. It is necessary to preemptively strengthen the foundation for financial stability in developing countries and increase the quality of the information provided to markets.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.182-182
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2022
4차산업 기술이 상수도 관망 분야에도 활발히 도입되며 스마트워터 구축에 기술적인 기반이 마련되고 있다. 이중 디지털트윈의 경우 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술로 정의된다. 즉, 디지털트윈의 핵심기술은 시각화와 시뮬레이션 모형의 연계로 실시간 상황 표출뿐만 아니라 시뮬레이션 모형 입력값의 미래 변화를 추정하여 해당 사물의 상태를 예측하는 것이라고 할 수 있다. 상수도 관망의 경우도 디지털트윈 모형 구축 시 정교한 시뮬레이션 모형과 연계를 통해 관측 데이터의 표출과 함께 미관측 지점의 데이터를 추정 및 표출하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 디지털트윈 모형 구축에 가장 필수적이라고 할 수 있는 상수도 관망의 해석 프로그램 매개변수 검보정 모형을 소개한다. 대표적인 상수도 관망해석 프로그램인 EPANET2.2의경우 입력값으로 주로 수요량과 관로의 조도계수를 요구하며, 본 연구에서는 수요량은 알고 있는 것으로 가정하고 관로의 조도계수만 Markov-Chain Monte Carlo (MCMC)를 사용하여 검보정한다. 해당 모형은 (1) 실시간 조도계수 추정이 가능하면, (2) 동시에 누수 탐지가 가능하고, (3) 관로의 기능적 노후를 정의하여 향후 디지털트윈 모형 구현 시 관로 노후를 표출할 수 있는 기반을 구축한다. 우선 실시간 조도계수 추정은 데이터베이스와 연동하여 진행하며, MCMC 모형을 활용한 관로 별 조도계수의 분포에 따라 정상범위 내 변동이 발생하는지 여부를 판단한다. 이때 정상범위를 벗어난 변동이 발생하는 경우 잠재적 누수가 존재하는 것으로 가정하며, 콜모고로프-스미르노프(KS) 테스트를 통해 이를 판단한다. 기능적 노후는 관로의 통수능과 연관이 있으며, 추정한 조도계수에 따른 관로의 통수능을 산정하여 결과를 표출한다. 본 연구에서 제안한 모형은 향후 상수도 관망 디지털트윈 구현에 핵심 요소기술로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.1
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pp.81-98
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2013
Since Probabilistic Latent Semantic Analysis (PLSA) and Latent Dirichlet Allocation (LDA) were introduced, many revised or extended topic models have appeared. Due to the intractable likelihood of these models, training any topic model requires to use some approximation algorithm such as variational approximation, Laplace approximation, or Markov chain Monte Carlo (MCMC). Although these approximation algorithms perform well, training a topic model is still computationally expensive given the large amount of data it requires. In this paper, we propose a new method, called non-simultaneous sampling deactivation, for efficient approximation of parameters in a topic model. While each random variable is normally sampled or obtained by a single predefined burn-in period in the traditional approximation algorithms, our new method is based on the observation that the random variable nodes in one topic model have all different periods of convergence. During the iterative approximation process, the proposed method allows each random variable node to be terminated or deactivated when it is converged. Therefore, compared to the traditional approximation ways in which usually every node is deactivated concurrently, the proposed method achieves the inference efficiency in terms of time and memory. We do not propose a new approximation algorithm, but a new process applicable to the existing approximation algorithms. Through experiments, we show the time and memory efficiency of the method, and discuss about the tradeoff between the efficiency of the approximation process and the parameter consistency.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.42
no.4
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pp.194-202
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2019
Reliability analysis of the components frequently starts with the data that manufacturer provides. If enough failure data are collected from the field operations, the reliability should be recomputed and updated on the basis of the field failure data. However, when the failure time record for a component contains only a few observations, all statistical methodologies are limited. In this case, where the failure records for multiple number of identical components are available, a valid alternative is combining all the data from each component into one data set with enough sample size and utilizing the useful information in the censored data. The ROK Navy has been operating multiple Patrol Killer Guided missiles (PKGs) for several years. The Korea Multi-Function Control Console (KMFCC) is one of key components in PKG combat system. The maintenance record for the KMFCC contains less than ten failure observations and a censored datum. This paper proposes a Bayesian approach with a Dirichlet mixture model to estimate failure time density for KMFCC. Trends test for each component record indicated that null hypothesis, that failure occurrence is renewal process, is not rejected. Since the KMFCCs have been functioning under different operating environment, the failure time distribution may be a composition of a number of unknown distributions, i.e. a mixture distribution, rather than a single distribution. The Dirichlet mixture model was coded as probabilistic programming in Python using PyMC3. Then Markov Chain Monte Carlo (MCMC) sampling technique employed in PyMC3 probabilistically estimated the parameters' posterior distribution through the Dirichlet mixture model. The simulation results revealed that the mixture models provide superior fits to the combined data set over single models.
Kim, Tae-Jeong;So, Byung-Jin;Ryou, Min-Suk;Kwon, Hyun-Han
Journal of Korea Water Resources Association
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v.49
no.4
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pp.315-325
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2016
Generally, a natural river discharge is highly regulated by the hydraulic structures, and the regulated flow is substantially different from natural inflow characteristics for the use of water resources planning. The natural inflow data are necessarily required for hydrologic analysis and water resources planning. This study aimed to develop an integrated model for more reliable simulation of daily dam inflow. First, a piecewise Kernel-Pareto distribution was used for rainfall simulation model, which can more effectively reproduce the low order moments (e.g. mean and median) as well as the extremes. Second, a Bayesian Markov Chain Monte Carlo scheme was applied for the SAC-SMA rainfall-runoff model that is able to quantitatively assess uncertainties associated with model parameters. It was confirmed that the proposed modeling scheme is capable of reproducing the underlying statistical properties of discharge, and can be further used to provide a set of plausible scenarios for water budget analysis in water resources planning.
In this paper, we consider Bayesian approaches to zero inflated Poisson model, one of the popular models to analyze zero inflated count data. To generate posterior samples, we deal with a Markov Chain Monte Carlo method using a Gibbs sampler and an exact sampling method using an Inverse Bayes Formula(IBF). Posterior sampling algorithms using two methods are compared, and a convergence checking for a Gibbs sampler is discussed, in particular using posterior samples from IBF sampling. Based on these sampling methods, a real data analysis is performed for Trajan data (Marin et al., 1993) and our results are compared with existing Trajan data analysis. We also discuss model selection issues for Trajan data between the Poisson model and zero inflated Poisson model using various criteria. In addition, we complement the previous work by Rodrigues (2003) via further data analysis using a hierarchical Bayesian model.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.5
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pp.29-39
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2012
The main objective is to predict the future degradation and maintenance budget for a suspension bridge system. Bayesian inference is applied to find the posterior probability density function of the source parameters (damage indices and serviceability), given ten years of maintenance data. The posterior distribution of the parameters is sampled using a Markov chain Monte Carlo method. The simulated risk prediction for decreased serviceability conditions are posterior distributions based on prior distribution and likelihood of data updated from annual maintenance tasks. Compared with conventional linear prediction model, the proposed quadratic model provides highly improved convergence and closeness to measured data in terms of serviceability, risky factors, and maintenance budget for bridge components, which allows forecasting a future performance and financial management of complex infrastructures based on the proposed quadratic stochastic regression model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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