CAREER: Optimization-based Quantification of Statistical Uncertainty in Stochastic and Simulation Analysis

职业:随机和仿真分析中基于优化的统计不确定性量化

基本信息

  • 批准号:
    1834710
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Faculty Early Career Development (CAREER) Program research project will create a systematic framework for designing, analyzing, and implementing statistical methods for uncertainty quantification that effectively integrate data into stochastic and simulation analyses. These analyses arise routinely in performance evaluations, risk analytics, and decision-making tasks in policymaking and many industries. The recent expansion of industrial system complexities challenges the use of conventional statistical methods in assimilating data, due to the heavy computational burden of high-fidelity simulation models, the intrinsic high dimensionality of stochastic problems, and the structural complications of data-system integration. The research program will blend the use of computational simulation with nonparametric statistics and modern optimization tools to produce methodologies that are both statistically accurate and computationally efficient. If successful, the research outcomes will aid in developing data-driven simulation-based tools for evaluating automated vehicle safety. The tools will be disseminated to relevant governmental and industrial units through institutional collaborative networks and online public channels. The research will also provide reliable, data-driven methodologies to assess risks and calibrate the simulation platforms used in various industries vital to the domestic economy. The education program will expand the undergraduate simulation curriculum, develop a new interdisciplinary graduate course, and provide practical case studies on the societal roles of the engineering profession. The education program will also provide training for graduate students and create undergraduate research opportunities, especially for under-represented minorities in engineering and data science.The specific research objectives will develop statistical uncertainty quantification methods in four fundamental problems in stochastic and simulation analyses: 1) Rare-event prediction and computation; 2) Propagation of input model errors in simulation analysis; 3) Calibration of stochastic input models from output data; and 4) Quantification and enrichment of the feasibility of obtained solutions in data-driven stochastic optimization. Each problem presents distinct challenges arising from small-sample bias, immense computational burden, high dimensionality, or over-conservativeness that impedes the effectiveness of existing methods. The research will emphasize a unified framework to generate performance estimates using new formulations and analyses of optimization programs posited over stochastic spaces, with constraints derived or justified via nonparametric statistical methods. The research will encompass the development of confidence bounds and the quantification of robustness to model misspecification, and the algorithmic analyses that ensure computational tractability in terms of optimization and simulation efficiencies. The techniques developed will cross-fertilize areas across Monte Carlo simulation, stochastic and robust optimization, and statistics. The research outcomes will also equip next-generation engineers with multi-faceted perspectives in using computational and statistical tools that will benefit their future careers.
这个教师早期职业发展(职业)计划研究项目将创建一个系统的框架,用于设计,分析和实施不确定性量化的统计方法,以有效地将数据整合到随机和模拟分析中。这些分析通常在决策和许多行业的绩效评估,风险分析和决策任务中常规出现。由于高保真模拟模型的重大计算负担,随机问题的内在高维度以及数据系统集成的结构并发症,因此工业系统的最新扩展挑战了传统统计方法在吸收数据中的使用挑战。该研究计划将将计算模拟的使用与非参数统计和现代优化工具相结合,以生成既准确又有效率的方法。如果成功,研究结果将有助于开发基于数据驱动的模拟工具,以评估自动化车辆安全性。这些工具将通过机构协作网络和在线公共渠道传播到相关的政府和工业单位。该研究还将提供可靠的,数据驱动的方法来评估风险并校准对国内经济至关重要的各个行业中使用的模拟平台。教育计划将扩大本科模拟课程,开发新的跨学科研究生课程,并就工程专业的社会角色提供实用的案例研究。该教育计划还将为研究生提供培训并创造本科研究机会,尤其是针对代表性不足的工程和数据科学少数群体。具体的研究目标将在随机和模拟分析中四个基本问题中开发统计不确定性量化方法:1)罕见的预测和计算; 2)在模拟分析中传播输入模型误差; 3)从输出数据中校准随机输入模型; 4)在数据驱动的随机优化中获得的溶液的可行性定量和丰富。 每个问题都列出了由小样本偏见,巨大的计算负担,高维度或过度保存的不同挑战,从而阻碍了现有方法的有效性。 这项研究将强调一个统一的框架,以使用新的公式和优化程序的分析来生成绩效估计,该计划通过非参数统计方法得出或合理地提出或合理的优化程序。 这项研究将涵盖置信界的发展以及对模型错误指定的鲁棒性的量化以及算法分析,以确保根据优化和仿真效率来确保计算障碍性。 开发的技术将跨蒙特卡洛模拟,随机和强大的优化以及统计数据进行交叉施用。 研究结果还将为下一代工程师提供多方面的观点,即使用将使他们未来职业的计算和统计工具。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Doubly Robust Stein-Kernelized Monte Carlo Estimator: Simultaneous Bias-Variance Reduction and Supercanonical Convergence
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Lam;Haofeng Zhang
  • 通讯作者:
    H. Lam;Haofeng Zhang
SAMPLING UNCERTAIN CONSTRAINTS UNDER PARAMETRIC DISTRIBUTIONS
Calibrating Input Parameters via Eligibility Sets
通过资格集校准输入参数
  • DOI:
    10.1109/wsc48552.2020.9383885
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Bai, Yuanlu;Lam, Henry
  • 通讯作者:
    Lam, Henry
Recovering Best Statistical Guarantees via the Empirical Divergence-Based Distributionally Robust Optimization
  • DOI:
    10.1287/opre.2018.1786
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Lam
  • 通讯作者:
    H. Lam
ON EFFICIENCIES OF STOCHASTIC OPTIMIZATION PROCEDURES UNDER IMPORTANCE SAMPLING
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Henry Lam其他文献

A Shrinkage Approach to Improve Direct Bootstrap Resampling Under Input Uncertainty
输入不确定性下改进直接引导重采样的收缩方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Eunhye Song;Henry Lam;Russell R. Barton
  • 通讯作者:
    Russell R. Barton
Rapid On Site Evaluation of Fine Needle Aspiration versus Core Biopsy Touch Preparations: Diagnostic Value and Impact of Biopsy Site
  • DOI:
    10.1016/j.jasc.2024.08.122
  • 发表时间:
    2024-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Amanda Borgen;Henry Lam;Khaleda Rakhi;Vimal Krishnan
  • 通讯作者:
    Vimal Krishnan
jPOSTdb: COVID-19データベースの構築
jPOSTdb:构建 COVID-19 数据库
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tim Van Den Bossche;Eric W. Deutsch;Yasset Perez-Riverol;Jeremy Carver;Shin Kawano;Luis Mendoza;Ralf Gabriels;Pierre-Alain Binz;Benjamin Pullman;Zhi Sun;Jim Shofstahl;Wout Bittremieux;Tytus D. Mak;Joshua Klein;Yunping Zhu;Henry Lam;Juan An;吉沢明康;吉沢明康,守屋勇樹,小林大樹,張智翔,奥田修二郎,田畑剛,河野信,幡野敦,高見知代,松本雅記,山ノ内祥訓,荒木令江,岩崎未央,杉山直幸,福島敦史,田中聡,五斗進,石濱 泰
  • 通讯作者:
    吉沢明康,守屋勇樹,小林大樹,張智翔,奥田修二郎,田畑剛,河野信,幡野敦,高見知代,松本雅記,山ノ内祥訓,荒木令江,岩崎未央,杉山直幸,福島敦史,田中聡,五斗進,石濱 泰
304 ELIMINATING THE MISUSE OF FECAL OCCULT BLOOD TESTING (FOBT) IN THE HOSPITAL SETTING
  • DOI:
    10.1016/s0016-5085(24)00643-7
  • 发表时间:
    2024-05-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Henry Lam;Amy Slenker;Eric Nellis
  • 通讯作者:
    Eric Nellis
The HUPO-PSI Universal Spectrum Identifier (USI) for mass spectra
用于质谱的 HUPO-PSI 通用谱图识别器 (USI)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tim Van Den Bossche;Eric W. Deutsch;Yasset Perez-Riverol;Jeremy Carver;Shin Kawano;Luis Mendoza;Ralf Gabriels;Pierre-Alain Binz;Benjamin Pullman;Zhi Sun;Jim Shofstahl;Wout Bittremieux;Tytus D. Mak;Joshua Klein;Yunping Zhu;Henry Lam;Juan An
  • 通讯作者:
    Juan An

Henry Lam的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Henry Lam', 18)}}的其他基金

S&AS:FND:COLLAB:Unsupervised Rare Event Learning - With Applications on Autonomous Vehicles
S
  • 批准号:
    1849280
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Optimization-based Quantification of Statistical Uncertainty in Stochastic and Simulation Analysis
职业:随机和仿真分析中基于优化的统计不确定性量化
  • 批准号:
    1653339
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Modeling and Analyzing Extreme Risks in Insurance and Finance
合作研究:保险和金融极端风险的建模和分析
  • 批准号:
    1523453
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Modeling and Analyzing Extreme Risks in Insurance and Finance
合作研究:保险和金融极端风险的建模和分析
  • 批准号:
    1436247
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
A Sensitivity Approach to Assessing Model Uncertainty for Stochastic Systems
评估随机系统模型不确定性的灵敏度方法
  • 批准号:
    1400391
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

基于人车双向感知的驾驶人状态调节策略设计与优化
  • 批准号:
    72301151
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于导电纤维网络应变场精准调控的应变传感性能优化及其机制研究
  • 批准号:
    52302080
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于异步混合事件触发通信机制的自适应分布式优化控制研究
  • 批准号:
    62303096
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
时变环境下基于客流均衡分配的公交时刻表优化研究
  • 批准号:
    72371205
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    41 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于群智能优化和深度学习的泛癌驱动通路识别研究
  • 批准号:
    62366007
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

CAREER: Mitigating the Lack of Labeled Training Data in Machine Learning Based on Multi-level Optimization
职业:基于多级优化缓解机器学习中标记训练数据的缺乏
  • 批准号:
    2339216
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Explanation-based Optimization of Diversified Information Retrieval to Enhance AI Systems
职业:基于解释的多样化信息检索优化以增强人工智能系统
  • 批准号:
    2339932
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Mentoring the next generation of researchers at the intersection of opioid use disorder and chronic pain
指导下一代研究人员研究阿片类药物使用障碍和慢性疼痛的交叉点
  • 批准号:
    10663642
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
Optimization of Neurophysiologic Biomarkers for Rehabilitation Interventions in Veterans with Chronic Psychosis
慢性精神病退伍军人康复干预的神经生理学生物标志物的优化
  • 批准号:
    10753415
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
Enhanced Cervical Cancer Screening Adoption and Treatment Linkage for HIV positive Women in Kenya (eCASCADE-Kenya)
加强肯尼亚艾滋病毒阳性女性的宫颈癌筛查采用和治疗联系 (eCASCADE-Kenya)
  • 批准号:
    10738135
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.43万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了