Бул изилдөө, жээкдаки жумшак силттүү топураке йерлештирмененн ийкемдүү казыкларын кайталанма каптал жүктөр астында азалан көтөрүү жөндөмдүүлүгүнин, жүктөөнин йалнызжа еркен бөлүмүнден алынган чектелген маалыматтарле болжол едилип едмененмейежегини изилдөөктадыр. Изилдөөчүлөр; ачык ве жабык учтуу модель казыклары 0,5, 1, 2 ве 4 Хз жыштыкларында 8.000 цикле катар эки багыттуу йнегизгил йүклемиш, секиз тажрыйба маалымат топтому олуштурмуш ве бу маалыматтари Reptile мета-үйрөнүү ыкмасыйле егитмененн эки багыттуу жаңырык-абал терең тармагына актармыштыр. Өнермененн Meta-ESN, бута тажрыйбаин йалнызжа илк 100 циклини, йани түм 8.000 циклдик серинин 1/80'ини кулланыркен бменен көтөрүү жөндөмдүүлүгүнин узак мөөнөттүү өзгөрүүини негизги салыштыруу моделдеринден дагы дүшүк катайла йениден олуштурмуштур. Ошентсе да натыйжалар лаборатория масштабдуу, белирли бир силттүү топурак, ики казык учу типи ве дүзенли хармоник жүктөө шарттарыйла чектелген; модель хенүз герчек бир жээк түзүмүнда саха маалыматтарийле ырасталган эмес.

Моделин негизги өгренижиси олан эки багыттуу жаңырык-абал терең тармагы (Bi-ESDN), тек ылайыквли салыштырууда тест маалыматси үстүндө 13,90 × 10^-7 орточо каре ката елде етмиштир. Айны өлчүт стантарт ESN үчүн 322,39 × 10^-7, RNN үчүн 2.052,38 × 10^-7, LSTM үчүн 371,81 × 10^-7 ве Transformer үчүн 80,14 × 10^-7 катары билдирилген. Reptile менен мурунден егитмененн модель, илк 100 цикл кулланылдыгында 2,63 × 10^-5 MSE үретмиш; бу маани Merge ыкмасынин болжол менен 1/17'си, сыфырдан егитмененн Vanilla ыкмасынин болсо болжол менен 1/8'и дүзейинде калмыштыр.

Изилдөө, еркен дмааниде өлчөнгөн жүктөө ве жылышуу өрүнтүлеринин казык-топурак системасындеки мененрлейен катуулук жоготуусу хаккында билги твакцинайабмененжегини көрсөтөт. Мета-үйрөнүүнин салымы, тек бир тажрыйба шартуну езберлемек йерине ар түрдүү жүктөө жыштыклары ве казык учу типлеринден орток заман өрүнтүлерини өгренерек йени бир шарта аз сайыда өлчөөле уйум сторламактыр.

Türkiye ачжылуулукндан ыкма; порт курулмалары, жээк тетуманлери ве ачык деңиз энергия курулмаларындаки казык пайдубалдарынин дурум көзөмөле системалери үчүн изилдөөйа маани бир йаклвакцинам сунмактадыр. Бирок моделдин Türkiye'деки топурак профиллерине вейа герчек түзүмлара түздөн-түз актарылмасы мүмкүн дегилдир. Йерел топурак табакалашмасы, казык геометриси, толкун ве шамал йүклери, оюлуу, дүшей йүклер, сенсор айрыкчари ве саха ызы-чуусү колдонуп йениден егитилмеси ве бторымсыз талаа маалыматы үстүндө догруланмасы герекир.

Изилдөөнүн негизги маселеи недир?

Кыйы ве ачык деңиз курулмаларындаки казык пайдубалдары, шамал, толкун ве агымларын олуштурдугу текрарлы йнегизгил күчтөре маруз калмактадыр. Бу йүклер казык чүйресиндеки топураки текрар текрар бозарак казык-топурак системасынин рижитлигини ве каптал жүк көтөрүү жөндөмдүүлүгүни заман үчүнде азалтабилир. Хистерезис ийри сызыктаринин гидерек ашторы догру егилмеси ве баштапкы егимлеринин күчүлмеси, ошол эле жылышууйи өндүрүү үчүн герекен йнегизгил күчин азалдыгыны көрсөтөт.

Герчек бир түзүмнын жөндөмдүүлүк жоготуусуны түздөн-түз саха көзөмөлесийле аныктоо ишенимилир олмакла бирликте узак мөөнөттүү маалымат, сенсор инфраструктурасы ве чыгым геректирир. Сайысал негизгилизлер дагы экономикалык олабилир; бирок айрынтылы казык-топурак моделдеринин курсулмасы, хесапланмасы ве герчек жүрүм-турумла догруланмасы да гүчтүр. Лаборатувар модель тажрыйбалари контроллү маалымат үретир, бирок хер оласы топурак, йүк ве казык шарту үчүн айры тажрыйба йапмак пратик дегилдир.

Изилдөөчүлөрын чөзмек истедиги маселе, йени бир иштөө шартында йалнызжа илк биркач циклден топлнегизгин маалыматтарле бүтүн узак мөөнөттүү жөндөмдүүлүк жоготуусуны болжол едебмененн ве дагы мурун гөрүлмейен гөрүйлөре ылдамдыкла уйарлнегизгибмененн бир суррогат модель гелиштирмектир.

Өнермененн эрте эскертүү системаи насыл изилдөөктадыр?

Изилдөөнүн илк шемасы, лаборатория ве саха арасында курсулмасы амачлнегизгин маалымат агымыны көрсөтөт. Лаборатувар модель казык тажрыйбалари ар түрдүү шарттарда жөндөмдүүлүк жоготуусу маалыматтари өндүрүүте, бу маалымат топтомдору мета-үйрөнүү алкаксини егитмекте ве ортойа генел бир йнегизгил сыйымдуулук болжол модели чыкмактадыр. Амач, гележекте герчек бир жээк казыгындан алынажак еркен циклдик уйарым маалыматтарини бу моделье актарарак казыгын мененрлейен сыйымдуулук өзгөрүүини өнгөрмектир.

Бул изилдөө сөз конусу убакытжин лаборатория тажрыйбалари ве эсептөөлы моделдөө бөлүмүнү сынамактадыр. Герчек жээк казыкларындан алынмыш бторымсыз саха көзөмөле маалыматтарийле герчеклештирмененн сон валидация изилдөөдө жок.

Модел казык ве прототип арасындаки масштаб насыл курсулмуштур?

Изилдөөда, йумушак жээк топураки шарттарындаки болот бору казык есас алынмыш ве прототип менен модель арасында 20:1 геометриялык окшоштук катышы колдонулган. Модел казыгын чапы, көмүлүү тереңдиги ве топлам узунлугу бу катыша ылайык күчүлтүлмүштүр. Дувар калынлыгы болсо йалнызжа геометриялык масштабле дегил, прототип ве модель казыгын критикалык узундук катышлары менен егилме айрыкчаринин ешлешмеси гөзетмененрек 1,50 мм катары аныкталган.

Изилдөөчүлөр ошол эле кузов айрыкчарине сахип ики модель казык хазырламыштыр. Казыклардан бири ачык учтуу, дигери жабык учтуудур. Бөйлеже казык учу шартунун циклдик йнегизгил жөндөмдүүлүк жоготуусуна еткиси айры бир ылайыкв дегишкени катары маалымат топтомуне дâхил едилмиштир.

Деней хазнесиндеки чек ара таасири насыл контрол едилмиштир?

Модел хазнеси 900 × 700 × 700 мм бойутларында даярдалган. Казык менен горизонталдык хазне сыныры арасындаки месафе казык чапынын болжол менен 9,5 каты, казык учу чүйресиндеки контрол месафеси болсо илгили литератүрде маалыматлен алт сынырларын үстүндө тутулмуштур. Изилдөө бу геометриден харекетле горизонталдык ве дүшей сыныр еткмененринин натыйжалар үстүндө ихмал едмененбилир олдугуну кабул етмектедир.

Бу баалоо геометриялык месафе өлчүтлерине дайанмактадыр. Изилдөөдө ошол эле тажрыйбаин дагы чоң бир хазнеде текрарланмасы вейа чек ара таасиринин түздөн-түз өлчүлмеси йолуйла түзүмлмыш ек бир сезгичтик тести берилген эмес.

Силтли топурак насыл даярдалган?

Деней топураки, Wenzhou'даки Оуфеи Прожежт сахасында бетин болжол менен 1 метре астындан алынан агымдык чөйрө дурумдаки силттүү топуракдир. Башлангычтаки топуракин өзгүл оорлыгы 2,72; тыгыздыгы 1,62 г/жм³; ликит лимити %55,53; пластик лимити %22,47 ве пластикалуулук индиси %33,06 катары өлчөнгөн.

Казыкларын йерлештирилмесинден мурун топураке 22 гүн убакытйле вакуумдук алдын ала жүктөө колдонулган. Хазнейе ики адет 550 мм етчопои узунлуга сахип префабрикаланган тик дрен йерлештирилмиш; дренлер вакум шишеси ве помпайа бторланмыштыр. Бошлук суйу басынжы ве топурак басынжы фибер Брагг торлуу микро-пьезометрлер ве басым сенсорлоруйле, чөгүү болсо 400 ве 600 мм деринликлердеки плакаларла изленмиштир.

Илк гүн өлчөөлөр ики саатте бир, кийинки гүнлерде секиз саатте бир алынмыштыр. Йирми ики гүнлүк соода сонунда су мухтүйасынын %7,43 азалдыгы ве дренажсыз кесилиш бекемдигинын баштапкы мааниине ылайык %96,70 арттыгы билдирилген. Бирок бу бөлүмде өлчөнгөн акыркы кайма бекемдигинын мутлак маании, белирсизлиги вейа статистикалык маанилүүлүк тести берилген эмес.

Чүйримсел жүктөө тажрыйбалари насыл колдонулган?

Казыклар вакумла иймененштирилмиш топураке статик преслеме менен йерлештирилмиш ве 24 саат динлендирилмиштир. Йүклеме, ики йөнлү ве жылышуу көзөмөлдүү катары герчеклештирилмиштир. Нихаи дурум үчүн жүктөө ноктасындаки йнегизгил жылышуу казык чапынын 0,1 каты катары кабул едилмиш ве жылышуу артымы 3 мм сечилмиштир.

Деней жыштыклары, прототип шамал ве толкун жыштыкларынын модель өлчегине дөнүштүрүлмесийле 0,5, 1 ве 2 Хз катары белирленмиш; вакцинары шарттары темсил етмек үчүн 4 Хз екленмиштир. Хер жүктөө цикли үчүн 100 маалымат өрнеги кайдедилмиш ве тажрыйбалар 8.000 циклде сонландырылмыштыр.

Деней ийри сызыктари не көрсөтөт?

Секиз күч-убакыт графигинин тамамында йнегизгил каршылык жүктөөнин башлангыжында ылдам бичимде азалмакта, дагы кийин жөндөмдүүлүк жоготуусунын ылдамдыгы жайламакта ве ийри сызык дагы туруктуу бир сүйийейе йаклашмактадыр. Бу орток сүрөт, ар түрдүү гөрүйлөр арасында актарылабмененжек негизги заман өрүнтүсүнү олуштурмактадыр.

Йүк-жылышуу графиклеринде цикл сайжылуулук арттыкча гистерезис шакектери ашторы догру егилмекте ве илк егимлери азалмактадыр. Илк егимин күчүлмеси, казык-топурак системасынин йнегизгил рижитлигинин азалдыгыны көрсөтөт. Изилдөөчүлөр баштапкы ылдам бузулууйы, илк циклдерде казык чүйресиндеки топуракин дагы фазала өрселенмеси ве топуракин заманла агуу чыңалуусуна йаклашмасыйла илишкмененндирмектедир.

Ачык ве жабык учтуу казыклар менен ар түрдүү жүктөө жыштыклары арасында гистерезис шакектеринын йүксеклиги ве аланы тейлөөындан айкын ар түрдүүлыклар гөрүлмектедир. Изилдөө бу ар түрдүүлыклары тек бир сабит ылайыкв моделдинин неден бүтүн шарттара колайжа генелленымдуулукейежегинин эксперименттик герекчеси катары кулланмактадыр.

жаңырык-абал тармагы неден тержих едилмиштир?

Узун кыска мөөнөттүү эс ве стантарт текрарлайан синир торлары, узун заман сермененрини өгренебилир; бирок абдан сайыда окутула турган параметр ичерир. жаңырык-абал тармагы (ежхо-стате нетwорк, ESN), чоң ве сейрек байланышкан бир резервуар кулланыр. Стантарт ESN'де гириш, резервуар ве кайтарым байланыш бирикмелерынын маанилүү бөлүмү сабит тутулур; есас катары чыгуу катмары егитилир. Бу түзүм, узун сермененрде дагы жеңил бир окутуу убакытжи олуштурмайы амачламактадыр.

Изилдөөдө стантарт ESN ики йөнден гелиштирилмиштир. Илк катары гириш серисинин мененри ве терс заман йөнлеринде ишленен ики резервуар дуруму бирлештирилмиштир. Икинжи катары стантарт сызыктуу чыгуу катмары йерине көп катмарлуу перцептрон колдонулган. Орточойа чыкан түзүм, эки багыттуу жаңырык-абал терең тармагы вейа Bi-ESDN катары адландырылмыштыр.

Модел ханги гирдмененри кулланмактадыр?

Моделин негизги гиришлери актуатор жылышууси ве замандыр. Йер дегиштирме сигналдынин градиенты ве тепе маанилери ек айрыкчар катары чыкарылмыш, заман дегишкенинин негатиф логаритмик өзгөрүүү де жөндөмдүүлүк жоготуусунын заман үчүндеки егилимини темсил етмек амажыйла екленмиштир.

Сон гириш вектөрү төмөнкү беш компонентден олушмактадыр:

• Йер дегиштирме, д
• Йер дегиштирме градиенты, д_град
• Йер дегиштирме тепе өзеллиги, д_пеак
• Заман, т
• Заманын негатиф логаритмик бичими, т_лог

Моделе тешик суусунун басымы катышы, секант рижитлик, бирикмиш пластик сүрөт дегиштирме, топурак бекемдиги вейа бензери физикалык дурум дегишкенлери берилген эмес. Бу неденле модель жөндөмдүүлүк жоготуусунын заман өрүнтүсүнү өгренмекте, бирок кайбын ханги физикалык меканизмадан булакландыгыны бирбиринден айырамамактадыр.

Reptile мета-үйрөнүүси не сторламактадыр?

Reptile, модельи тек бир маалымат топтомунде эң төмөн катайа улаштырмак йерине, абдан сайыда илишчопои ылайыквден йени бир ылайыкве ылдамдыкла уйарлнегизгибмененн бир баштапкы параметре узайы өгренмейе йөнелтмектедир. Хер сырткы циклде бир булак тапшырма сечилир, модель бу ылайыкв үстүндө биркач ич жаңыртуу йапар ве негизги параметрелер ылайыкв үстүндө алынган йени параметрелере догру кысмен харекет еттирилир.

Изилдөөдө үч окутуу йаклвакцинамы каршылаштырылмыштыр:

• Vanilla: Булак ылайыкв кулланмадан максат тапшырмаде нөлдөн окутуу.
• Merge: Д₂-Д₈ булак тапшырмалеринин тек маалымат топтомунде бирлештирмененрек алдын ала окутуу түзүмлмасы.
• Reptile: Булак гөрүйлөрин айры гөрүйлөр катары үлгүленмеси ве ылдам уйум сторлайажак орток баштапкы параметрелеринин өгренилмеси.

Merge йаклвакцинамы булак тапшырмалерде дүшүк ката үретмиш; бирок хетерожен гөрүйлөри айрым гөзетмеден бирлештирдиги үчүн максат тапшырмаде ашыкча ылайыкташуу ве дагы толкунлы тест катасы көрсөткөн. Reptile, булак маалыматтари тек бир сери гиби бириктирүүк йерине гөрүйлөр арасындаки орток ве ар түрдүү түзүмлары ылайыкташа алган баштапкы параметрелерине дөнүштүрмейи амачламактадыр.

Bi-ESDN дигер убакыт катарлары моделдерийле каршылаштырылдыгында насыл өндүрүмдүүлүк көрсөткөн?

Д₁ маалымат топтомунде илк 2.000 цикл окутуу, калан 6.000 цикл тест үчүн колдонулган. Бүтүн сермененр эс герексинимини азалтмак амажыйла 10 кат ашторы үлгүленмиш ве хер маалымат топтому 80.000 убакыт кадамына индирилмиштир.

Transformer'ын окутуу катасы Bi-ESDN'е йагымн олмасына ртормен тест катасы болжол менен 5,8 кат дагы йүксектир. Изилдөөдөки көңүл буруу картасы, дүзенли хармоник гиришин Transformer үчүнде жүктөө жыштыгына бторлы дама тахтасына бензер бир көңүл буруу өрүнтүсү олуштурдугуну көрсөтөт. Изилдөөчүлөр, жыштык дегиштигинде бу сабит өрүнтүнүн йени ылайыкве актарыламайабмененжегини ве тест катасынын артмасыны бунунла илишкмененндирмектедир.

Өн окутуу йаклвакцинамлары насыл каршылаштырылмыштыр?

Merge ыкмасы окутуу маалыматынде эң төмөн кайбы елде етмиш, бирок тест маалыматсинде эң жогорку катайы үретмиштир. Reptile'ын окутуу катасы Merge'дэң жогорку олмасына ртормен тест катасы дагы дүшүктүр. Бу натыйжа, максат тапшырмае өткөрүлө билүү тейлөөындан йалнызжа булак тапшырмалердеки окутуу башаржылуулукнын йетерли олмадыгыны көрсөтөт.

Модел не катар аз еркен дмаани маалыматсийле болжол йапабилмектедир?

Хедеф ылайыквде колдонулган еркен окутуу бөлүмү тартипсыйла 2.000, 1.500, 1.000, 500 ве 100 цикле дүшүрүлмүштүр. Беклендиги гиби бүтүн ыкмалерин катасы маалымат өлчөмы азалдыкча артмыштыр. Бирок Reptile йаклвакцинамындаки артыш дигер ики ыкмае ылайык дагы чектелген калмыштыр.

Йалнызжа илк 100 цикл кулланылдыгында Reptile катасы Merge ыкмасынин болжол менен 1/17'си ве Vanilla ыкмасынин болжол менен 1/8'и олмуштур. Модел бөйлеже бүтүн серинин йалнызжа 1/80'ине каршылык гелен еркен маалыматден узак мөөнөттүү егилими туруктуу бичимде йениден олуштурмуштур.

Сон көтөрүү жөндөмдүүлүгү не катар догру болжол едилмиштир?

Изилдөөчүлөр, серинин сон 100 секундасиндеки үст күч тепелеринин орточосыны туруктуу йнегизгил сыйымдуулук көрсөткүчси катары кулланмыштыр. Герчек туруктуу маани графикте болжол менен 0,029 кН'дир.

Вери өлчөмы азалдыкча болжолдонгон сон сыйымдуулук йукары догру сапмыштыр. Ошондуктан 100 циклли натыйжа туруктуу бир узак мөөнөттүү өрүнтүсү сунса да 2.000 циклли болжолле ошол эле хассасийетте дегилдир.

Булак ве бута тапшырма окшоштугу неден маанилүүдир?

Изилдөөчүлөр маалымат топтомдору арасындаки бензерлиги, негизги компонент анализи ве салмаклы Eros бензерлигийле хесапламыштыр. Д₁ дигер гөрүйлөрле эң жогорку генел бензерлиге, Д₆ болсо эң төмөн бензерлиге сахип ылайыкв катары аныкталган.

Д₁ ве Д₆ максат тапшырма катары өз-өзүнчө инжелендигинде модель хер икисинде де чектелген маалыматйле болжол йапабилмиштир. Ошентсе да окутуу узунлугу 2.000 циклден 100 цикле индирилдигинде Д₁ катасы болжол менен 13 кат, Д₆ катасы болсо болжол менен 50 кат артмыштыр. Д₆'нын базы шарттарда дагы дүшүк мутлак MSE үретмеси, моделдин орада дагы сторлам олдугу анламына гелмемектедир. Нормаллештирилмиш ката артышы, булак тапшырмалере дагы аз бензейен бутате аз үлгүлүү үйрөнүүнин дагы кырылган олдугуну көрсөтөт.

Модел өлчөө ызы-чуусуне каршы не катар дайаныклыдыр?

Гүрүлтү бекемдиги, гириш ве чыкыш заман сермененрине ак ызы-чуу екленерек сонсуз, 1.000, 100 ве 20 сигнал-ызы-чуу катышларында изилденген. Гүрүлтү арттыкча хем окутуу хем тест каталары артмыш, етки тест маалыматсинде дагы күчтүү гөрүлмүштүр.

Изилдөөчүлөр SNR маании 100'үн үстүндө олдугунда моделдин татмин едижи болжолдор корудугуну билдирмиштир. Темиз сигнал энергиясине ылайык ызы-чуу дүзейи көтөрүлгөндө, айрыкча SNR 20 шартунда болжол фарклары айкынлешмиштир. Изилдөө, ызы-чуунүн темиз сигналдын %5'ини ашмасы дурумунда көзөмөле маалыматсинин пратик кулланым мааниинин азалдыгыны ифаде етмектедир.

Бу натыйжалар герчек сенсор ызы-чуусунүн ексиксиз темсили дегилдир. Денейде йалнызжа сентэтикалык ак ызы-чуу колдонулган; талаа сенсорлорундеки дрейф, төмөн жыштыктагы экологиялык еткмененр, ексик маалымат, заманлама каталары ве айкыры өлчөөлөр өз-өзүнчө изилденген эмес.

Изилдөөнүн күчтүү жактари нелердир?

• Макине өгренмеси модельи, түздөн-түз лаборатория циклдик казык тажрыйбаларийле үретмененн узун заман сермененри үстүндө бааланган.
• Ачык ве жабык учтуу казыклар менен дөрт жүктөө жыштыгы колдонуп секиз илишчопои бирок ошол эле олмайан ылайыкв олуштурулмуштур.
• Модел йалнызжа окутуу катасыйла дегил, узун тест бөлүмү ве гидерек азалан еркен маалымат өлчөмыйла сынанмыштыр.
• Стантарт ESN, RNN, LSTM, Transformer, нөлдөн окутуу ве бирлештирилмиш алдын ала окутуу гиби ар түрдүү салыштыруу ыкмалери колдонулган.
• Булак-бута бензерлиги менен аз үлгүлүү үйрөнүү бекемдиги арасындаки илишки ошондой эле изилденген.
• Сентэтикалык ызы-чуу астында айры бир туруктуулук негизгилизи түзүмлмыштыр.
• Капасите кайбынын түм убакыт катарларыне ек катары туруктуу сон чоку күч де бааланган.

Изилдөөнүн негизги чектөөлөры нелердир?

• Денейлер лаборатория өлчегинде ве тек бир негизги топурак түрүнде герчеклештирилмиштир.
• Земин вакуумдук алдын ала жүктөөйле иймененштирилдигинден натыйжалар табигый вейа ар түрдүү ыкмалерле иймененштирилмиш силтлере түздөн-түз актарыламаз.
• Йалнызжа ачык ве жабык учтуу тек казыклар изилденген; казык груплары ве казык-казык еткмененшими жок.
• Йүклеме дүзенли, хармоник, эки багыттуу ве жылышуу көзөмөлдүүдүр. Дүзенсиз фыртына йүклери, бирлчек дүшей-йнегизгил йүклер ве герчек спектрлар изилденген эмес.
• Ойулма, табакалы топурак, кум ара табакасы, сывылашабилир топурак ве дегишкен көмүлүү тереңдиги тажрыйба капсамына алынмамыштыр.
• Моделин гирдмененри жылышуу ве заман түрүйли айрыкчарле чектелген; физикалык топурак дурумуну ачыклайан гирдмененр кулланылмамыштыр.
• Модел физикалык жөндөмдүүлүк жоготуусу меканизмасыны диагнозмламамакта, йалнызжа өлчөнгөн заман өрүнтүсүнү йениден олуштурмактадыр.
• Секиз ылайыкв ошол эле тажрыйба програмы үчүнде өндүрүлгөн; ар түрдүү лаборатория, ар түрдүү масштаб вейа ар түрдүү сенсор системаийле тышкы валидация түзүмлмамыштыр.
• Там бир секиз ылайыквли бырак-бирини-дышарыда валидация йерине айрынтылы негизгилиз есас катары Д₁ ве Д₆ үстүндө йогунлашмыштыр.
• Сонучлар үчүн текрар окутуулер, ар түрдүү кокус башталышларын дторылымы, ишеним аралыгы вейа статистикалык маанилүүлүк тести берилген эмес.
• Модел белгисиздик аралыгы вейа жалган сигнал оласылыгы үретмемектедир.
• Чифт йөнлү резервуарын реалдуу убакыттуу онлайн кулланымда гележектеки бторлама ихтийач дуйуп дуймадыгы ве саха колдонуусында себептик бичимде насыл ишлетмененжеги майда-чүйдөсү берилген эмес.
• Вермененрин 10 кат ашторы үлгүленмесинин кыска мөөнөттүү күч тепелери үстүндөки еткиси үчүн айры сезгичтик анализи сунулган эмес.
• Герчек бир жээк казыгы вейа ачык деңиз шамал турбинасы негизгиинде талаа валидациясы түзүмлмамыштыр.

Изилдөөнүн дестекледиги натыйжалар

• Bi-ESDN, бу лаборатория маалымат топтомунде стантарт ESN, RNN, LSTM ве Transformer'дан дагы дүшүк тест MSE'си үретмиштир.
• Reptile алдын ала окутууи, максат тапшырмадеки еркен маалымат абдан чектелген олдугунда Vanilla ве Merge йаклвакцинамларындан дагы дүшүк ката сторламыштыр.
• Булак гөрүйлөрле дагы йүксек бензерлик, азалан окутуу маалыматыне каршы дагы туруктуу болжоллерле илишчопоидир.
• Модел, илк 100 циклле жөндөмдүүлүк жоготуусунын генел узак мөөнөттүү бичимини ве туруктуу тепе сыйымдуулуксини болжол менен катары болжол едебилмиштир.
• Модел өндүрүмдүүлүкы сентэтикалык ызы-чуу арттыкча бозулмуш, бирок SNR 100 ве үстүндөки шарттарда ылайыкже туруктуу калмыштыр.

Изилдөөнүн канытламадыгы натыйжалар

• Моделин герчек ачык деңиз вейа жээк курулмаларында ишенимилир бир эрте эскертүү системаи катары чалыштыгы канытланмамыштыр.
• Meta-ESN'ин бүтүн казык, топурак ве экологиялык йүк шарттарына генелленебилдиги гөстерилмемиштир.
• Моделин болжол еттиги жөндөмдүүлүк жоготуусунын белирли бир топурак меканиги меканизмасындан булакландыгы белирленмемиштир.
• 0,008 кН'лик ката бүтүн мүхендислик масштаблеринде кабул едмененбилир бир коопсуздук дүзейи катары ырасталган эмес.
• Модел жалган сигнал, өткөрүлгөн эскертүү вейа түзүмдүк гөчме оласылыгы эсептөөмактадыр.
• Лаборатувар өлчегинде алынган MSE маанилери түздөн-түз прототип казыгын коопсуздук катсайжылуулукна дөнүштүрүлемез.
• Модел, тейлөө вейа тахлийе карарыны өз алдынча веребмененжек бир саха системаи дегилдир.

Уйгулама ачжылуулукндан натыйжалар не ифаде етмектедир?

Изилдөөнүн ен маанилүү колдонуу фикри, бир казыгын бүтүн хизмет өмрүнү бмуунеден еркен жүктөө маалыматтаринден узак мөөнөттүү сыйымдуулук өзгөрүүинин болжол едмененбилмесидир. Бөйле бир йаклвакцинам саха маалыматтарийле догруланырса, узак мөөнөттүү көзөмөле маалыматси хенүз олушмамыш йени түзүмларда вейа иштөө шарты дегишмиш казыкларда еркен тобокелдик баалоосине йардымжы олабилир.

Бунун үчүн лаборатория моделдинин өтесине гечилмеси герекир. Герчек колдонууда казык бвакцина жылышууси ве йүк маалыматтарине ек катары тешик суусунун басымы, егилме моменти, ивме, топурак рижитлиги, оюлуу деринлиги, толкун ве шамал өлчөөлөри гиби физикалык гирдмененрин маанилендирилмеси; талаа сенсорлорундеки маалымат кайбы ве дрейфнин сынанмасы; болжол белгисиздиклеринин хесапланмасы ве мүхендислик эскертүү чектеринин бторымсыз коопсуздук негизгилизлерийле белирленмеси герекир.

Изилдөөнүн Йөнтеми ве Булгулары

жаңырык-абал тармагынын алдыга багытталган дурум жаңыртууси

\[ \mathbf{R}^{t+1}=\Psi_a\left(\mathbf{W}_{in}\mathbf{X}^{t}+\mathbf{W}_{res}\mathbf{R}^{t}+\mathbf{b}_{R}\right) \]

Р^т, резервуарын т анындаки йүксек бойутлу дурумуну; X^т, гириш вектөрүнү; W_ин, гириш салмактарыны; W_рес, резервуар ичи бирикмелеры; б_Р, резервуар йанлылыгыны ве Ψ_а сызыктуу эмес активация функциясыну көрсөтөт. Изилдөөдө йайгын сеченек катары гиперболалык тангенс белгиленген.

Сызынтылы резервуар жаңыртууси

\[ \mathbf{R}^{t+1}=\lambda\mathbf{R}^{t}+(1-\lambda)\Psi_a\left(\mathbf{W}_{in}\mathbf{X}^{t}+\mathbf{W}_{res}\mathbf{R}^{t}+\mathbf{b}_{R}\right) \]

λ, 0 менен 1 арасында сечмененн агып өтүү коэффициентидыр. Ески резервуар дурумунун не катарынын корунажторыны ве йени гирдинин не ылдамдыкла системае дâхил едмененжегини белирлер. Кулланылан акыркы модельде λ = 0,6'дыр.

Стантарт ESN чыкышы

\[ \hat{\mathbf{Y}}^{t}=\mathbf{W}_{out}[\mathbf{X}^{t};\mathbf{R}^{t}]+\mathbf{W}_{бажк}\hat{\mathbf{Y}}^{т-1}+\mathbf{b}_{Й} \]

W_оут, гириш ве резервуар дурумларыны болжоле дөнүштүрен чыкыш салмактарыны; W_бажк, мурунку болжолун гүнжел чыктыйа гери бесленмесини; б_Й болсо чыкыш йанлылыгыны көрсөтөт. Көшели парантез үчүндеки нокталы виргүл, вектөрлерин бириктирилгенни ифаде етмектедир.

ESN жоготуу функциясы

\[ \mathcal{L}(\mathbf{Y},\hat{\mathbf{Y}})=\frac{1}{N_{out}}\sum_{i=1}^{N_{out}}\left(\sum_{n=T_a}^{T}(Y_i^n-\hat{Y}_i^n)^2+\eta\lVert\mathbf{W}_{out}\rVert^2\right) \]

Т_а, илк резервуар дурумларынын туруктуу хâле гелмеси үчүн колдонулган жылуулукнма бөлүмүдүр ве изилдөөдө йайгын сечимин топлам сери узунлугунун болжол менен %10'у олдугу белгиленген. η, чыкыш салмактарыны сынырлайан регуляризация катсайжылуулукдыр.

Терс йөнлү резервуар

\[ \bar{\mathbf{R}}^{t}=\lambda\bar{\mathbf{R}}^{t+1}+(1-\lambda)\Psi_a\left(\mathbf{W}_{in}\mathbf{X}^{t+1}+\mathbf{W}_{res}\bar{\mathbf{R}}^{t+1}+\mathbf{b}_{R}\right) \]

Үст чизгили резервуар дуруму, гириш серисинин терс заман йөнүнде ишленмесийле олуштурулмактадыр. Амач, гүнжел маани болжолунде мененри ве гери заман бторламыны бирликте кулланмактыр.

Чифт йөнлү Bi-ESDN чыкышы

\[ \hat{\mathbf{Y}}^{t}=\mathbf{W}_{out}[\mathbf{X}^{t};\mathbf{R}^{t};\operatorname{flip}(\bar{\mathbf{R}}^{t})]+\mathbf{W}_{бажк}\hat{\mathbf{Y}}^{т-1}+\mathbf{b}_{Й} \]

Илери резервуар, терс чүйрмененрек йениден заман тартипсына гетирмененн гери резервуар ве мүйжут гириш ошол эле чыгуу катмарында бириктирилет. Изилдөөдө сызыктуу чыкыш йерине көп катмарлуу перцептрон кулланылдыгы үчүн бу түзүм Bi-ESDN катары адландырылмыштыр.

Мета-үйрөнүү бутаи

\[ \min_{\phi}\mathbb{E}_{\pi}\left[\mathcal{L}_{\pi,te}\left(\mathcal{G}_{\pi,tr}(\phi)\right)\right] \]

φ, гөрүйлөр арасында өгренмененн баштапкы параметрелерини; π, булак тапшырма дторылымындан сечмененн бир ылайыкви; Г_π,тр, дестек маалыматси үстүндөки ички цикл жаңыртуусини ве Л_π,те, соргу маалыматси үстүндөки тест кайбыны көрсөтөт. Хедеф, биркач ич жаңыртууден кийин йени ылайыквде дүшүк ката үретен бир баштапкы ноктасы булмактыр.

MAML сырткы цикл градиенты

\[ \mathbf{g}_{MAML}=\frac{\partial}{\partial\phi}\mathcal{L}_{\pi,te}\left(\mathcal{G}_{\pi,tr}(\phi)\right)=\mathcal{G}'_{\pi,tr}(\phi)\mathcal{L}'_{\pi,te}(\phi) \]

MAML, ички цикл оптимизацияунун түрүйини де сырткы цикл хесабына дâхил еттиги үчүн икинжи дережеден вейа Жажобиан бирикмелы эсептөөлар геректиребилир. Изилдөө бу чыгыми азалтмак үчүн Reptile кулланмактадыр.

Reptile мета-жаңыртууси

\[ \mathbf{g}_{Reptile}=\beta(\phi'-\phi) \]

φ′, сечмененн ылайыквде ички цикл сонунда алынган параметрелери; β, мета-үйрөнүү ылдамдыгыны көрсөтөт. Ана параметрелер ылайыкв үстүндө уйарланмыш параметрелере догру β катышында харекет еттирилир. Изилдөөдө ен ийи натыйжа н = 3, β = 0,2 ве ички цикл епожх сайжылуулук ε = 50 менен алынган.

Прототип ве модель казык үчүн критикалык узундук

\[ L_{cr,p}=4{,}44\left(\frac{E_{p,p}I_{p,p}}{E_{s,p}}\right)^{1/4} \]

\[ L_{cr,m}=4{,}44\left(\frac{E_{p,m}I_{p,m}}{E_{s,m}}\right)^{1/4} \]

Л_жр, критик казык узунлугуну; Е_пЫ_п, казыгын Н·м² бириминдеки ийилүү катуулугуни; Е_с, топуракин Н/м² бириминдеки Йоунг модулунү көрсөтөт. п ве м индислери тартипсыйла прототип ве модель казыгы ифаде етмектедир.

Критик узунлук окшоштук катышы

\[ \lambda_L=\frac{L_{cr,p}}{L_{cr,m}}=C_E^{1/4}C_l \]

Ж_л, геометриялык окшоштук сабити; Ж_Е, серпилгичтик модулу бензерлик сабитидир. Изилдөөдө Ж_л = 20 ве Ж_Е = 1 кабул едилмиштир.

Егилме бензерлиги шарту

\[ \frac{E_{p,p}I_{p,p}}{E_{s,p}}\times\frac{E_{s,m}}{E_{p,m}I_{p,m}}=20^4 \]

Бу шарт, модель ве прототип казыкларын ылайыкли ийкемдүүлүк айрыкчарини дал келтирүү үчүн кулланылмыш ве модель казык дубал калыңдыгы 1,50 мм катары аныкталган.

Йүклеме жыштыкынын масштаблендирилмеси

\[ f_m=f_p\frac{D_p}{D_m} \]

Далга йүклери үчүн прототип жыштыкы 0,05-0,10 Хз ве чап катышы 0,64/0,032 колдонуп модель жыштыкы 1-2 Хз; шамал йүклери үчүн 0,017-0,05 Хз колдонуп болжол менен 0,34-1 Хз эсептелген. Деней програмында 0,5, 1 ве 2 Хз жыштыкларына ек катары вакцинары шарту темсил етмек амажыйла 4 Хз колдонулган.

Вери сети ковариация матрицасы

\[ \mathbf{C}_i=\frac{1}{8\times10^4-1}\mathbf{D}_i^{T}\mathbf{D}_i \]

Хер ашторы үлгүленмиш маалымат топтому болжол менен 80.000 гөзлем ве үч негизги дегишкенден олушмактадыр. Ж_и, и нумаралы нормализе едилмиш маалымат топтомунин 3 × 3 ковариация матрицасыдир.

Темел компонент айрышымы

\[ \mathbf{C}_i=\mathbf{U}_i\mathbf{\Sigma}_i\mathbf{U}_i^{T} \]

У_и, ковариация матрицасынин өзвектөрлерини; Σ_и, өзмаанилери ичерен көшеген матриси көрсөтөт. Өзвектөрлер маалымат топтомундеки басымн өзгөрүү йөнлерини темсил етмектедир.

Агырлыклы Eros бензерлиги

\[ \operatorname{Eros}(\mathbf{D}_i,\mathbf{D}_j,\boldsymbol{\omega})=\sum_{k=1}^{3}\omega_k\left|\langle\mathbf{u}_{ik},\mathbf{u}_{jk}\rangle\right| \]

Ики маалымат топтомунин ошол эле тартипдаки негизги компоненттери арасындаки ич чарпым хесапланмакта ве мутлак маани кулланылмактадыр. Сонуч 1'е йаклаштыкча маалымат топтомдорунин негизги өзгөрүү йөнлеринин дагы бензер олдугу кабул едилмектедир.

Eros салмактары

\[ \omega_k=\frac{\mathbb{E}(\Sigma_{i,kk},\,i=1,\ldots,8)}{\sum_{k=1}^{3}\mathbb{E}(\Sigma_{i,kk},\,i=1,\ldots,8)} \]

Хер негизги компонентин оорлыгы, секиз маалымат топтомундеки орточо өзмаани салымына ылайык белирленмектедир. Даха фазала вариансы ачыклайан негизги компонент, бензерлик хесабында дагы йүксек салмак алмактадыр.

Bi-ESDN гиперпараметрлери

Хиперпараметрелер ызгара арамасыйла сечилмиштир. Резервуар чоңлүгү 1.000, 2.000 ве 4.000; MLP катмар сайжылуулук 3, 4 ве 5; катмар кеңлиги болсо 25, 50 ве 100 маанилери арасында бааланган. Хесаплама, Ынтел и7-13790F процессор ве НВЫДЫА РТX 4070 Ти СУПЕР график процессор колдонуп герчеклештирилмиштир.

Сонучларын текник өзети

• Bi-ESDN, тек ылайыквли модель салыштыруусында 13,90 × 10^-7 тест MSE'сийле эң төмөн катайы үретмиштир.
• Reptile'ын ен уйгун мета-үйрөнүү дүзени н = 3, β = 0,2 ве ε = 50 катары аныкталган.
• Илк 2.000 циклле Reptile тест кайбы 1,4 × 10^-6 олмуштур.
• Илк 100 циклле Reptile MSE'си 2,63 × 10^-5 катары эсептелген.
• Илк 100 циклле болжолдонгон туруктуу тепе сыйымдуулукси болжол менен 0,037 кН, герчек маани болжол менен 0,029 кН ве мутлак фарк 0,008 кН'дир.
• Булак гөрүйлөре дагы аз бензейен Д₆'да маалымат 2.000 циклден 100 цикле индирилдигинде ылайыкли ката артышы болжол менен 50 кат олмуштур.
• Даха бензер Д₁ ылайыквинде ошол эле азалтма болжол менен 13 катлык ката артышы үретмиштир.
• Сентэтикалык ызы-чуу негизгилизинде SNR 100 ве үстүндөки шарттар дагы туруктуу болжоллерле илишкмененндирилмиштир.

Булак жана метод эскертүүсү

Изилдөөнүн там өзгүн ады: Meta-ESN: Еарлй wарнинг он тхе латерал жйжлиж жапажитй оф флеxибле пмененс усинг а мета-леарнинг-аидед би-дирежтионал ежхо-стате дееп нетwорк

Авторлор ве догру тартиплары: Wеи Qин; Йуqи Пан; Йанке Тан; Xин Йе; Хао Wу; Гуолианг Даи; Донг Wанг.

Биринжи автор: Wеи Qин.

Еш биринжи авторлык: Еш биринжи авторлык вейа еш салым билгиси белиртилмемиштир.

Сорумлу автор: Xин Йе. Булакта маалыматлен менентишим адреси: nixey.ye@connect.polyu.hk.

Курумсал бирикмелер:

• Жоллеге оф Живил Енгинееринг анд Аржхитежтуре, Wenzhou Университй, Wenzhou, Кытай.
• Кей Лабораторй оф Еартхqуаке Енгинееринг анд Енгинееринг Вибратион, Ынституте оф Енгинееринг Межханижс, Жхина Еартхqуаке Администратион, Харбин, Кытай.
• Кей Лабораторй оф Енгинееринг анд Тежхнологй фор Софт Соил Фоундатион анд Тиделанд Режламатион оф Зхежианг Провинже, Wenzhou, Кытай.
• Кей Лабораторй оф Марине Енвиронмент анд Ежологй, Министрй оф Едужатион, Ожеан Университй оф Жхина, Qингдао, Кытай.
• Департмент оф Живил анд Енвиронментал Енгинееринг, Тхе Хонг Конг Полйтежхниж Университй, Хонг Конг.
• Натионал Раил Трансит Ележтрифижатион анд Аутоматион Енгинееринг Тежхнологй Ресеаржх Жентер (Хонг Конг Бранжх), Хонг Конг.
• Жоллеге оф Живил Енгинееринг, Тонгжи Университй, Шангхай, Кытай.
• Wenzhou Порт Гроуп Жо., Лтд., Wenzhou, Кытай.
• Сжхоол оф Живил Енгинееринг, Соутхеаст Университй, Нанжинг, Кытай.

Автор-мекеме ылайыкташтырууси: Wеи Qин: Wenzhou Университй, Жхина Еартхqуаке Администратион лабораторияы ве Зхежианг йумушак топурак лабораторияы; Йуqи Пан: Ожеан Университй оф Жхина ве Wenzhou Университй; Йанке Тан: Тхе Хонг Конг Полйтежхниж Университй, Хонг Конг темир жол изилдөө меркези ве Тонгжи Университй; Xин Йе: Wenzhou Университй ве Зхежианг йумушак топурак лабораторияы; Хао Wу: Wenzhou Порт Гроуп ве Wenzhou Университй; Гуолианг Даи: Соутхеаст Университй; Донг Wанг: Ожеан Университй оф Жхина.

DOI: 10.2139/ssrn.7199956

Дерги: Бу үйүрм үчүн хакемли бир журнал вейа кабул едилмиш акыркы журнал үйүрмү текшерилип ырасталган эмес.

Йайын платформау: SSRN.

Платформ сторлайыжжылуулук: Elsevier.

Йайын йылы: 2026.

Булак түрү: Лаборатувар модель тажрыйбаи, убакыт катарлары негизгилизи ве мета-үйрөнүү моделдөөсини бирлештирен изилдөө препринти.

Хакемлик дуруму: Бул изилдөө рецензиядан өтпөгөн препринт; натыйжалары бу чектөө көңүл бурууе алынарак окунмалыдыр.

Ресмî изилдөө бирикмесы:SSRN расмий изилдөө сайфасы

DOI бирикмесы:https://doi.org/10.2139/ssrn.7199956

Бу Түркче ачыклама, йүкленен 32 сайфалык изилдөө баштан сона инжеленерек даярдалган. Изилдөөдөки модель архитектуралари, математиксел теңдемелер, тажрыйба дүзенеги, модель ве прототип казык параметрелери, топурак хазырлыгы, секиз жүктөө шарту, гистерезис графиклери, модель салыштыруулары, аз үлгүлүү үйрөнүү натыйжалары, тапшырма окшоштугу ве ызы-чуу негизгилизлери бааланган. Билимсел табылгалара дыш булаклардан йени натыйжа екленмемиштир. Дыш булаклар йалнызжа DOI, SSRN кайды ве жарыялоо дурумунун библийографик валидациясы үчүн колдонулган.

Изилдөөнүн башлыжа чектөөлөры; лаборатория өлчегинде калмасы, тек негизги топурак профили кулланылмасы, йалнызжа ики казык учу типи ве дүзенли жүктөө жыштыкларынын инжеленмеси, модель гирдмененринде түздөн-түз топурак дуруму дегишкенлеринин булунмамасы, белгисиздик аралыкларынын маалыматлмемеси ве герчек саха казыкларында валидация түзүмлмамасыдыр. Изилдөө, герчек бир жээк казыгында кесин эрте эскертүү башаржылуулук вейа түзүмдүк коопсуздук гарантиси сунмамактадыр.