Interpretatie van Optimalisatie-Algoritmen toegepast op Biogeochemische Cycli Anouk DeBrauwere.

download Interpretatie van Optimalisatie-Algoritmen toegepast op Biogeochemische Cycli Anouk DeBrauwere.

of 35

  • date post

    01-Apr-2015
  • Category

    Documents

  • view

    214
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of Interpretatie van Optimalisatie-Algoritmen toegepast op Biogeochemische Cycli Anouk DeBrauwere.

  • Slide 1

Interpretatie van Optimalisatie-Algoritmen toegepast op Biogeochemische Cycli Anouk DeBrauwere Slide 2 2 K a d e r Biogeochemische cycli Compartimentele modellen Uitwisselingssnelheden bepalen Slide 3 3 O p b o u w 1 Metingen Si cyclus 2 Onzekerheden 3 Optimalisatiestap Slide 4 4 S i l i c i u m C y c l u s Consumptie & regeneratie van Si in aquatische systemen: Kostfunctie = afstand tussen model & meting Minimale waarde optimale U & R Minimale waarde ~ 2 DP U R Slide 5 5 S i l i c i u m C y c l u s 1 experiment Minimale kostfunctiewaarde verwachte waarde Significant verschillend? systematische fouten Voorbeeld:minimale waarde = 6.3 99 2 = 4.9 U & R onbetrouwbaar modelfout of meetfout? Slide 6 6 S i l i c i u m C y c l u s 53 experimenten model OK outliers = meetfouten Slide 7 7 S i l i c i u m C y c l u s Histogram theoretische verdeling overschatting experimentele onzekerheden Slide 8 8 R u i s h y p o t h e s e inputoutputmodel metingen op t = 0 metingen na incubatietijd Slide 9 9 R u i s h y p o t h e s e inputoutputmodel output ruis metingen op t = 0 metingen na incubatietijd Slide 10 10 R u i s h y p o t h e s e inputoutputmodel input ruis output ruis metingen op t = 0 metingen na incubatietijd Slide 11 11 R u i s h y p o t h e s e inputoutputmodel gelineariseerd model totale ruis input ruis output ruis Slide 12 12 V e r b e t e r i n g Simulaties Input-ruis ook in rekening schatting consistenter betere onzekerheidsschatting Slide 13 13 V e r b e t e r i n g standaarddeviatie Ustandaarddeviatie R alleen output 0.0013 uit simulatiesalleen output 0.0015 uit simulaties input & output 0.0026 0.0025 input & output 0.0028 0.0020 in M/h Slide 14 14 O p t i m a l i s a t i e NH 4 PN R N L U R = Regeneration rate U = Uptake rate N = Nitrification rate L = Loss rate from PN Slide 15 15 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Klassieke numerieke optimalisatiemethode: startwaarden : geoptimaliseerde waarden: / M/h R = 0.001 0.90 U = 0.0011 0.93 N = 0.0012 1.07 L = 0.0013 0.13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - R = 2.5 0.90 U = 2.5 1.77 N = 2.5 0.23 L = 2.5 0.97 Slide 16 16 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Klassieke numerieke optimalisatiemethode: startwaarden : geoptimaliseerde waarden: / M/h R = 0.001 0.90 U = 0.0011 0.93 N = 0.0012 1.07 L = 0.0013 0.13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - R = 2.5 0.90 U = 2.5 1.77 N = 2.5 0.23 L = 2.5 0.97 Slide 17 17 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Klassieke numerieke optimalisatiemethode: startwaarden : geoptimaliseerde waarden: / M/h R = 0.001 0.90 U = 0.0011 0.93 N = 0.0012 1.07 L = 0.0013 0.13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - R = 2.5 0.90 U = 2.5 1.77 N = 2.5 0.23 L = 2.5 0.97 Slide 18 18 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Klassieke numerieke optimalisatiemethode: startwaarden : geoptimaliseerde waarden: / M/h R = 0.001 0.90 U = 0.0011 0.93 N = 0.0012 1.07 L = 0.0013 0.13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - R = 2.5 0.90 U = 2.5 1.77 N = 2.5 0.23 L = 2.5 0.97 Slide 19 19 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Klassieke numerieke optimalisatiemethode: startwaarden : geoptimaliseerde waarden: / M/h R = 0.001 0.90 U = 0.0011 0.93 N = 0.0012 1.07 L = 0.0013 0.13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - R = 2.5 0.90 U = 2.5 1.77 N = 2.5 0.23 L = 2.5 0.97 Slide 20 20 welke waarden kiezen? Slide 21 21 oorzaak? Slide 22 22 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Optimalisatie = kostfunctie-minimum zoeken parameter kostfunctie Slide 23 23 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Optimalisatie = kostfunctie-minimum zoeken parameter kostfunctie Slide 24 24 O p t i m a l i s a t i e p r o b l e m e n Optimalisatie = kostfunctie-minimum zoeken parameter kostfunctie Slide 25 25 G l o b a l e O p t i m a l i s a t i e Gegarandeerd alle globale minima (in M/h) Slide 26 26 G l o b a l e O p t i m a l i s a t i e Interpretatie: geen precieze schatting mogelijk parameter kostfunctie Slide 27 27 G l o b a l e O p t i m a l i s a t i e PNNH 4 RU N L A: PNNH 4 RU N L B: A B B A Slide 28 28 S a m e n v a t t i n g 1 Kostfunctie aanpak systematische fout? kwaliteitscontrole 2 Onzekerheden inputruis in rekening 3 Globale optimalisatie fluxen eenduidig bepaalbaar? model metingen uitwisselings- snelheden Slide 29 29 Acknowledgements I wish to acknowledge with thanks the significant contributions of the following people. Prof. Willy Baeyens for offering me the opportunity and the space to develop my own little area of research. Prof. Johan Schoukens for rousing my interest for the art of parameter estimation and for guiding me into the world of system identification. Prof. Rik Pintelon for having an answer to any of my questions. Marc Elskens for being so enthusiastic that I even began to believe him. Also for the numerous discussions we had and his critical reading of this text. Luc Jaulin for giving us faith in the project, otherwise we would never have dared to jump in the Interval Analysis adventure. Pascal Roustant for saving us with his interval toolbox from Acsystme. For his good advice and solutions for technical problems. ELEC department for letting me use their computer infrastructure, and letting me print my thesis. Bert for reading part A and for his eternal idealism. Frederik for his friendship and valuable support, including the one concerning computer aspects. My parents for believing in me. Julie for being the kind of friend you will never lose. For offering me little moments of vacation when visiting her. Fjo for everything. THE END Slide 30 30 Slide 31 31 model concentraties & abundanties uitwisselings- snelheden ? Slide 32 32 V e r b e t e r i n g Verbetering van consistentie ALLEEN OUTPUT RUIS: INPUT & OUTPUT RUIS: Slide 33 33 V e r b e t e r i n g Verbetering van onzekerheidsschatting ALLEEN OUTPUT RUIS: INPUT & OUTPUT RUIS: Slide 34 34 G l o b a l e O p t i m i s a t i e R: U: N: L: Slide 35 35 C o n c l u s i e O p t i m a l i s a t i e Klassieke lokale optimalisatiemethoden slechts 1 minimum geen garantie dat globaal Globale optimalisatie alle globale minima garantie binnen zoekdomein geheugen & rekentijd