0 引言

EESD正在积极推动科研数据与代码开放。对于数据驱动研究,论文不仅要说明“结果是什么”,还应让读者能够检查数据、理解方法,并进一步验证和复用研究成果。

近期,EESD发表了一项利用物理约束的Transformer预测结构滞回行为的研究。作者同时公开了模型代码、预训练模型及配套数据,值得向大家推荐。

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论文题名:Physics-Based Encoder-Only Transformer for Structural Hysteresis Prediction and Dynamic Analysis

作者:Jongha Joo、Jaehwan Jeon、Junho Song。

论文链接:https://doi.org/10.1002/eqe.70298

1 这篇论文研究了什么?

结构在地震作用下反复变形时,恢复力不仅取决于当前位移,还与此前的加载历史有关。如何准确描述这种“记忆效应”,是结构非线性分析中的重要问题。传统滞回模型通常需要人工选择模型形式、标定参数,面对不同滞回特征时仍有局限。

论文提出物理约束的仅编码器Transformer模型PET,利用自注意力机制学习位移历史与恢复力之间的关系,并引入基于Drucker公设的能量约束和局部刚度一致性约束,使模型在有限数据条件下兼顾预测精度与物理合理性。

研究分别在六类解析滞回模型上进行训练和测试,并利用防屈曲支撑框架混合试验中的支撑轴向滞回数据进行验证。训练后的PET还被嵌入到数值动力分析中,逐步提供恢复力预测。

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Steel02模型与PET模型对试验恢复力的预测对比。来源:原论文图12。

2 数据与代码公开

论文的数据可用性声明给出了配套GitHub仓库,其中可以获取:

(1)模型实现与运行说明:PET模型源代码、预训练与微调、测试和动力分析流程,以及README和依赖说明。

(2)数值滞回响应数据:当前仓库包含双线性、Bouc–Wen、BWBN、IMK和Ramberg–Osgood五类模型的预生成响应数据,并提供相应的预处理代码。

(3)预训练模型与实验测试资源:除数值模型的预训练权重外,还包括AYB支撑实验应用的预训练权重、处理后的实验测试数据及测试入口,便于读者进一步检验模型性能。

数据与代码:https://github.com/JonghaJoo/PET

3 通讯作者简介

本文通讯作者Junho Song教授,任职于韩国首尔大学土木、城市与环境工程系,并担任Structural Safety期刊主编,同时为Member of National Academy of Engineering of Korea (NAEK)。

他长期从事结构与系统可靠度、地震工程与随机振动、城市基础设施风险与韧性研究,并探索统计与机器学习方法在不确定性分析中的应用。

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Junho Song教授。照片来源:其课题组官方主页。

人物简介来源:https://systemreliability.wordpress.com/junhosong

4 EESD为什么持续倡导开放与可重复性?

将数据、代码和模型整理为可获取、可理解、可使用的资源,有助于研究者检查方法的适用范围,并在共同的数据基础上开展公平比较。

按照EESD的数据驱动论文政策,最低要求是开放测试/验证数据,并提供能够复现关键结果的可运行实现;期刊进一步鼓励公开训练数据、完整源代码和必要文档,并要求通过带DOI的可靠仓库保障长期访问。

EESD欢迎高质量的地震工程与结构动力学研究,也期待更多作者共同推动开放、透明、可重复的学术实践。

延伸阅读|EESD数据驱动论文政策:https://onlinelibrary.wiley.com/pb-assets/assets/10969845/EESD-AI-Policy-Final-1769749073093.pdf

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