v2.12.0 (512)

Cours scientifiques - APM_52068_EP : Gestion des incertitudes et analyse de risque

Descriptif

Les simulations numériques sont de plus en plus utilisées pour la modélisation de systèmes physiques, chimiques ou biologiques, mais également des systèmes économiques ou financiers. Elles permettent de limiter les risques et d'éviter le coût d'expériences réelles (essais de crash de voitures par exemple), ou d'effectuer des prédictions sur les comportements de ces systèmes (modèles épidémiologiques par exemple). Elles peuvent intervenir à différentes étapes d'un projet industriel ou économique : lors de la conception d'un avant-projet, lors de l'optimisation du projet final, et lors de la validation du projet abouti. Il se pose alors la question de la confiance que l'on peut avoir en les prédictions et les décisions issues de telles simulations. En effet de nombreuses sources d'incertitudes existent : incertitudes sur certains paramètres physiques, sur les conditions environnementales, sur les erreurs de fabrication, sur les phénomènes pris en compte ou négligés et leur modélisation. L'objectif de ce cours est de présenter des méthodes mathématiques (essentiellement probabilistes et statistiques) permettant de modéliser, de caractériser et d'analyser les incertitudes dans des simulations numériques.

Objectifs pédagogiques

Développer et mettre en oeuvre une démarche de maitrise des incertitudes pour un système réel ou numérique: - identifier et modéliser les sources d'incertitude, - propager les incertitudes jusqu'aux quantités d'intérêt, - analyser qualititativement et quantitativement la sensibilité des quantités d'intérêt vis-a-vis des différentes sources d'incertitudes.

36 heures en présentiel

54 heures de travail personnel estimé pour l’étudiant.

Diplôme(s) concerné(s)

Format des notes

Numérique sur 20

Programme détaillé

**0) introduction** "uncertainy quantification" sources d'incertitudes propagation d'incertitudes métamodélisation ou construction de surfaces de réponses analyse de sensibilité optimisation robuste problèmes inverses **1) propagation d'incertitudes** modélisation probabiliste des sources d'incertitudes identification des lois : méthodes paramétriques, méthodes non-paramétriques à noyaux, entropie modélisation de la propagation des incertitudes; méthode de cumul quadratique **2) échantillonnage et quadrature** comparaisons méthodes de quadrature versus Monte Carlo quasi Monte Carlo réduction de variance méthodes de Monte-Carlo par chaînes de Markov plans space filling et hypercubes latins **3) analyse de risque** méthodes fiabilistes simulation d'événements rares par Monte Carlo estimation de quantiles; quantile de Wilks **4) métamodélisation et régression linéaire généralisée** ajustement d'un métamodèle par moindres carrés évaluation des résidus et validation du métamodle **5) métamodélisation par polynômes de chaos** polynômes de Wiener polynômes de chaos généralisés estimation des coefficients des polynômes et validation du métamodèle **6) régression par processus gaussiens** krigeage simple krigeage universel sélection des hyper-paramètres optimisation robuste **7) analyse de sensibilité** analyse de la variance indices de Sobol calcul et estimation des indices de Sobol **8) problèmes inverses** résolution de problèes inverses mal posés régularisation et approche bayésienne consistance et normalité asymptotique du maximum a posteriori échantillonnage des distributions a posteriori **9) filtrage et assimilation de données** filtre de Kalman linéaire méthode par conditionnement gaussien méthode variationnelle introduction au filtre de Kalman étendu, filtre de Kalman d'ensembles
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