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不確定性量化：模擬科學的下一步發展

無論是向火星發射飛船，還是乘坐高鐵穿越歐洲，總會有無數的事情基本上是無從預測的。這些都可以歸結為一個不可辯駁的因素：不確定性。那么何不嘗試對不確定性本身進行量化？西門子*研究院的兩位模擬技術和數學專家Utz Wever博士和Meinhard Paffrath博士，目前就在開展相關研究。他們的研究重點是列車輪組。“輪組，包括輪軸，是決定列車安全與否的首要因素。”Wever說道，“同時鐵路公司的維修成本有很大一部分也是花在輪組上。”有鑒于此，研究人員在研發一種排查這些重要部件的新方法，即虛擬檢測。通常情況下，檢測依靠超聲波來判斷是否存在裂痕。如果檢測出裂痕，便將出現裂痕的部件報廢。然而，在設定了裂痕下限的檢測中，檢測到裂痕的概率本身就是個隨機因素，因此很多時候檢測并不會發現任何問題。畢竟，導致出現裂痕的因素（例如載重、車速和溫度）會不斷變化。“我們的方法*不同。”Wever介紹道，“我們首先要預測裂痕的尺寸，這樣只有在檢測到裂痕的概率足夠高時，才會執行檢測，從而節約檢測成本。” Paffrath還介紹說：“為了實現這一目標，我們目前正在計算固定檢測周期檢測到故障的概率。”針對這項計算，Wever和Paffrath首先使用了Fraunhofer Institute的一個程序。該程序可以在不考慮不確定性和檢測的情況下計算裂痕的惡化程度。然后他們“向這個程序中添加復雜的算法，使其能夠計算不同檢測情形檢測到故障的概率。”結果如何？新研發的軟件目前正在奧地利格拉茨的西門子鐵路系統集團接受試驗評估。“我們現在能夠預測裂痕的尺寸，檢測工作成本高昂，但有些檢測是不必要的，我們的計算可以減小此類檢測的不確定性。” Wever說，“然后，我們會將實際檢測的結果與我們的預測加以比較。初步結果十分樂觀。”