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不确定性量化：模拟科学的下一步发展

无论是向火星发射飞船，还是乘坐高铁穿越欧洲，总会有无数的事情基本上是无从预测的。这些都可以归结为一个不可辩驳的因素：不确定性。那么何不尝试对不确定性本身进行量化？西门子*研究院的两位模拟技术和数学专家Utz Wever博士和Meinhard Paffrath博士，目前就在开展相关研究。他们的研究重点是列车轮组。“轮组，包括轮轴，是决定列车安全与否的首要因素。”Wever说道，“同时铁路公司的维修成本有很大一部分也是花在轮组上。”有鉴于此，研究人员在研发一种排查这些重要部件的新方法，即虚拟检测。通常情况下，检测依靠超声波来判断是否存在裂痕。如果检测出裂痕，便将出现裂痕的部件报废。然而，在设定了裂痕下限的检测中，检测到裂痕的概率本身就是个随机因素，因此很多时候检测并不会发现任何问题。毕竟，导致出现裂痕的因素（例如载重、车速和温度）会不断变化。“我们的方法*不同。”Wever介绍道，“我们首先要预测裂痕的尺寸，这样只有在检测到裂痕的概率足够高时，才会执行检测，从而节约检测成本。” Paffrath还介绍说：“为了实现这一目标，我们目前正在计算固定检测周期检测到故障的概率。”针对这项计算，Wever和Paffrath首先使用了Fraunhofer Institute的一个程序。该程序可以在不考虑不确定性和检测的情况下计算裂痕的恶化程度。然后他们“向这个程序中添加复杂的算法，使其能够计算不同检测情形检测到故障的概率。”结果如何？新研发的软件目前正在奥地利格拉茨的西门子铁路系统集团接受试验评估。“我们现在能够预测裂痕的尺寸，检测工作成本高昂，但有些检测是不必要的，我们的计算可以减小此类检测的不确定性。” Wever说，“然后，我们会将实际检测的结果与我们的预测加以比较。初步结果十分乐观。”