土木工程：工程決策與風(fēng)險(xiǎn)分析【大學(xué)組】

工程學(xué)/統(tǒng)計(jì)學(xué)

項(xiàng)目背景

世界上令人瞠目結(jié)舌的奇跡常常與宏偉的工程聯(lián)系在一起，比如聯(lián)通粵港澳大灣區(qū)的港珠澳大橋、使倫敦免于霍亂的地下給排水系統(tǒng)、悉尼歌劇院等等。此外，工程還涉及人們每天依賴的基礎(chǔ)設(shè)施，比如公路、鐵路和橋梁，能源和供水，廢物網(wǎng)絡(luò)等等。

工程師需要維護(hù)各類設(shè)備的有效運(yùn)行，使其適應(yīng)各種挑戰(zhàn)，如人口增長(zhǎng)、氣候變化和自然災(zāi)害。簡(jiǎn)言之，工程師必須找到解決復(fù)雜問(wèn)題的辦法并加以實(shí)施。他們實(shí)際上塑造了人們生活的世界。然而，可能結(jié)果和工程系統(tǒng)性能的不確定性使得工程決策困難重重。因此，對(duì)于工科生來(lái)說(shuō)，掌握工程決策和風(fēng)險(xiǎn)分析技巧十分必要。

項(xiàng)目將在來(lái)自美國(guó)名校的終身教授的指導(dǎo)下進(jìn)行，旨在探討概率論、統(tǒng)計(jì)和決策分析在解決工程問(wèn)題中的應(yīng)用。項(xiàng)目結(jié)束后，學(xué)生將能夠掌握實(shí)際工程風(fēng)險(xiǎn)與決策技能，為未來(lái)升學(xué)和求職奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

項(xiàng)目介紹

學(xué)生將在項(xiàng)目中學(xué)習(xí)土木工程問(wèn)題的概率建模和分析、貝葉斯統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析和不確定性決策。學(xué)生將在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，運(yùn)用所學(xué)技巧解決現(xiàn)實(shí)工程風(fēng)險(xiǎn)分析問(wèn)題，提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

土木工程項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)分析與管理

建筑工程風(fēng)險(xiǎn)分析與決策

工業(yè)工程造價(jià)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理分析

This program covers the following topics: set theory and fundamental elements of probability theory, random variables, probabilistic modeling, formulation of the reliability problem, and statistical inference. For students, the program provides a solid base in applied probability and Bayesian statistics as used by engineers, and introduces them to the increasingly important topic of engineering risk analysis; in addition, the program provides a strong background for implementing techniques learned in this program to solve a realistic risk analysis and decision-making problem. At the end of the program, students will submit their project reports, and demonstrate results.

Suggested Future Research Fields:

Risk analysis and management related to cost and schedule for a civil engineering project

Risk-based analysis and decision making for a construction project

Risk analysis and management in industrial engineering projects

適合人群

大學(xué)生

土木與環(huán)境工程、結(jié)構(gòu)工程、工程管理、工業(yè)工程等工程類專業(yè)或希望修讀工程類專業(yè)的學(xué)生；對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)決策感興趣的學(xué)生；具備微積分基礎(chǔ)的學(xué)生優(yōu)先

導(dǎo)師介紹

伊利諾伊大學(xué)香檳分校講席終身正教授

Paolo is the Alfredo H. Ang Family Professor and an Excellence Faculty Scholar in the Department of Civil and Environmental Engineering at the University of Illinois at Urbana-Champaign. He is also a Professor in the Department of Biomedical and Translational Sciences in the Carle Illinois College of Medicine, and a Fellow of the Office of Risk Management & Insurance Research in the Gies College of Business at the University of Illinois at Urbana-Champaign. Prof. Paolo is the Director of the MAE Center an NSF-funded Engineering Research Center that focuses on creating a Multi-hazard Approach to Engineering. He is the Editor-in-Chief of the international journal Reliability Engineering and System Safety published by Elsevier, and the founder and former Editor-in-Chief of the international journal Sustainable and Resilient Infrastructure published by Taylor and Francis Group.

Paolo導(dǎo)師現(xiàn)任伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）土木與環(huán)境工程學(xué)院講席終身正教授、杰出研究學(xué)者、MAE中心主任（三大美國(guó)地震工程研究中心之一；通過(guò)多危害分析幫助社會(huì)利益完成風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)和模擬）。導(dǎo)師的研究興趣為可靠性、風(fēng)險(xiǎn)和生命周期分析、不確定下的工程決策等，是ESCI期刊Sustainable and Resilient Infrastructure的創(chuàng)刊人兼主編，同時(shí)擔(dān)任國(guó)際土木工程風(fēng)險(xiǎn)與可靠性協(xié)會(huì)（CERRA）董事會(huì)成員、國(guó)際工程決策論壇（IFED）咨詢理事會(huì)成員。

任職學(xué)校

伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）創(chuàng)建于1867年，是一所著名公立研究型大學(xué)，美國(guó)大學(xué)協(xié)會(huì)（AAU）成員，被譽(yù)為“公立常春藤”。學(xué)校的工程類專業(yè)更是在世界大學(xué)中享有盛譽(yù)。2020年U.S.News世界大學(xué)排名顯示，UIUC工程類項(xiàng)目基本均位列全美Top 10，土木工程位列美國(guó)Top2。

項(xiàng)目大綱

概率論：概率是工程數(shù)學(xué)的重要組成部分，旨在幫助工科生借助理論工具處理工程常見問(wèn)題。本周課題主要包括概率公理、概率的基本規(guī)則、條件概率和統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性、貝葉斯規(guī)則、全概率定理、條件概率和脆弱性分析。

變量：學(xué)生將在本周學(xué)習(xí)離散、連續(xù)和混合隨機(jī)變量，概率分布，隨機(jī)變量的局部描述子（中位數(shù)、平均值、眾數(shù)，方差、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，偏度系數(shù)）等內(nèi)容。

伯努利分布：學(xué)生將在本周探究伯努利試驗(yàn)（指同樣條件下重復(fù)地、各次之間相互獨(dú)立地進(jìn)行的一種試驗(yàn)）、泊松分布和漸進(jìn)模型。

矩量法和最大似然法：本周課題主要集中在矩量法、最大似然法、貝葉斯統(tǒng)計(jì)和共軛分布。

系統(tǒng)可靠性分析：由于大型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，改善系統(tǒng)可靠性成為工程領(lǐng)域的重要研究課題。學(xué)生將在本周掌握極限狀態(tài)函數(shù)和組件VS系統(tǒng)可靠性分析。

項(xiàng)目回顧與成果展示

論文輔導(dǎo)

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書

成績(jī)單