Course Description:  Introduction to uncertainty quantification for physical and biological     models. Topics include fundamental concepts from probability and statistics, parameter            selection techniques, frequentist and Bayesian model calibration, propagation ofuncertainties, surrogate model construction, quantification of model discrepancy, and local and global           sensitivity analysis.  Applications include weather and climate, nuclear power plant design,      materials characterization and control, and biological and biomedical phenomena.

Learning Objectives/Outcomes:  By the end ofthe course, students should be able to:

•    Determine the sources and impacts of input and response uncertainties in models        arising in their discipline as well as prototypical weather, climate, hydrology, nuclear and biology models.

•    Explain the basic probability, stochastic process and statistics concepts required for uncertainty quantification.

•    Formulate models in a manner that isolates the influential parameters and facilitates statistical analysis. This includes the use of local and global sensitivity analysis        techniques.

•    Construct surrogate models for complex processes that retain the fundamental             underlying behavior while providing the computational efficiency required for model calibration and uncertainty propagation.

•    Compute confidence intervals using frequentist analysis and employ Markov chain       Monte Carlo methods to construct posterior distributions and credible intervals for        parameters.  Be able to verify the accuracy of distributions constructed using Bayesian analysis.

•    Compute confidence, credible and prediction intervals for model responses and    quantities of interest using sampling techniques and numerical stochastic spectral methods.

next regular semester in which the student is enrolled (not including summer sessions), or (b) the end of 12 months if the student is not enrolled, whichever is shorter. Incompletes that change  to  F  will  count  as  attempted  courses  on  transcripts.  The burden  of fulfilling  an incomplete grade is the responsibility of the student. The university policy on incomplete grades is located at https://policies.ncsu.edu/regulation/reg-02-50-03/.

Late Projects:  You are expected to complete all projects by the assigned deadlines.  You should contact me by email ifyou anticipate delays regarding a project.

For complete attendance and excused absence policies, please see

https://policies.ncsu.edu/regulation/reg-02-20-03-attendance-regulations/.

Teamwork policy: You may work in groups ofup to 3 students to solve the problems in each project.  Each member of the team should submit their own project report.

Academic Integrity/Honesty:  It is my understanding and expectation that your submission   of any project means that you have neither given nor received any unauthorized aid.  Students are required to comply with the university policy on academic integrity/honesty found in the   Code of Student Conduct (https://policies.ncsu.edu/policy/pol- 11-35-01/).

Electronically-Hosted Course Components:  All reading materials are maintained on the   course website. Note that I received licenses to include pictures and biographies ofthe         mathematicians and mathematics educators that appear in the notes under the provision that  the materials would be located on a secure site.  Although you may copy the notes for your   own use, you should not share the pages with the pictures and biographies with anyone else.

Accommodations for Disabilities:  Reasonable accommodations will be made for students  with verifiable disabilities. In order to take advantage of available accommodations, students must register with the Disability Resource Office at Holmes Hall, Suite 304, Campus Box     7509, 919-515-7653. For more information on NC State’s policy on working with students    with disabilities, please see the Academic Accommodations for Students with Disabilities      Regulation (REG02.20.01).

Non-Discrimination Policy: NC State prohibits discrimination, harassment, and retaliation   that are based upon a person's race, color, religion, sex (including pregnancy), national origin, age (40 or older), disability, gender identity, genetic information, sexual orientation, or            veteran status (individually and collectively).  If you feel that you have been the subject of      prohibited discrimination, harassment, or retaliation, you should contact the Office for             Institutional Equity and Diversity (OIED) at 919-515-3148.

NC State's policies and regulations covering discrimination, harassment, and retaliation may be accessed at http://policies.ncsu.edu/policy/pol-04-25-05 or http://oied.ncsu.edu/divweb.

Basic Needs Security:  Please notify me, ifyou are comfortable doing so, ifyou face               challenges securing your food or housing or ifyou have other severe adverse experiences, and you believe your challenges may affect your performance in the course. Alternatively, you       can contact the Division ofAcademic and Student Affairs to learn more about the Pack            Essentials program (https://dasa.ncsu.edu/pack-essentials).

Supporting Fellow Students in Distress:  As members of the NC State Wolfpack                  community, we each share a personal responsibility to express concern for one another and to ensure that this classroom (as well as the campus as a whole) remains a healthy and safe          environment for learning.  Occasionally, you may come across a classmate whose personal     behavior concerns or worries you, either for your classmate’s well-being, for your well-being or for the well-being of others.  When this is the case, I would encourage you to report the      behavior on the link located on NC State’s Students of Concern website

Diversity, Equity, and Inclusion: Diversity, equity, and inclusion are important to the            success of our students at NC State. Every student, every faculty member, and every staff        member who comes to NC State enriches us through their varied perspectives, knowledge,       and backgrounds. Our classroom is one in which every student is respected and feels heard. In an effort to affirm and respect the identities oftransgender students in the classroom and          beyond, please contact me ifyou wish to be referred to using a name and/or pronouns other     than those listed in the student directory. I welcome any additional suggestions you have for    including the value of diversity, equity, and inclusion in this course.

COVID-19 Policies

Health and Participation in Class

We are most concerned about your health and the health of your classmates and

•     If you test positive for COVID-19, or are told by a healthcare provider that you are        presumed positive for the virus, you should not attend any face-to-face (F2F) classes  or face-to-face component of a hybrid class. Work with your instructor on any               adjustments necessary; also follow other university guidelines, including self reporting (Coronavirus Self Reporting):  Self-reporting is not only to help provide support to        you, but also to assist in contact tracing for containing the spread of the virus.

•      If you feel unwell, even if you have not been knowingly exposed to COVID- 19, please do not come to a F2F class or activity.

•      If you are in quarantine, have been notified that you may have been exposed to           COVID- 19, or have a personal or family situation related to COVID- 19 that prevents    you from attending this course in person (or synchronously), please connect with your instructor to make alternative plans, as necessary.

•      If you need to make a request for an academic consideration related to COVID- 19,      such as a discussion about possible options for remote learning, please talk with your instructor.

Health and Well-Being Resources

These are difficult times, and academic and personal stress are natural results. Everyone is  encouraged to take care of themselves and their peers. If you need additional support, there are many resources on campus to help you:

•     Counseling Center (NCSU Counseling Center)

•     Student Health Services (Health Services | Student)

•     If you or someone you know are experiencing food, housing or financial insecurity, please see the Pack Essentials Program (Pack Essentials).

Community Standards related to COVID-19

We are all responsible for protecting ourselves and our community.  Please see the                community standards and Rule 04.21.01 regarding Personal Safety Requirements Related to COVID-19  RUL 04.21.01 – Personal Safety Requirements Related to COVID-19 – Policies,   Regulations & Rules

Course Expectations Related to COVID-19:

•     Face Coverings: All members of the NC State academic community are expected to follow all university policies and guidelines, including the Personal Safety Rule and     community standards, for the use of face coverings.

•     Course Attendance: NC State attendance policies can be found at:  REG 02.20.03 – Attendance Regulations – Policies, Regulations & Rules.  Please refer to the course’s attendance, absence, and deadline policies for additional details. If you are                  quarantined or otherwise need to miss class because you have been advised that       you may have been exposed to COVID-19, you should not be penalized regarding      attendance or class participation. However, you will be expected to develop a plan to  keep up with your coursework during any such absences.  If you become ill with          COVID-19, you should follow the steps outlined in the health and participation section above.

•     Technology Requirements:  This course may require particular technologies to         complete coursework.  Be sure to review the syllabus for these expectations, and see the syllabus technical requirements for your course. If you need access to additional   technological support, please contact  the Libraries’ Technology Lending Service:       (Technology Lending).

Course Delivery Changes Related to COVID-19

Please be aware that the situation regarding COVID-19 is frequently changing, and the       delivery mode of this course could change accordingly, including from in-person to remote. Regardless of the delivery method, we will strive to provide a high-quality learning               experience.

NO LONGER AVAILABLE - Grading/Scheduling Changing Options Related to COVID-

19

Two policies, enhanced S/U Grading Option and Late Drop, put in place at the beginning of the COVID-19 pandemic have been discontinued.

In some cases, an option may be to request an “incomplete” in the course. If you are              experiencing difficult or extenuating circumstances, you should discuss possible options with your instructor and your academic advisor. 

Need Help?

If you find yourself in a place where you need help, academically or otherwise, please review these Step-by-Step Help Topics. (Insert information or links for college or departmental level

Other Important Resources