Evaluation and optimization of tunnel wall convergence (TWC) plays a vital role in preventing potential problems during tunnel construction and utilization stage. When convergence occurs at a high rate, it can lead to significant problems such as reducing the advance rate and safety, which in turn increases operating costs. In order to design an effective solution, it is important to accurately predict the degree of TWC; this can reduce the level of concern and have a positive effect on the design. With the development of soft computing methods, the use of deep learning algorithms and neural networks in tunnel construction has expanded in recent years. The current study aims to employ the long-short-term memory (LSTM) deep neural network predictor model to predict the TWC, based on 550 data points of observed parameters developed by collecting required data from different tunnelling projects. Among the data collected during the pre-construction and construction phases of the project, 80% is randomly used to train the model and the rest is used to test the model. Several loss functions including root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R2) were used to assess the performance and precision of the applied method. The results of the proposed models indicate an acceptable and reliable accuracy. In fact, the results show that the predicted values are in good agreement with the observed actual data. The proposed model can be considered for use in similar ground and tunneling conditions. It is important to note that this work has the potential to reduce the tunneling uncertainties significantly and make deep learning a valuable tool for planning tunnels.
2'-Fucosyllactose (2'-FL), the most abundant fucosylated oligosaccharide in human milk, has multiple beneficial effects on human health. However, its biosynthesis by metabolically engineered Escherichia coli is often hampered owing to the insolubility and instability of α-1,2-fucosyltransferase (the rate-limiting enzyme). In this study, we aimed to enhance 2'-FL production by increasing the expression of soluble α-1,2-fucosyltransferase from Helicobacter pylori (FucT2). Because structural information regarding FucT2 has not been unveiled, we decided to improve the expression of soluble FucT2 in E. coli via directed evolution using a protein solubility biosensor that links protein solubility to antimicrobial resistance. For such a system to be viable, the activity of kanamycin resistance protein (KanR) should be dependent on FucT2 solubility. KanR was fused to the C-terminus of mutant libraries of FucT2, which were generated using a combination of error-prone PCR and DNA shuffling. Notably, one round of the directed evolution process, which consisted of mutant library generation and selection based on kanamycin resistance, resulted in a significant increase in the expression level of soluble FucT2. As a result, a batch fermentation with the ΔL M15 pBCGW strain, expressing the FucT2 mutant (F#1-5) isolated from the first round of the directed evolution process, resulted in the production of 0.31 g/l 2'-FL with a yield of 0.22 g 2'-FL/g lactose, showing 1.72- and 1.51-fold increase in the titer and yield, respectively, compared to those of the control strain. The simple and powerful method developed in this study could be applied to enhance the solubility of other unstable enzymes.
The tool for developing airborne software requires the same level of safety as airborne software because the tool whose output is part of the airborne software and thus could insert an error into the airborne software. This paper describes how to ensure the reliability of the tool output that becomes a part of the airborne software by validating of the input and output files of the tool when generating the ARINC 661 standard UA definition file and the CDS configuration file through the A661UAGEN tool of Hanwha Systems. We present the method to validate XML data structure and contents with an XML schema definition, which is an input of the A661UAGEN tool. And the method to validate the output binary data by using mask data for the corresponding data structure and valid value, which is the output of the A661UAGEN tool, was presented. As such, validation of the input and output of the tool improves the reliability of binary DFs and CDs integrated into the airborne software, allowing airborne software developers to utilize the tool to ensure safety in developing the OFP.
In ad-hoc networks, dynamically reconfigurable and temporary wireless networks, all mobile devices cooperatively maintain network connectivity with no assistance of base stations while they have limited amounts of energy that is used in different rates depending on the power level. Since every node has to perform the functions of a router, if some nodes die early due to lack of energy, it will not be possible for other nodes to communicate with each other and network lifetime will be shortened. Consequently, it is very important to develop a technique to efficiently consume the limited amounts of energy resources so that the network lifetime is maximized. In this paper, geographical localized routing is proposed to help making smarter routing decision using only local information and reduce the routing overhead. The proposed localized routing algorithm selects energy-aware neighbors considering the transmission energy and error rate over the wireless link, and the residual energy of the node, which enables nodes to achieve balanced energy-consumption and the network lifetime to prolong.
The updated version of Global Ocean Data Assimilation and Prediction System (GODAPS) in the NIMS/KMA (National Institute of Meteorological Sciences/Korea Meteorological Administration), which has been in operation since December 2021, is being introduced. This technical note on GODAPS2 describes main progress and updates to the previous version of GODAPS, a software tool for the operating system, and its improvements. GODAPS2 is based on Forecasting Ocean Assimilation Model (FOAM) vn14.1, instead of previous version, FOAM vn13. The southern limit of the model domain has been extended from 77°S to 85°S, allowing the modelling of the circulation under ice shelves in Antarctica. The adoption of non-linear free surface and variable volume layers, the update of vertical mixing parameterization, and the adjustment of isopycnal diffusion coefficient for the ocean model decrease the model biases. For the sea-ice model, four vertical ice layers and an additional snow layer on top of the ice layers are being used instead of previous single ice and snow layers. The changes for data assimilation include the updated treatment for background error covariance, a newly added bias scheme combined with observation bias, the application of a new bias correction for sea level anomaly, an extension of the assimilation window from 1 day to 2 days, and separate assimilations for ocean and sea-ice. For comparison, we present the difference between GODAPS and GODAPS2. The verification results show that GODAPS2 yields an overall improved simulation compared to GODAPS.
Concrete is the most widely used building material, with various types including high- and ultra-high-strength, reinforced, normal, and lightweight concretes. However, accurately predicting concrete properties is challenging due to the geotechnical design code's requirement for specific characteristics. To overcome this issue, researchers have turned to new technologies like machine learning to develop proper methodologies for concrete specification. In this study, we propose a highly accurate deep learning-based predictive model to investigate the compressive strength (UCS) of lightweight concrete with natural aggregates (pumice). Our model was implemented on a database containing 249 experimental records and revealed that water, cement, water-cement ratio, fine-coarse aggregate, aggregate substitution rate, fine aggregate replacement, and superplasticizer are the most influential covariates on UCS. To validate our model, we trained and tested it on random subsets of the database, and its performance was evaluated using a confusion matrix and receiver operating characteristic (ROC) overall accuracy. The proposed model was compared with widely known machine learning methods such as MLP, SVM, and DT classifiers to assess its capability. In addition, the model was tested on 25 laboratory UCS tests to evaluate its predictability. Our findings showed that the proposed model achieved the highest accuracy (accuracy=0.97, precision=0.97) and the lowest error rate with a high learning rate (R2=0.914), as confirmed by ROC (AUC=0.971), which is higher than other classifiers. Therefore, the proposed method demonstrates a high level of performance and capability for UCS predictions.
Dengzhuo Zhang;Min Li;Tongbao Zhu;Lan Qin;Jingcheng Liu;Jun Liu
Smart Structures and Systems
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v.32
no.2
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pp.101-109
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2023
In order to improve the measurement accuracy of the 6-dimensional accelerometer, the cross coupling compensation method of the accelerometer needs to be studied. In this paper, the non-linear error caused by cross coupling of piezoelectric six-dimensional accelerometer is compensated online. The cross coupling filter is obtained by analyzing the cross coupling principle of a piezoelectric six-dimensional accelerometer. Linear and non-linear fitting methods are designed. A two-level calibration hybrid compensation algorithm is proposed. An experimental prototype of a piezoelectric six-dimensional accelerometer is fabricated. Calibration and test experiments of accelerometer were carried out. The measured results show that the average non-linearity of the proposed algorithm is 2.2628% lower than that of the least square method, the solution time is 0.019382 seconds, and the proposed algorithm can realize the real-time measurement in six dimensions while improving the measurement accuracy. The proposed algorithm combines real-time and high precision. The research results provide theoretical and technical support for the calibration method and online compensation technology of the 6-dimensional accelerometer.
In this work, a multivariate time-series machine learning meta-model is developed to predict the transient response of a typical nuclear power plant (NPP) undergoing a steam generator tube rupture (SGTR). The model employs Recurrent Neural Networks (RNNs), including the Long Short-Term Memory (LSTM), Gated Recurrent Unit (GRU), and a hybrid CNN-LSTM model. To address the uncertainty inherent in such predictions, a Bayesian Neural Network (BNN) was implemented. The models were trained using a database generated by the Best Estimate Plus Uncertainty (BEPU) methodology; coupling the thermal hydraulics code, RELAP5/SCDAP/MOD3.4 to the statistical tool, DAKOTA, to predict the variation in system response under various operational and phenomenological uncertainties. The RNN models successfully captures the underlying characteristics of the data with reasonable accuracy, and the BNN-LSTM approach offers an additional layer of insight into the level of uncertainty associated with the predictions. The results demonstrate that LSTM outperforms GRU, while the hybrid CNN-LSTM model is computationally the most efficient. This study aims to gain a better understanding of the capabilities and limitations of machine learning models in the context of nuclear safety. By expanding the application of ML models to more severe accident scenarios, where operators are under extreme stress and prone to errors, ML models can provide valuable support and act as expert systems to assist in decision-making while minimizing the chances of human error.
International conference on construction engineering and project management
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2022.06a
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pp.1226-1236
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2022
Because students majoring in construction-related fields must develop a broad repository of knowledge and skills, effective transferal of these is the primary focus of most academic programs. While inculcation of this body of knowledge is certainly critical, actual construction projects are complicated ventures that involve levels of risk and uncertainty, such as resistant neighboring communities, unforeseen weather conditions, escalating material costs, labor shortages and strikes, accidents on jobsites, challenges with emerging forms of technology, etc. Learning how to develop a level of discernment about potential ways to handle such uncertainty often takes years of costly trial-and-error in the proverbial "school of hard knocks." There is therefore a need to proactively expedite the development of a sharpened intuition when making decisions. The AGC Education and Research Foundation case study committee was formed to address this need. Since its inception in 2011, 14 freely downloadable case studies have thus far been jointly developed by an academics and industry practitioners to help educators elicit varied responses from students about potential ways to respond when facing an actual project dilemma. AGC case studies are typically designed to focus on a particular concern and topics have thus far included: ethics, site logistics planning, financial management, prefabrication and modularization, safety, lean practices, preconstruction planning, subcontractor management, collaborative teamwork, sustainable construction, mobile technology, and building information modeling (BIM). This session will include an overview of the history and intent of the AGC case study program, as well as lively interactive demonstrations and discussions on how case studies can be used both by educators within a typical academic setting, as well as by industry practitioners seeking a novel tool for their in-house training programs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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