Ipek, Suleyman;Erdogan, Aysegul;Guneyisi, Esra Mete
Steel and Composite Structures
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제44권1호
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pp.119-139
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2022
This paper aims to use the artificial intelligence approach to develop a new model for predicting the ultimate axial strength of the circular concrete-filled steel tubular (CFST) stub columns. For this, the results of 314 experimentally tested circular CFST stub columns were employed in the generation of the design model. Since the influence of the column diameter, steel tube thickness, concrete compressive strength, steel tube yield strength, and column length on the ultimate axial strengths of columns were investigated in these experimental studies, here, in the development of the design model, these variables were taken into account as input parameters. The model was developed using the backpropagation algorithm named Bayesian Regularization. The accuracy, reliability, and consistency of the developed model were evaluated statistically, and also the design formulae given in the codes (EC4, ACI, AS, AIJ, and AISC) and the previous empirical formulations proposed by other researchers were used for the validation and comparison purposes. Based on this evaluation, it can be expressed that the developed design model has a strong and reliable prediction performance with a considerably high coefficient of determination (R-squared) value of 0.9994 and a low average percent error of 4.61. Besides, the sensitivity of the developed model was also monitored in terms of dimensional properties of columns and mechanical characteristics of materials. As a consequence, it can be stated that for the design of the ultimate axial capacity of the circular CFST stub columns, a novel artificial intelligence-based design model with a good and robust prediction performance was proposed herein.
A novel metaheuristic search method, namely black widow optimization (BWO) is employed to increase the accuracy of slope stability analysis. The BWO is a recently-developed optimizer that supervises the training of an artificial neural network (ANN) for predicting the factor of safety (FOS) of a single-layer cohesive soil slope. The designed slope bears a loaded foundation in different distances from the crest. A sensitivity analysis is conducted based on the number of active individuals in the BWO algorithm, and it was shown that the best performance is acquired for the population size of 40. Evaluation of the results revealed that the capability of the ANN was significantly enhanced by applying the BWO. In this sense, the learning root mean square error fell down by 23.34%. Also, the correlation between the testing data rose from 0.9573 to 0.9737. Therefore, the postposed BWO-ANN can be promisingly used for the early prediction of FOS in real-world projects.
The process-based XBeach model has numerous empirical parameters because of insufficient understanding of hydrodynamics and sediment transport on the nearshore; hence, it is necessary to calibrate parameters to apply to various study areas and wave conditions. Therefore, the calibration process of parameters is essential for the improvement of model performance. Generally, the trial-and-error method is widely used; however, this method is passive and limited to various and comprehensive parameter ranges. In this study, the Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) method was used to estimate the optimal range of three parameters (gamma, facua, and gamma2) using morphological field data collected in Maengbang beach during the four typhoons that struck from September to October 2019. The model performance and optimal range of empirical parameters were evaluated using Brier Skill Score (BSS) along with the baseline profiles, sensitivity, and likelihood density analysis of BSS in the GLUE tools. Accordingly, the optimal parameter combinations were derived when facua was less than 0.15 and simulated well the shifting shape, from crescentic sand bar to alongshore uniform sand bars in the surf zone of Maengbang beach after storm impact. However, the erosion and accretion patterns nearby in the surf zone and shoreline remain challenges in the XBeach model.
As the elderly population gradually increases, the risk of fatal fall accidents among the elderly is increasing. One way to cope with a fall accident is to determine the fall direction before impact using a wearable inertial measurement unit (IMU). In this context, a previous study proposed a method of classifying fall directions using a support vector machine with sensor velocity, acceleration, and tilt angle as input parameters. However, in this method, the IMU signals are processed through several processes, including a Kalman filter and the integration of acceleration, which involves a large amount of computation and error factors. Therefore, this paper proposes a machine learning-based method that classifies the fall direction before impact using IMU raw signals rather than processed data. In this study, we investigated the effects of the following two factors on the classification performance: (1) the usage of processed/raw signals and (2) the selection of machine learning techniques. First, as a result of comparing the processed/raw signals, the difference in sensitivities between the two methods was within 5%, indicating an equivalent level of classification performance. Second, as a result of comparing six machine learning techniques, K-nearest neighbor and naive Bayes exhibited excellent performance with a sensitivity of 86.0% and 84.1%, respectively.
The purpose of this study was to compare the basic radiological characteristics of in-house polymer gel and commercially-available gel (BANGTM) gel dosimeters with a spectro-photometer to use a optical computed tomography (CT) scanner. We investigated the radiological characteristics including dose linearity, absorbance spectrum, dose rate dependency and inter-and intra-reproducibility at wavelengths of 590, 600 and 630 nm. The optimal dose linearities of two gel dosimeters showed R2 value of 0.939 and 0.948 at wavelengths of 590 nm and 600 nm, respectively. For two polymer gel dosimeters, there is no peak sensitivity within the range of all wavelengths in absorbance spectrum. For in-house gel dosimeter, the dose rate dependency were within 5% for all wavelengths except for the dose rate of 100 MU/min. For BANGTM gel dosimeter, the dose rate dependency showed an error range of ±5% for all wavelengths. The inter-and intra-reproducibility of two gel dosimeters were within the range of 2.5%. We have confirmed that the two gel dosimeters was appropriate for use with a optical CT scanner.
Real-time hybrid simulation (RTHS), which has the advantages of a substructure pseudo-dynamic test, is widely used to investigate the rate-dependent mechanical response of structures under earthquake excitation. However, time delay in RTHS can cause inaccurate results and experimental instabilities. Thus, this study proposes a model-based adaptive control strategy using a Kalman filter (KF) to minimize the time delay and improve RTHS stability and accuracy. In this method, the adaptive control strategy consists of three parts-a feedforward controller based on the discrete inverse model of a servohydraulic actuator and physical specimen, a parameter estimator using the KF, and a feedback controller. The KF with the feedforward controller can significantly reduce the variable time delay due to its fast convergence and high sensitivity to the error between the desired displacement and the measured one. The feedback control can remedy the residual time delay and minimize the method's dependence on the inverse model, thereby improving the robustness of the proposed control method. The tracking performance and parametric studies are conducted using the benchmark problem in RTHS. The results reveal that better tracking performance can be obtained, and the KF's initial settings have limited influence on the proposed strategy. Virtual RTHSs are conducted with linear and nonlinear physical substructures, respectively, and the results indicate brilliant tracking performance and superb robustness of the proposed method.
Danial Rezazadeh Eidgahee;Atefeh Soleymani;Hamed Hasani;Denise-Penelope N. Kontoni;Hashem Jahangir
Computers and Concrete
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제32권1호
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pp.1-13
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2023
This paper discusses a framework for predicting the flexural strength of prestressed and non-prestressed FRP reinforced T-shaped concrete beams using soft computing techniques. An analysis of 83 tests performed on T-beams of varying widths has been conducted for this purpose with different widths of compressive face, beam depth, compressive strength of concrete, area of prestressed and non-prestressed FRP bars, elasticity modulus of prestressed and non-prestressed FRP bars, and the ultimate tensile strength of prestressed and non-prestressed FRP bars. By analyzing the data using two soft computing techniques, named artificial neural networks (ANN) and gene expression programming (GEP), the fundamental parameters affecting the flexural performance of prestressed and non-prestressed FRP reinforced T-shaped beams were identified. The results showed that although the proposed ANN model outperformed the GEP model with higher values of R and lower error values, the closed-form equation of the GEP model can provide a simple way to predict the effect of input parameters on flexural strength as the output. The sensitivity analysis results revealed the most influential input parameters in ANN and GEP models are respectively the beam depth and elasticity modulus of FRP bars.
Journal of Information Technology Applications and Management
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제30권6호
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pp.91-111
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2023
This study aims to identify the influencing factors of intention to use cloud services using the SEM-ANN two-step approach. In previous studies of SEM-ANN, SEM presented R2 and ANN presented MSE(mean squared error), so analysis performance could not be compared. In this study, R2 and MSE were calculated and presented by SEM and ANN, respectively. Then, analysis performance was compared and feature importances were compared by sensitivity analysis. As a result, the ANN default model improved R2 by 2.87 compared to the PLS model, showing a small Cohen's effect size. The ANN optimization model improved R2 by 7.86 compared to the PLS model, showing a medium Cohen effect size. In normalized feature importances, the order of importances was the same for PLS and ANN. The contribution of this study, which links structural equation modeling to artificial intelligence, is that it verified the effect of improving the explanatory power of the research model while maintaining the order of importance of independent variables.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권10호
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pp.2788-2808
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2023
Brain tumors are one of the most threatening malignancies for humans. Misdiagnosis of brain tumors can result in false medical intervention, which ultimately reduces a patient's chance of survival. Manual identification and segmentation of brain tumors from Magnetic Resonance Imaging (MRI) scans can be difficult and error-prone because of the great range of tumor tissues that exist in various individuals and the similarity of normal tissues. To overcome this limitation, the Amended Convolutional Neural Network (ACNN) model has been introduced, a unique combination of three techniques that have not been previously explored for brain tumor detection. The three techniques integrated into the ACNN model are image tissue preprocessing using the Kalman Bucy Smoothing Filter to remove noisy pixels from the input, image tissue segmentation using the Isotonic Regressive Image Tissue Segmentation Process, and feature extraction using the Marr Wavelet Transformation. The extracted features are compared with the testing features using a sigmoid activation function in the output layer. The experimental findings show that the suggested model outperforms existing techniques concerning accuracy, precision, sensitivity, dice score, Jaccard index, specificity, Positive Predictive Value, Hausdorff distance, recall, and F1 score. The proposed ACNN model achieved a maximum accuracy of 98.8%, which is higher than other existing models, according to the experimental results.
본 논문은 CP(Cyclic Prefix)를 사용한 SC-FDE(Single Carrier with Frequency Domain Equalization) 기반의 전송 방식에 대해 기술하였다. SC-FBE 방식은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 기능 구성이 유사하며, OFDM과 유사하게 주파수 영역에서 블록 단위로 효율적인 등화 수행이 가능하다. 특별히 단일 반송파 방식은 OFDM에 비해 비선형 왜곡에 상대적으로 덜 민감한 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 결정 지향 방식의 SC-FDE 수신부를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 성능 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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