The study is concerned with an approach to the design of a new category of fuzzy neural networks. The proposed Fuzzy Polynomial Neural Networks(FPNN) with hybrid multi-layer inference architecture is based on fuzzy neural networks(FNN) and polynomial neural networks(PNN) for model identification of complex and nonlinear systems. The one and the other are considered as premise and consequence part of FPNN respectively. We introduce two kinds of FPNN architectures, namely the generic and advanced types depending on the connection points (nodes) of the layer of FNN. Owing to the specific features of two combined architectures, it is possible to consider the nonlinear characteristics of process and to get output performance with superb predictive ability. The availability and feasibility of the FPNN is discussed and illustrated with the aid of two representative numerical examples. The results show that the proposed FPNN can produce the model with higher accuracy and predictive ability than any other method presented previously.
In this paper, we discuss optimal design of Fuzzy Polynomial Neural Networks by means of Genetic Algorithms(GAs) using symbolic coding for non-linear data. One of the major subject of genetic algorithms is representation of chromosomes. The proposed model optimized by the means genetic algorithms which used symbolic code to represent chromosomes. The proposed gFPNN used a triangle and a Gaussian-like membership function in premise part of rules and design the consequent structure by constant and regression polynomial (linear, quadratic and modified quadratic) function between input and output variables. The performance of the proposed model is quantified through experimentation that exploits standard data already used in fuzzy modeling. These results reveal superiority of the proposed networks over the existing fuzzy and neural models.
The optimal structure of the conventional Fuzzy Polynomial Neural Networks (FPNN)[3] depends on experience of designer. For the conventional Fuzzy Polynomial Neural Networks, input variable number, number of input variable, number of Membership Functions(MFs) and consequence structures are selected through the experience of a model designer iteratively. In this paper, we propose the new design methodology to find the optimal structure of Fuzzy Polymomial Neural Network by using Genetic Algorithms(GAs)[4, 5]. In the sequel, It is shown that the proposed Advanced Genetic Algorithms based Fuzzy Polynomial Neural Network(Advanced GAs-based FPNN) is more useful and effective than the existing models for nonlinear process. We used Medical Imaging System(MIS)[6] data to evaluate the performance of the proposed model.
A new design methology is proposed to identify the structure and parameters of fuzzy model using PNN and a fuzzy inference method. The PNN is the extended structure of the GMDH(Group Method of Data Handling), and uses several types of polynomials such as linear, quadratic and cubic besides the biquadratic polynomial used in the GMDH. The FPNN(Fuzzy Polynomial Neural Networks) algorithm uses PNN(Polynomial Neural networks) structure and a fuzzy inference method. In the fuzzy inference method, the simplified and regression polynomial inference methods are used. Here a regression polynomial inference is based on consequence of fuzzy rules with a polynomial equations such as linear, quadratic and cubic equation. Each node of the FPNN is defined as fuzzy rules and its structure is a kind of neuro-fuzzy architecture. In this paper, we will consider a model that combines the advantage of both FPNN and PNN. Also we use the training and testing data set to obtain a balance between the approximation and generalization of process model. Several numerical examples are used to evaluate the performance of the our proposed model.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.5
no.4
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pp.327-332
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2005
We investigatea new fuzzy-neural networks-Hybrid Fuzzy set based polynomial Neural Networks (HFSPNN). These networks consist of genetically optimized multi-layer with two kinds of heterogeneous neurons thatare fuzzy set based polynomial neurons (FSPNs) and polynomial neurons (PNs). We have developed a comprehensive design methodology to determine the optimal structure of networks dynamically. The augmented genetically optimized HFSPNN (namely gHFSPNN) results in a structurally optimized structure and comes with a higher level of flexibility in comparison to the one we encounter in the conventional HFPNN. The GA-based design procedure being applied at each layer of gHFSPNN leads to the selection leads to the selection of preferred nodes (FSPNs or PNs) available within the HFSPNN. In the sequel, the structural optimization is realized via GAs, whereas the ensuing detailed parametric optimization is carried out in the setting of a standard least square method-based learning. The performance of the gHFSPNN is quantified through experimentation where we use a number of modeling benchmarks synthetic and experimental data already experimented with in fuzzy or neurofuzzy modeling.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2006.05a
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pp.113-116
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2006
본 논문은 소프트웨어 공정에 대하여 기호코팅을 이용한 유전자 알고리즘 기반 퍼지 다항식 뉴럴 네트워크 (Genetic Algorithms-based Fuzzy Polynomial Neural Networks ; gFPNN)의 모델을 제안한다. 유전자 알고리즘에는 이진코딩, 기호코팅, 실수코딩이 있다. 제안된 모델은 스트링의 길이에 따른 해밍절벽을 기호코딩으로 극복하였다. gFPNN에 전반부 멤버쉽 함수는 삼각형과 가우시안형의 멤버쉽 함수가 사용된다. 그리고 규칙의 후반부는 간략, 선형, 이차식 그리고 변형된 이차식 함수에 의해 설계된다. 실험적 예제를 통하여 제안된 모델의 성능이 근사화 능력과 일반화 능력이 우수함을 보인다.
In this paper. we introduce a new structure of fuzzy-neural networks Fuzzy Set-based Polynomial Neural Networks (FSPNN). The two underlying design mechanisms of such networks involve genetic optimization and information granulation. The resulting constructs are Fuzzy Polynomial Neural Networks (FPNN) with fuzzy set-based polynomial neurons (FSPNs) regarded as their generic processing elements. First, we introduce a comprehensive design methodology (viz. a genetic optimization using Genetic Algorithms) to determine the optimal structure of the FSPNNs. This methodology hinges on the extended Group Method of Data Handling (GMDH) and fuzzy set-based rules. It concerns FSPNN-related parameters such as the number of input variables, the order of the polynomial, the number of membership functions, and a collection of a specific subset of input variables realized through the mechanism of genetic optimization. Second, the fuzzy rules used in the networks exploit the notion of information granules defined over systems variables and formed through the process of information granulation. This granulation is realized with the aid of the hard C-Means clustering (HCM). The performance of the network is quantified through experimentation in which we use a number of modeling benchmarks already experimented with in the realm of fuzzy or neurofuzzy modeling.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.2
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pp.236-244
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2005
In this study, we introduce a new topology of Fuzzy Polynomial Neural Networks(FPNN) that is based on fuzzy relation and evolutionally optimized Multi-Layer Perceptron, discuss a comprehensive design methodology and carry out a series of numeric experiments. The construction of the evolutionally optimized FPNN(EFPNN) exploits fundamental technologies of Computational Intelligence. The architecture of the resulting EFPNN results from a synergistic usage of the genetic optimization-driven hybrid system generated by combining rule-based Fuzzy Neural Networks(FNN) with polynomial neural networks(PNN). FNN contributes to the formation of the premise part of the overall rule-based structure of the EFPNN. The consequence part of the EFPNN is designed using PNN. As the consequence part of the EFPNN, the development of the genetically optimized PNN(gPNN) dwells on two general optimization mechanism: the structural optimization is realized via GAs whereas in case of the parametric optimization we proceed with a standard least square method-based learning. To evaluate the performance of the EFPNN, the models are experimented with the use of several representative numerical examples. A comparative analysis shows that the proposed EFPNN are models with higher accuracy as well as more superb predictive capability than other intelligent models presented previously.
In this paper, we propose Neuro Fuzzy Polynomial Networks(NFPN) based on Polynomial Neural Network(PNN) and Neuro-Fuzzy(NF) for model identification of complex and nonlinear systems. The proposed NFPN is generated from the mutually combined structure of both NF and PNN. The one and the other are considered as the premise part and consequence part of NFPN structure respectively. As the premise part of NFPN, NF uses both the simplified fuzzy inference as fuzzy inference method and error back-propagation algorithm as learning rule. The parameters such as parameters of membership functions, learning rates and momentum coefficients are adjusted using genetic algorithms. As the consequence part of NFPN, PNN is based on Group Method of Data Handling(GMDH) method and its structure is similar to Neural Networks. But the structure of PNN is not fixed like in conventional Neural Networks and self-organizing networks that can be generated. NFPN is available effectively for multi-input variables and high-order polynomial according to the combination of NF with PNN. Accordingly it is possible to consider the nonlinearity characteristics of process and to get better output performance with superb predictive ability. In order to evaluate the performance of proposed models, we use the nonlinear function. The results show that the proposed FPNN can produce the model with higher accuracy and more robustness than any other method presented previously.
In this paper, we introduce a new structure of fuzzy-neural networks Fuzzy Set-based Polynomial Neural Networks (FSPNN). The two underlying design mechanisms of such networks involve genetic optimization and information granulation. The resulting constructs are Fuzzy Polynomial Neural Networks (FPNN) with fuzzy set-based polynomial neurons (FSPNs) regarded as their generic processing elements. First, we introduce a comprehensive design methodology (viz. a genetic optimization using Genetic Algorithms) to determine the optimal structure of the FSPNNs. This methodology hinges on the extended Group Method of Data Handling (GMDH) and fuzzy set-based rules. It concerns FSPNN-related parameters such as the number of input variables, the order of the polynomial, the number of membership functions, and a collection of a specific subset of input variables realized through the mechanism of genetic optimization. Second, the fuzzy rules used in the networks exploit the notion of information granules defined over systems variables and formed through the process of information granulation. This granulation is realized with the aid of the hard C- Means clustering (HCM). The performance of the network is quantified through experimentation in which we use a number of modeling benchmarks already experimented with in the realm of fuzzy or neurofuzzy modeling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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