KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.12
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pp.3330-3344
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2023
This paper proposes an antenna performance prediction model in the autonomous driving radar manufacturing process. Our research work is based upon a challenge dataset, Driving Radar Manufacturing Process Dataset, and a typical AutoML machine learning workflow engine, Pycaret open-source Python library. Note that the dataset contains the total 70 data-items, out of which 54 used as input features and 16 used as output features, and the dataset is properly built into resolving the multi-output regression problem. During the data regression analysis and preprocessing phase, we identified several input features having similar correlations and so detached some of those input features, which may become a serious cause of the multicollinearity problem that affect the overall model performance. In the training phase, we train each of output-feature regression models by using the AutoML approach. Next, we selected the top 5 models showing the higher performances in the AutoML result reports and applied the ensemble method so as for the selected models' performances to be improved. In performing the experimental performance evaluation of the regression prediction model, we particularly used two metrics, MAE and RMSE, and the results of which were 0.6928 and 1.2065, respectively. Additionally, we carried out a series of experiments to verify the proposed model's performance by comparing with other existing models' performances. In conclusion, we enhance accuracy for safer autonomous vehicles, reduces manufacturing costs through AutoML-Pycaret and machine learning ensembled model, and prevents the production of faulty radar systems, conserving resources. Ultimately, the proposed model holds significant promise not only for antenna performance but also for improving manufacturing quality and advancing radar systems in autonomous vehicles.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.14
no.2
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pp.377-388
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2007
As one of multi-class classification methods, ECOC (Error Correcting Output Coding) method is known to have low classification error rate. This paper aims at suggesting effective multi-class classification method (1) by comparing various encoding methods and decoding methods in ECOC method and (2) by comparing ECOC method and direct classification method. Both SVM (Support Vector Machine) and logistic regression model were used as binary classifiers in comparison.
In the present study, soft computing i.e., machine learning techniques and regression models algorithms have earned much importance for the prediction of the various parameters in different fields of science and engineering. This paper depicts that how regression models can be implemented for the prediction of compressive strength of concrete. Three models are taken into consideration for this; they are Gaussian Process for Regression (GPR), Multi Adaptive Regression Spline (MARS) and Minimax Probability Machine Regression (MPMR). Contents of cement, blast furnace slag, fly ash, water, superplasticizer, coarse aggregate, fine aggregate and age in days have been taken as inputs and compressive strength as output for GPR, MARS and MPMR models. A comparatively large set of data including 1030 normalized previously published results which were obtained from experiments were utilized. Here, a comparison is made between the results obtained from all the above mentioned models and the model which provides the best fit is established. The experimental results manifest that proposed models are robust for determination of compressive strength of concrete.
It has been routine practice in regression analysis to check the validity of the assumed model by the use of regression diagnostics tools. Outliers and influential observations often distort the regression output in an undesired manner. Jang and Anderson-Cook (Quality and Reliability Engineering International, 30, 1409-1425, 2014) proposed a graphical method (called a firework plot) so that there could be an exploratory visualization of the trace of the impact of the possible outliers and influential observations on individual regression coefficients and the overall residual sum of the squares measure. This paper further extends a graphical approach to a multi-response surface methodology problem.
The cables in a cable-stayed bridge are critical load-carrying parts. The potential damage to cables should be identified early to prevent disasters. In this study, an efficient deep learning model is proposed for the damage identification of cables using both a multi-layer perceptron (MLP) and a graph neural network (GNN). Datasets are first generated using the practical advanced analysis program (PAAP), which is a robust program for modeling and analyzing bridge structures with low computational costs. The model based on the MLP and GNN can capture complex nonlinear correlations between the vibration characteristics in the input data and the cable system damage in the output data. Multiple hidden layers with an activation function are used in the MLP to expand the original input vector of the limited measurement data to obtain a complete output data vector that preserves sufficient information for constructing the graph in the GNN. Using the gated recurrent unit and set2set model, the GNN maps the formed graph feature to the output cable damage through several updating times and provides the damage results to both the classification and regression outputs. The model is fine-tuned with the original input data using Adam optimization for the final objective function. A case study of an actual cable-stayed bridge was considered to evaluate the model performance. The results demonstrate that the proposed model provides high accuracy (over 90%) in classification and satisfactory correlation coefficients (over 0.98) in regression and is a robust approach to obtain effective identification results with a limited quantity of input data.
Hyeok-Don Kwon;Sol-Bee Lee;Jung-Hyok Kwon;Eui-Jik Kim
Journal of Internet of Things and Convergence
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v.9
no.2
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pp.71-76
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2023
In this paper, we propose a smoothed received signal strength indicator (RSSI)-based distance estimation using deep neural network (DNN) for accurate distance estimation in an environment where a single receiver is used. The proposed scheme performs a data preprocessing consisting of data splitting, missing value imputation, and smoothing steps to improve distance estimation accuracy, thereby deriving the smoothed RSSI values. The derived smoothed RSSI values are used as input data of the Multi-Input Single-Output (MISO) DNN model, and are finally returned as an estimated distance in the output layer through input layer and hidden layer. To verify the superiority of the proposed scheme, we compared the performance of the proposed scheme with that of the linear regression-based distance estimation scheme. As a result, the proposed scheme showed 29.09% higher distance estimation accuracy than the linear regression-based distance estimation scheme.
Artificial neural networks (ANNs), for a first time, were successfully developed for the modeling and prediction of solvent effects on rate constant of [2+2] cycloaddition reaction of diethyl azodicarboxylate with ethyl vinyl ether in various solvents with diverse chemical structures using quantitative structure-activity relationship. The most positive charge of hydrogen atom (q$^+$), dipole moment ($\mu$), the Hildebrand solubility parameter (${\delta}_H^2$) and total charges in molecule (q$_t$) are inputs and output of ANN is log k$_2$ . For evaluation of the predictive power of the generated ANN, the optimized network with 68 various solvents as training set was used to predict log k$_2$ of the reaction in 16 solvents in the prediction set. The results obtained using ANN was compared with the experimental values as well as with those obtained using multi-parameter linear regression (MLR) model and showed superiority of the ANN model over the regression model. Mean square error (MSE) of 0.0806 for the prediction set by MLR model should be compared with the value of 0.0275 for ANN model. These improvements are due to the fact that the reaction rate constant shows non-linear correlations with the descriptors.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.65
no.2
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pp.108-113
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2016
The real-world problems usually show nonlinear and multi-variate characteristics, so it is difficult to establish concrete mathematical models for them. Thus, it is common to practice data-driven modeling techniques in these cases. Among them, most widely adopted techniques are regression model and intelligent model such as neural networks. Regression model has drawback showing lower performance when much non-linearity exists between input and output data. Intelligent model has been shown its superiority to the linear model due to ability capable of effectively estimate desired output in cases of both linear and nonlinear problem. This paper proposes modeling method of daily photovoltaic power systems using ELM(Extreme Learning Machine) based modular networks. The proposed method uses sub-model by fuzzy clustering rather than using a single model. Each sub-model is implemented by ELM. To show the effectiveness of the proposed method, we performed various experiments by dataset acquired during 2014 in real-plant.
A batch Process has a multi-way data structure that consists of batch-time-variable axis, so the statistical modeling of a batch process is a difficult and challenging issue to the process engineers. In this study, We applied a statistical process control technique to the general batch process data, and implemented a fault-detection and Statistical process control system that was able to detect, identify and diagnose the fault. Semiconductor etch process and semi-batch styrene-butadiene rubber process data are used to case study. Before the modeling, we pre-processed the data using the multi-way unfolding technique to decompose the data structure. Multivariate regression techniques like support vector regression and partial least squares were used to identify the relation between the process variables and process condition. Finally, we constructed the root mean squared error chart and variable contribution chart to diagnose the faults.
In this study, we investigated the prediction skills of four multiple linear regression methods for monthly air temperature over South Korea. We used simulation results from four regional climate models (RegCM4, SNURCM, WRF, and YSURSM) driven by two boundary conditions (NCEP/DOE Reanalysis 2 and ERA-Interim). We selected 15 years (1989~2003) as the training period and the last 5 years (2004~2008) as validation period. The four regression methods used in this study are as follows: 1) Homogeneous Multiple linear Regression (HMR), 2) Homogeneous Multiple linear Regression constraining the regression coefficients to be nonnegative (HMR+), 3) non-homogeneous multiple linear regression (EMOS; Ensemble Model Output Statistics), 4) EMOS with positive coefficients (EMOS+). It is same method as the third method except for constraining the coefficients to be nonnegative. The four regression methods showed similar prediction skills for the monthly air temperature over South Korea. However, the prediction skills of regression methods which don't constrain regression coefficients to be nonnegative are clearly impacted by the existence of outliers. Among the four multiple linear regression methods, HMR+ and EMOS+ methods showed the best skill during the validation period. HMR+ and EMOS+ methods showed a very similar performance in terms of the MAE and RMSE. Therefore, we recommend the HMR+ as the best method because of ease of development and applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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