In this paper, we propose Ant-Q learning Algorithm[1], which uses the habits of biological ants, to find a new way to solve Stable Marriage Problem(SMP)[3] presented by Gale-Shapley[2]. The issue of SMP is to find optimum matching for a stable marriage based on their preference lists (PL). The problem of Gale-Shapley algorithm is to get a stable matching for only male (or female). We propose other way to satisfy various requirements for SMP. ACS(Ant colony system) is an swarm intelligence method to find optimal solution by using phermone of ants. We try to improve ACS technique by adding Q learning[9] concept. This Ant-Q method can solve SMP problem for various requirements. The experiment results shows the proposed method is good for the problem.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.1
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pp.334-349
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2022
The effectiveness of Wi-Fi networks is greatly influenced by the optimization of contention window (CW) parameters. Unfortunately, the conventional approach employed by IEEE 802.11 wireless networks is not scalable enough to sustain consistent performance for the increasing number of stations. Yet, it is still the default when accessing channels for single-users of 802.11 transmissions. Recently, there has been a spike in attempts to enhance network performance using a machine learning (ML) technique known as reinforcement learning (RL). Its advantage is interacting with the surrounding environment and making decisions based on its own experience. Deep RL (DRL) uses deep neural networks (DNN) to deal with more complex environments (such as continuous state spaces or actions spaces) and to get optimum rewards. As a result, we present a new approach of CW control mechanism, which is termed as contention window threshold (CWThreshold). It uses the DRL principle to define the threshold value and learn optimal settings under various network scenarios. We demonstrate our proposed method, known as a smart exponential-threshold-linear backoff algorithm with a deep Q-learning network (SETL-DQN). The simulation results show that our proposed SETL-DQN algorithm can effectively improve the throughput and reduce the collision rates.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.1
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pp.1-5
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2005
The purpose of reinforcement learning is to maximize rewards from environment, and reinforcement learning agents learn by interacting with external environment through trial and error. Q-Learning, a representative reinforcement learning algorithm, is a type of TD-learning that exploits difference in suitability according to the change of time in learning. The method obtains the optimal policy through repeated experience of evaluation of all state-action pairs in the state space. This study chose n-Queen problem as an example, to which we apply reinforcement learning, and used Q-Learning as a problem solving algorithm. This study compared the proposed method using reinforcement learning with existing methods for solving n-Queen problem and found that the proposed method improves the convergence rate to the optimal solution by reducing the number of state transitions to reach the goal.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.13
no.6
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pp.635-642
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2003
Reinforcement learning got successful results in a lot of applications such as control and scheduling. Various function approximation methods have been studied in order to improve the learning speed and to solve the shortage of storage in the standard reinforcement learning algorithm of Q-Learning. Most function approximation methods remove some special quality of reinforcement learning and need prior knowledge and preprocessing. Fuzzy Q-Learning needs preprocessing to define fuzzy variables and Local Weighted Regression uses training examples. In this paper, we propose a function approximation method, Fuzzy Q-Map that is based on on-line fuzzy clustering. Fuzzy Q-Map classifies a query state and predicts a suitable action according to the membership degree. We applied the Fuzzy Q-Map, CMAC and LWR to the mountain car problem. Fuzzy Q-Map reached the optimal prediction rate faster than CMAC and the lower prediction rate was seen than LWR that uses training example.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.11
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pp.1500-1506
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2020
In this paper, we study a scheduling problem based on reinforcement learning for overlay device-to-device (D2D) communication networks. Even though various technologies for D2D communication networks using Q-learning, which is one of reinforcement learning models, have been studied, Q-learning causes a tremendous complexity as the number of states and actions increases. In order to solve this problem, D2D communication technologies based on Deep Q Network (DQN) have been studied. In this paper, we thus design a DQN model by considering the characteristics of wireless communication systems, and propose a distributed scheduling scheme based on the DQN model that can reduce feedback and signaling overhead. The proposed model trains all parameters in a centralized manner, and transfers the final trained parameters to all mobiles. All mobiles individually determine their actions by using the transferred parameters. We analyze the performance of the proposed scheme by computer simulation and compare it with optimal scheme, opportunistic selection scheme and full transmission scheme.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.5
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pp.570-576
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2007
This paper presents a hexagon-based Q-leaning algorithm to find a hidden targer object with multiple robots. An experimental environment was designed with five small mobile robots, obstacles, and a target object. Robots went in search of a target object while navigating in a hallway where obstacles were strategically placed. This experiment employed two control algorithms: an area-based action making (ABAM) process to determine the next action of the robots and hexagon-based Q-learning to enhance the area-based action making process.
Proceedings of the Korea Inteligent Information System Society Conference
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2001.01a
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pp.65-70
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2001
We consider a hyper-redundant system that consists of many uniform units. The hyper-redundant system has many degrees of freedom and it can accomplish various tasks. Applysing the reinforcement learning to the hyper-redundant system is very attractive because it is possible to acquire various behaviors for various tasks automatically. In this paper we present a new reinforcement learning algorithm "Q-learning with propagation of motion". The algorithm is designed for the multi-agent systems that have strong connections. The proposed algorithm needs only one small Q-table even for a large scale system. So using the proposed algorithm, it is possible for the hyper-redundant system to learn the effective behavior. In this algorithm, only one leader agent learns the own behavior using its local information and the motion of the leader is propagated to another agents with time delay. The reward of the leader agent is given by using the whole system information. And the effective behavior of the leader is learned and the effective behavior of the system is acquired. We apply the proposed algorithm to a snake-like hyper-redundant robot. The necessary condition of the system to be Markov decision process is discussed. And the computer simulation of learning the locomotion is demonstrated. From the simulation results we find that the task of the locomotion of the robot to the desired point is learned and the winding motion is acquired. We can conclude that our proposed system and our analysis of the condition, that the system is Markov decision process, is valid.
In this paper, we present the Q-learning method for adaptive traffic signal control on the basis of In this paper, we present the Q-learning method for adaptive traffic signal control on the basis of multi-agent technology. The structure is composed of sixphase agents and one intersection agent. Wireless communication network provides the possibility of the cooperation of agents. As one kind of reinforcement learning, Q-learning is adopted as the algorithm of the control mechanism, which can acquire optical control strategies from delayed reward; furthermore, we adopt dynamic learning method instead of static method, which is more practical. Simulation result indicates that it is more effective than traditional signal system.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2008.04a
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pp.143-146
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2008
본 논문에서는 군집로봇시스템에서 목표물 추적을 위하여 SVM을 이용한 12각형 기반의 Q-learning 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘의 유효성을 보이기 위해 본 논문에서는 여러대의 로봇과 장애물 그리고 하나의 목표물을 정하고, 각각의 로봇이 숨겨진 목표물을 찾아내는 실험을 가정하여 무작위, DBAM과 ABAM의 융합 모델, 그리고 마지막으로 본 논문에서 제안한 SVM과 12각형 기반의 Q-learning 알고리즘을 이용하여 실험을 수행하고, 이 3가지 방법을 비교하여 본 논문의 유효성을 검증하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.11
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pp.5135-5142
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2011
A flexible mechanism is proposed in this paper to improve the dynamic response performance of a traffic flow control system in an urban area. The roads, vehicles, and traffic control systems are all modeled as intelligent systems, wherein a wireless communication network is used as the medium of communication between the vehicles and the roads. The necessary sensor networks are installed in the roads and on the roadside upon which reinforcement learning is adopted as the core algorithm for this mechanism. A traffic policy can be planned online according to the updated situations on the roads, based on all the information from the vehicles and the roads. This improves the flexibility of traffic flow and offers a much more efficient use of the roads over a traditional traffic control system. The optimum intersection signals can be learned automatically online. An intersection control system is studied as an example of the mechanism using Q-learning based algorithm, and simulation results showed that the proposed mechanism can improve the traffic efficiency and the waiting time at the signal light by more than 30% in various conditions compare to the traditional signaling system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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