Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.10a
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pp.457-458
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2022
The dissolved oxygen (DO) is one of the factors of ecosystem that affects survival of aquatic life. Artificial neural network - XGboost (ANN-XGB), which was trained by water quality and weather data obtained at Anyang-streamto, was employed to forecast DO after 1 hours. We document the perforamnce of ANN-XGB.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.22
no.2
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pp.133-138
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2024
Dissolved oxygen (DO) is an important factor in ecosystems. However, the analysis of DO is frequently rather complicated because of the nonlinear phenomenon of the river system. Therefore, a convenient model-free algorithm for DO variable is required. In this study, a data-driven algorithm for predicting DO was developed by combining XGBoost and an artificial neural network (ANN), called ANN-XGB. To train the model, two years of ecosystem data were collected in Anyang, Seoul using the Troll 9500 model. One advantage of the proposed algorithm is its ability to capture abrupt changes in climate-related features that arise from sudden events. Moreover, our algorithm can provide a feature importance analysis owing to the use of XGBoost. The results obtained using the ANN-XGB algorithm were compared with those obtained using the ANN algorithm in the Results Section. The predictions made by ANN-XGB were mostly in closer agreement with the measured DO values in the river than those made by the ANN.
Soil shear strength parameters play a remarkable role in designing geotechnical structures such as retaining wall and dam. This study puts an effort to propose two accurate and practical predictive models of soil shear strength parameters via hybrid artificial neural network (ANN)-based models namely genetic algorithm (GA)-ANN and particle swarm optimization (PSO)-ANN. To reach the aim of this study, a series of consolidated undrained Triaxial tests were conducted to survey inherent strength increase due to addition of polypropylene fibers to sandy soil. Fiber material with different lengths and percentages were considered to be mixed with sandy soil to evaluate cohesion (as one of shear strength parameter) values. The obtained results from laboratory tests showed that fiber percentage, fiber length, deviator stress and pore water pressure have a significant impact on cohesion values and due to that, these parameters were selected as model inputs. Many GA-ANN and PSO-ANN models were constructed based on the most effective parameters of these models. Based on the simulation results and the computed indices' values, it is observed that the developed GA-ANN model with training and testing coefficient of determination values of 0.957 and 0.950, respectively, performs better than the proposed PSO-ANN model giving coefficient of determination values of 0.938 and 0.943 for training and testing sets, respectively. Therefore, GA-ANN can provide a new applicable model to effectively predict cohesion of fiber-reinforced sandy soil.
The Journal of Korean Institute of Information Technology
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v.18
no.5
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pp.55-64
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2020
Estimating the state of charge (SOC) of a battery is essential for increasing the stability and reliability of a photovoltaic system. In this study, battery SOC estimation methods were proposed using artificial neural networks (ANNs) with gradient descent (GD), Levenberg-Marquardt (LM), and scaled conjugate gradient (SCG), and an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). The charge start voltage and the integrated charge current were used as input data and the SOC was used as output data. Four models (ANN-GD, ANN-LM, ANN-SCG, and ANFIS) were implemented for battery SOC estimation and compared using MATLAB. The experimental results revealed that battery SOC estimation using the ANFIS model had both the highest accuracy and highest convergence speed.
Journal of the Economic Geographical Society of Korea
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v.25
no.1
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pp.183-201
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2022
Estimating the implicit value of housing assets is a very important task for participants in the housing market. Until now, such estimations were usually carried out using multiple regression analysis based on the inherent characteristics of the estate. However, in this paper, we examine the estimation capabilities of the Artificial Neural Network(ANN) and its 'Deep Learning' faculty. To make use of the strength of the neural network model, which allows the recognition of patterns in data by modeling non-linear and complex relationships between variables, this study utilizes geographic coordinates (i.e. longitudinal/latitudinal points) as the locational factor of housing prices. Specifically, we built a dataset including structural and spatiotemporal factors based on the hedonic price model and compared the estimation performance of the models with and without geographic coordinate variables. The results show that high estimation performance can be achieved in ANN by explaining the spatial effect on housing prices through the geographic location.
Two computational intelligence techniques namely artificial neural networks (ANN) and support vector machine (SVM) are employed to model the permeate flux based on seven input variables including time, transmembrane pressure, rotating velocity, the pore diameter of the membrane, dynamic viscosity, concentration and density of the feed fluid. The best-fit model was selected through the trial-error method and the two statistical parameters including the coefficient of determination (R2) and the average absolute relative deviation (AARD) between the experimental and predicted data. The obtained results reveal that the optimized ANN model can predict the permeate flux with R2 = 0.999 and AARD% = 2.245 versus the SVM model with R2 = 0.996 and AARD% = 4.09. Thus, the ANN model is found to predict the permeate flux with high accuracy in comparison to the SVM approach.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.10
no.3
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pp.235-249
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2018
The Artificial Neural Network (ANN) model has been known as one of the most effective theories for automatic ship berthing, as it has learning ability and mimics the actions of the human brain when performing the stages of ship berthing. However, existing ANN controllers can only bring a ship into a berth in a certain port, where the inputs of the ANN are the same as those of the teaching data. This means that those ANN controllers must be retrained when the ship arrives to a new port, which is time-consuming and costly. In this research, by using the head-up coordinate system, which includes the relative bearing and distance from the ship to the berth, a novel ANN controller is proposed to automatically control the ship into the berth in different ports without retraining the ANN structure. Numerical simulations were performed to verify the effectiveness of the proposed controller. First, teaching data were created in the original port to train the neural network; then, the controller was tested for automatic berthing in other ports, where the initial conditions of the inputs in the head-up coordinate system were similar to those of the teaching data in the original port. The results showed that the proposed controller has good performance for ship berthing in ports.
Air Quality Index (AQI) is a pointer to broadcast short term air quality. This paper presents one day ahead AQI forecasting on seasonal basis for three major cities in Maharashtra State, India by using Artificial Neural Networks (ANN) and Genetic Programming (GP). The meteorological observations & previous AQI from 2005-2008 are used to predict next day's AQI. It was observed that GP captures the phenomenon better than ANN and could also follow the peak values better than ANN. The overall performance of GP seems better as compared to ANN. Stochastic nature of the input parameters and the possibility of auto-correlation might have introduced time lag and subsequent errors in predictions. Spectral Analysis (SA) was used for characterization of the error introduced. Correlational dependency (serial dependency) was calculated for all 24 models prepared on seasonal basis. Particular lags (k) in all the models were removed by differencing the series, that is converting each i'th element of the series into its difference from the (i-k)"th element. New time series is generated for all seasonal models in synchronization with the original time line & evaluated using ANN and GP. The statistical analysis and comparison of GP and ANN models has been done. We have proposed a promising approach of use of GP coupled with SA for real time prediction of seasonal multicity AQI.
In this study, an Artificial Neural Network (ANN) and Adaptive Network-based Fuzzy Inference Systems (ANFIS) prediction models for flexural strength of the cement mortars have been developed. For purpose of constructing this models, 12 different mixes with 144 specimens of the 2, 7, 28 and 90 days flexural strength experimental results of cement mortars containing pure Portland cement (PC), blast furnace slag (BFS), waste tire rubber powder (WTRP) and BFS+WTRP used in training and testing for ANN and ANFIS were gathered from the standard cement tests. The data used in the ANN and ANFIS models are arranged in a format of four input parameters that cover the Portland cement, BFS, WTRP and age of samples and an output parameter which is flexural strength of cement mortars. The ANN and ANFIS models have produced notable excellent outputs with higher coefficients of determination of $R^2$, RMS and MAPE. For the testing of dataset, the $R^2$, RMS and MAPE values for the ANN model were 0.9892, 0.1715 and 0.0212, respectively. Furthermore, the $R^2$, RMS and MAPE values for the ANFIS model were 0.9831, 0.1947 and 0.0270, respectively. As a result, in the models, the training and testing results indicated that experimental data can be estimated to a superior close extent by the ANN and ANFIS models.
Safety service improvement and development of efficient maintenance strategies for corroded steel structures are undeniably essential. Therefore, understanding the influence of damage caused by corrosion on the remaining load-carrying capacities such as tensile strength is required. In this study, artificial neural network (ANN) approach is proposed in order to produce a simple, accurate, and inexpensive method developed by using tensile test results, material properties and finite element method (FEM) results to train the ANN model. Initially in reproducing corroded model process, FEM was used to obtain tensile strength of artificial corroded plates, for which surface is developed by a spatial autocorrelation model. By using the corroded surface data and material properties as input data, with tensile strength as the output data, the ANN model could be trained. The accuracy of the ANN result was then verified by using leave-one-out cross-validation (LOOCV). As a result, it was confirmed that the accuracy of the ANN approach and the final output equation was developed for predicting tensile strength without tensile test results and FEM in further work. Though previous studies have been conducted, the accuracy results are still lower than the proposed ANN approach. Hence, the proposed ANN model now enables us to have a simple, rapid, and inexpensive method to predict residual tensile strength more accurately due to corrosion in steel structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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