This paper proposes an adaptive tutoring system that provides learning materials dynamically according to the learners' teaming character and ability. Our system, in which a learning phase and a test phase are linked together, supports the personalized instruction-learning by providing the teaming materials by level in the learning phase according to the teaming ability estimated in the test phase. We design and implement a tutoring system consisted of an evaluation component and a learning component. An evaluation component uses a computerized adaptive test(CAT) based on item response theory to evaluate learners' ability while a learning component employs fuzzy level set theory so that teaming contents are provided to learners according to learners' level.
Ibrahim Albaijan;Hanan Samadi;Arsalan Mahmoodzadeh;Danial Fakhri;Mehdi Hosseinzadeh;Nejib Ghazouani;Khaled Mohamed Elhadi
Steel and Composite Structures
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v.52
no.3
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pp.293-312
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2024
Researchers are actively investigating the potential for utilizing alternative materials in construction to tackle the environmental and economic challenges linked to traditional concrete-based materials. Nevertheless, conventional laboratory methods for testing the mechanical properties of concrete are both costly and time-consuming. The limitations of traditional models in predicting the tensile strength of concrete composited with geopolymer have created a demand for more advanced models. Fortunately, the increasing availability of data has facilitated the use of machine learning methods, which offer powerful and cost-effective models. This paper aims to explore the potential of several machine learning methods in predicting the tensile strength of geopolymer concrete under different curing conditions. The study utilizes a dataset of 221 tensile strength test results for geopolymer concrete with varying mix ratios and curing conditions. The effectiveness of the machine learning models is evaluated using additional unseen datasets. Based on the values of loss functions and evaluation metrics, the results indicate that most models have the potential to estimate the tensile strength of geopolymer concrete satisfactorily. However, the Takagi Sugeno fuzzy model (TSF) and gene expression programming (GEP) models demonstrate the highest robustness. Both the laboratory tests and machine learning outcomes indicate that geopolymer concrete composed of 50% fly ash and 40% ground granulated blast slag, mixed with 10 mol of NaOH, and cured in an oven at 190°F for 28 days has superior tensile strength.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.4
no.1
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pp.100-107
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2002
The advanced bilateral control algorithm, which can enlarge a reflected force by combining force reflection and compliance control, greatly enhances workability in teleoperation. In this scheme the maximum boundaries of a compliance controller and a force reflection gain guaranteeing stability and good task performance greatly depend upon characteristics of a slave arm, a master arm, and an environment. These characteristics, however, are generally unknown in teleoperation. It is, therefore, very difficult to determine such maximum boundary of the gain. The paper presented a novel method for design of an advanced bilateral controller. The factors affecting task performance and stability in the advanced bilateral controller were analyzed and a design guideline was presented. The neurofuzzy compliance model (NFCM)-based bilateral control proposed herein is an algorithm designed to automatically determine the suitable compliance for a given task or environment. The NFCM, composed of a fuzzy logic controller (FLC) and a rule-learning mechanism, is used as a compliance controller. The FLC generates compliant motions according to contact forces. The rule-learning mechanism, which is based upon the reinforcement learning algorithm, trains the rule-base of the FLC until the given task is done successfully. Since the scheme allows the use of large force reflection gain, it can assure good task performance. Moreover, the scheme does not require any priori knowledge on a slave arm dynamics, a slave arm controller and an environment, and thus, it can be easily applied to the control of any telerobot systems. Through a series of experiments effectiveness of the proposed algorithm has been verified.
We describe word boundary detection that extracts the boundary between speech and non-speech. The proposed method uses two features. One is the normalized root mean square of speech signal, which is insensitive to white noises and represents temporal information. The other is the normalized met-frequency band energy of voice signal, which is frequency information of the signal. Our method detects word boundaries using a recurrent fuzzy associative memory(RFAM) that extends FAM by adding recurrent nodes. Hebbian learning method is employed to establish the degree of association between an input and output. An error back-propagation algorithm is used for teaming the weights between the consequent layer and the recurrent layer. To confirm the effectiveness, we applied the suggested system to voice data obtained from KAIST.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.16
no.1
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pp.1-7
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2006
In this paper, adaptive Facial Emotional Recognition system based on Gabor Wavelet Neural Network, considering six feature Points in face image to extract specific features of facial expression, is proposed. Levenberg-Marquardt-based training methodology is used to formulate initial network, including feature extraction stage. Therefore, heuristics in determining feature extraction process can be excluded. Moreover, to make an adaptive network for new user, Q-learning which has enhanced reward function and unsupervised fuzzy neural network model are used. Q-learning enables the system to ge optimal Gabor filters' sets which are capable of obtaining separable features, and Fuzzy Neural Network enables it to adapt to the user's change. Therefore, proposed system has a good on-line adaptation capability, meaning that it can trace the change of user's face continuously.
The object detection is essential for identifying objects, location information, and user context-aware in the image. In this paper, we propose a robust object detection system. The System linearly transforms learning data obtained from the background images to Principal components. It organizes the Eigen-background with the selected Principal components which are able to discriminate between foreground and background. The Fuzzy-C-means (FCM) carries out clustering for images with inputs from the Eigen-background information and classifies them into objects and backgrounds. It used various patterns of backgrounds as learning data in order to implement a system applicable even to the changing environments, Our system was able to effectively detect partial movements of a human body, as well as to discriminate between objects and backgrounds removing noises and shadows without anyone frame image for fixed background.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.6
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pp.735-740
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2012
In this paper, we introduce design methodologies of polynomial radial basis function neural network classifier with the aid of Principal Component Analysis(PCA) and Linear Discriminant Analysis(LDA). By minimizing the information loss of given data, Feature data is obtained through preprocessing of PCA and LDA and then this data is used as input data of RBFNNs. The hidden layer of RBFNNs is built up by Fuzzy C-Mean(FCM) clustering algorithm instead of receptive fields and linear polynomial function is used as connection weights between hidden and output layer. In order to design optimized classifier, the structural and parametric values such as the number of eigenvectors of PCA and LDA, and fuzzification coefficient of FCM algorithm are optimized by Artificial Bee Colony(ABC) optimization algorithm. The proposed classifier is applied to some machine learning datasets and its result is compared with some other classifiers.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.11
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pp.5568-5587
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2018
This research uses artificial intelligence methods for computer network intrusion detection system modeling. Primary classification is done using self-organized maps (SOM) in two levels, while the secondary classification of ambiguous data is done using Sugeno type Fuzzy Inference System (FIS). FIS is created by using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). The main challenge for this system was to successfully detect attacks that are either unknown or that are represented by very small percentage of samples in training dataset. Improved algorithm for SOMs in second layer and for the FIS creation is developed for this purpose. Number of clusters in the second SOM layer is optimized by using our improved algorithm to minimize amount of ambiguous data forwarded to FIS. FIS is created using ANFIS that was built on ambiguous training dataset clustered by another SOM (which size is determined dynamically). Proposed hybrid model is created and tested using NSL KDD dataset. For our research, NSL KDD is especially interesting in terms of class distribution (overlapping). Objectives of this research were: to successfully detect intrusions represented in data with small percentage of the total traffic during early detection stages, to successfully deal with overlapping data (separate ambiguous data), to maximize detection rate (DR) and minimize false alarm rate (FAR). Proposed hybrid model with test data achieved acceptable DR value 0.8883 and FAR value 0.2415. The objectives were successfully achieved as it is presented (compared with the similar researches on NSL KDD dataset). Proposed model can be used not only in further research related to this domain, but also in other research areas.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.19
no.5
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pp.151-155
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2019
Recently heart attack is 80% of the sudden death of elderly. The causes of a heart attack are complex and sudden, and it is difficult to predict the onset even if prevention or medical examination is performed. Therefore, early diagnosis and proper treatment are the most important. In this paper, we show the accuracy of normal and abnormal classification with neural network using weighted fuzzy function for accurate and rapid diagnosis of myocardial infarction. The data used in the experiment was data from the UCI Machine Learning Repository, which consists of 14 features and 303 sample data. The algorithm for feature selection uses the average of weight method. Two features were selected and removed. Heart attack was classified into normal and abnormal(1-normal, 2-abnormal) using the average of weight method. The test result for the diagnosis of heart attack using a weighted fuzzy neural network showed 87.66% accuracy.
Ships need to ensure safety during their navigation, which makes route determination highly important. It must be accompanied by a route following controller that can accurately follow the route. This study proposes a method for automatically generating the ship route based on deep reinforcement learning algorithm and following it using a route following controller. To generate a ship route, under keel clearance was applied to secure the ship's safety and navigation chart information was used to apply ship navigation related regulations. For the experiment, a target ship with a draft of 8.23 m was designated. The target route in this study was to depart from Busan port and arrive at the pilot boarding place of the Ulsan port. As a route following controller, a velocity type fuzzy P ID controller that could compensate for the limitation of a linear controller was applied. As a result of using the deep Q network, a route with a total distance of 62.22 km and 81 waypoints was generated. To simplify the route, the Douglas-Peucker algorithm was introduced to reduce the total distance to 55.67 m and the number of way points to 3. After that, an experiment was conducted to follow the path generated by the target ship. Experiment results revealed that the velocity type fuzzy P ID controller had less overshoot and fast settling time. In addition, it had the advantage of reducing the energy loss of the ship because the change in rudder angle was smooth. This study can be used as a basic study of route automatic generation. It suggests a method of combining ship route generation with the route following control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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