Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.38
no.6
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pp.26-37
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2001
In order to improve the several problems of the general backpropagation, we propose a method using a fuzzy logic system for automatic tuning of the activation function gain in the backpropagation. First, we researched that the changing of the gain of sigmoid function is equivalent to changing the learning rate, the weights, and the biases. The inputs of the fuzzy logic system were the sensitivity of error respect to the last layer and the mean sensitivity of error respect to the hidden layer, and the output was the gain of the sigmoid function. In order to verify the effectiveness of the proposed method, we performed simulations on the parity problem, function approximation, and pattern recognition. The results show that the proposed method has considerably improved the performance compared to the general backpropagation.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.7
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pp.1131-1140
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2017
This study is concerned with a design methodology of optimized fuzzy clustering-based neural network classifier for classifying black plastic. Since the amount of waste plastic is increased every year, the technique for recycling waste plastic is getting more attention. The proposed classifier is on a basis of architecture of radial basis function neural network. The hidden layer of the proposed classifier is composed to FCM clustering instead of activation functions, while connection weights are formed as the linear functions and their coefficients are estimated by the local least squares estimator (LLSE)-based learning. Because the raw dataset collected from Raman spectroscopy include high-dimensional variables over about three thousands, principal component analysis(PCA) is applied for the dimensional reduction. In addition, artificial bee colony(ABC), which is one of the evolutionary algorithm, is used in order to identify the architecture and parameters of the proposed network. In experiment, the proposed classifier sorts the three kinds of plastics which is the most largely discharged in the real world. The effectiveness of the proposed classifier is proved through a comparison of performance between dataset obtained from chemical analysis and entire dataset extracted directly from Raman spectroscopy.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.2
no.5
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pp.341-346
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2013
In this paper, we propose a rule extraction method using a modified Fuzzy Min-Max (FMM) neural network. The suggested method supplements the hyperbox definition with a frequency factor of feature values in the learning data set. We have defined a relevance factor between features and pattern classes. The proposed model can solve the ambiguity problem without using the overlapping test process and the contraction process. The hyperbox membership function based on the fuzzy partitions is defined for each dimension of a pattern class. The weight values are trained by the feature range and the frequency of feature values. The excitatory features and the inhibitory features can be classified by the proposed method and they can be used for the rule generation process. From the experiments of sign language recognition, the proposed method is evaluated empirically.
Yuwei Zhao;Mesut Gor;Daria K. Voronkova;Hamed Gholizadeh Touchaei;Hossein Moayedi;Binh Nguyen Le
Steel and Composite Structures
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v.48
no.2
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pp.179-190
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2023
Many recent attempts have sought accurate prediction of pile pullout resistance (Pul) using classical machine learning models. This study offers an improved methodology for this objective. Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), as a popular predictor, is trained by a capable metaheuristic strategy, namely equilibrium optimizer (EO) to predict the Pul. The used data is collected from laboratory investigations in previous literature. First, two optimal configurations of EO-ANFIS are selected after sensitivity analysis. They are next evaluated and compared with classical ANFIS and two neural-based models using well-accepted accuracy indicators. The results of all five models were in good agreement with laboratory Puls (all correlations > 0.99). However, it was shown that both EO-ANFISs not only outperform neural benchmarks but also enjoy a higher accuracy compared to the classical version. Therefore, utilizing the EO is recommended for optimizing this predictive tool. Furthermore, a comparison between the selected EO-ANFISs, where one employs a larger population, revealed that the model with the population size of 75 is more efficient than 300. In this relation, root mean square error and the optimization time for the EO-ANFIS (75) were 19.6272 and 1715.8 seconds, respectively, while these values were 23.4038 and 9298.7 seconds for EO-ANFIS (300).
Aman Kumar;Harish Chandra Arora;Nishant Raj Kapoor;Denise-Penelope N. Kontoni;Krishna Kumar;Hashem Jahangir;Bharat Bhushan
Computers and Concrete
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v.32
no.2
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pp.119-138
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2023
Concrete carbonation is a prevalent phenomenon that leads to steel reinforcement corrosion in reinforced concrete (RC) structures, thereby decreasing their service life as well as durability. The process of carbonation results in a lower pH level of concrete, resulting in an acidic environment with a pH value below 12. This acidic environment initiates and accelerates the corrosion of steel reinforcement in concrete, rendering it more susceptible to damage and ultimately weakening the overall structural integrity of the RC system. Lower pH values might cause damage to the protective coating of steel, also known as the passive film, thus speeding up the process of corrosion. It is essential to estimate the carbonation factor to reduce the deterioration in concrete structures. A lot of work has gone into developing a carbonation model that is precise and efficient that takes both internal and external factors into account. This study presents an ML-based adaptive-neuro fuzzy inference system (ANFIS) approach to predict the carbonation depth of fly ash (FA)-based concrete structures. Cement content, FA, water-cement ratio, relative humidity, duration, and CO2 level have been used as input parameters to develop the ANFIS model. Six performance indices have been used for finding the accuracy of the developed model and two analytical models. The outcome of the ANFIS model has also been compared with the other models used in this study. The prediction results show that the ANFIS model outperforms analytical models with R-value, MAE, RMSE, and Nash-Sutcliffe efficiency index values of 0.9951, 0.7255 mm, 1.2346 mm, and 0.9957, respectively. Surface plots and sensitivity analysis have also been performed to identify the repercussion of individual features on the carbonation depth of FA-based concrete structures. The developed ANFIS-based model is simple, easy to use, and cost-effective with good accuracy as compared to existing models.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.10
no.5
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pp.487-496
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2000
In this paper, the Multi-FNN(Fuzzy-Neural Networks) model is identified and optimized using HCM(Hard C-Means) clustering method and genetic algorithms. The proposed Multi-FNN is based on Yamakawa's FNN and uses simplified inference as fuzzy inference method and error back propagation algorithm as learning rules. We use a HCM clustering and Genetic Algorithms(GAs) to identify both the structure and the parameters of a Multi-FNN model. Here, HCM clustering method, which is carried out for the process data preprocessing of system modeling, is utilized to determine the structure of Multi-FNN according to the divisions of input-output space using I/O process data. Also, the parameters of Multi-FNN model such as apexes of membership function, learning rates and momentum coefficients are adjusted using genetic algorithms. A aggregate performance index with a weighting factor is used to achieve a sound balance between approximation and generalization abilities of the model. The aggregate performance index stands for an aggregate objective function with a weighting factor to consider a mutual balance and dependency between approximation and predictive abilities. According to the selection and adjustment of a weighting factor of this aggregate abjective function which depends on the number of data and a certain degree of nonlinearity, we show that it is available and effective to design an optimal Multi-FNN model. To evaluate the performance of the proposed model, we use the time series data for gas furnace and the numerical data of nonlinear function.
Zakhrouf, Mousaab;Bouchelkia, Hamid;Stamboul, Madani;Kim, Sungwon;Singh, Vijay P.
Journal of Korea Water Resources Association
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v.53
no.6
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pp.395-408
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2020
This paper aims to develop and apply three different machine learning approaches (i.e., artificial neural networks (ANN), adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS), and wavelet-based neural networks (WNN)) combined with an evolutionary optimization algorithm and the k-fold cross validation for multi-step (days) streamflow forecasting at the catchment located in Algeria, North Africa. The ANN and ANFIS models yielded similar performances, based on four different statistical indices (i.e., root mean squared error (RMSE), Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), correlation coefficient (R), and peak flow criteria (PFC)) for training and testing phases. The values of RMSE and PFC for the WNN model (e.g., RMSE = 8.590 ㎥/sec, PFC = 0.252 for (t+1) day, testing phase) were lower than those of ANN (e.g., RMSE = 19.120 ㎥/sec, PFC = 0.446 for (t+1) day, testing phase) and ANFIS (e.g., RMSE = 18.520 ㎥/sec, PFC = 0.444 for (t+1) day, testing phase) models, while the values of NSE and R for WNN model were higher than those of ANNs and ANFIS models. Therefore, the new approach can be a robust tool for multi-step (days) streamflow forecasting in the Seybous River, Algeria.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.30-30
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2023
This study aims to establish the multi-reservoir operation system model in the Upper Mun River Basin which includes 5 main dams namely, Mun Bon (MB), Lamchae (LC), Lam Takhong (LTK), Lam Phraphoeng (LPP), and Lower Lam Chiengkrai (LLCK) Dams. The knowledge and AI technology were applied aiming to develop innovative prototype for SMART dam-reservoir operation in future. Two different sorts of reservoir operation system model namely, Fuzzy Logic (FL) and Constraint Programming (CP) as well as the development of rainfall and reservoir inflow prediction models using Machine Learning (ML) technique were made to help specify the right amount of daily reservoir releases for the Royal Irrigation Department (RID). The model could also provide the essential information particularly for the Office of National Water Resource of Thailand (ONWR) to determine the short-term and long-term water resource management plan and strengthen water security against flood and drought in this region. The simulated results of base case scenario for reservoir operation in the Upper Mun from 2008 to 2021 indicated that in the same circumstances, FL and CP models could specify the new release schemes to increase the reservoir water storages at the beginning of dry season of approximately 125.25 and 142.20 MCM per year. This means that supplying the agricultural water to farmers in dry season could be well managed. In other words, water scarcity problem could substantially be moderated at some extent in case of incapability to control the expansion of cultivated area size properly. Moreover, using AI technology to determine the new reservoir release schemes plays important role in reducing the actual volume of water shortfall in the basin although the drought situation at LTK and LLCK Dams were still existed in some periods of time. Meanwhile, considering the predicted inflow and hydrologic factors downstream of 5 main dams by FL model and minimizing the flood volume by CP model could ensure that flood risk was considerably minimized as a result of new release schemes.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.12
no.6
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pp.517-523
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2002
In this paper, we propose system that apply VIBL method to add speech recognition to LIBL method based on human s studying method to use natural language to steering system of ship, MERCS and winch appliances and use VIBL method to alternate process that linguistic instruction such as officer s steering instruction is achieved via ableman and control steering gear, MERCS and winch appliances. By specific method of study, ableman s suitable steering manufacturing model embodies intelligent steering gear controlling system that embody and language direction base studying method to present proper meaning element and evaluation rule to steering system of ship apply and respond more efficiently on voice instruction of commander using fuzzy inference rule. Also we embody system that recognize voice direction of commander and control MERCS and winch appliances. We embodied steering manufacturing model based on ableman s experience and presented rudder angle for intelligent steering system, compass bearing arrival time, evaluation rule to propose meaning element of stationary state and correct steerman manufacturing model rule using technique to recognize voice instruction of commander and change to text and fuzzy inference. Also we apply VIBL method to speech recognition ship control simulator and confirmed the effectiveness.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.25
no.2
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pp.119-125
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2015
A concentration meter is widely used at purification plants, sewage treatment plants and waste water treatment plants to sort and transfer high concentration sludge and to control the amount of chemical dosage. When the strange substance is contained in the sludge, however, the attenuation of ultrasonic wave could be increased or not be transmitted to the receiver. At that case, the value of concentration meter is higher than the actual density value or vibrated up and down. It has also been difficult to automate the residuals treatment process according to the problems as sludge attachment or damage of a sensor. Multi-beam ultrasonic concentration meter has been developed to solve these problems, but the failure of the ultrasonic beam of a specific concentration measurement value degrade the performance of the entire system. This paper proposes the method to improve the accuracy of sludge concentration rate by choosing reliable sensor values and learning them by proposed algorithm. The prediction algorithm is chosen as neuro-fuzzy model, which is tested by the various experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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