International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.314-324
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2020
Due to the nonlinearity and environmental uncertainties, the design of the ship's steering controller is a long-term challenge. The purpose of this study is to design an intelligent autopilot based on Extended Kalman Filter (EKF) trained Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) control algorithm. The newly developed free running model scaled surface vessel was employed to execute the motion control experiments. After describing the design of the EKF trained RBFNN autopilot, the performances of the proposed control system were investigated by conducting experiments using the physical model on lake and simulations using the corresponding mathematical model. The results demonstrate that the developed control system is feasible to be used for the ship's motion control in the presences of environmental disturbances. Moreover, in comparison with the Back-Propagation (BP) neural networks and Proportional-Derivative (PD) based control methods, the EKF RBFNN based control method shows better performance regarding course keeping and trajectory tracking.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.43
no.4
s.310
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pp.37-45
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2006
In this paper, we propose the development of MHLA(Modulatory Hippocampus Learning Algorithm) which remodel a principle of brain of hippocampus. Hippocampus takes charge auto-associative memory and controlling functions of long-term or short-term memory strengthening. We organize auto-associative memory based 3 steps system(DG, CA3, CAl) and improve speed of learning by addition of modulator to long-term memory learning. In hippocampal system, according to the 3 steps order, information applies statistical deviation on Dentate Gyrus region and is labelled to responsive pattern by adjustment of a good impression. In CA3 region, pattern is reorganized by auto-associative memory. In CAI region, convergence of connection weight which is used long-term memory is learned fast by neural networks which is applied modulator. To measure performance of MHLA, PCA(Principal Component Analysis) is applied to face images which are classified by pose, expression and picture quality. Next, we calculate feature vectors and learn by MHLA. Finally, we confirm cognitive rate. The results of experiments, we can compare a proposed method of other methods, and we can confirm that the proposed method is superior to the existing method.
We proposed a LSTM-based RNN model that can effectively perform the automatic spacing characteristics. For those long or noisy sentences which are known to be difficult to handle within Neural Network Learning, we defined a proper input data format and decoding data format, and added dropout, bidirectional multi-layer LSTM, layer normalization, and attention mechanism to improve the performance. Despite of the fact that Sejong corpus contains some spacing errors, a noise-robust learning model developed in this study with no overfitting through a dropout method helped training and returned meaningful results of Korean word spacing and its patterns. The experimental results showed that the performance of LSTM sequence-to-sequence model is 0.94 in F1-measure, which is better than the rule-based deep-learning method of GRU-CRF.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.2
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pp.127-134
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2004
In this paper, human motor behaving model based sensory motor coordination(SMC) algorithm is implemented on robotic grasping task. Compare to conventional SMC models which connect sensor to motor directly, the proposed method used biologically inspired human behaving system in conjunction with SMC algorithm for fast grasping force control of robot arm. To characterize various grasping objects, pressure sensors on hand gripper were used. Measured sensory data are simultaneously transferred to perceptual mechanism(PM) and long term memory(LTM), and then the sensory information is forwarded to the fastest channel among several information-processing flows in human motor system. In this model, two motor learning routes are proposed. One of the route uses PM and the other uses short term memory(STM) and LTM structure. Through motor learning procedure, successful information is transferred from STM to LTM. Also, LTM data are used for next moor plan as reference information. STM is designed to single layered perception neural network to generate fast motor plan and receive required data which comes from LTM. Experimental results showed that proposed method can control of the grasping force adaptable to various shapes and types of greasing objects, and also it showed quicker grasping-behavior lumining time compare to simple feedback system.
In line with the trend of industrial innovation, IoT technology utilized in a variety of fields is emerging as a key element in creation of new business models and the provision of user-friendly services through the combination of big data. The accumulated data from devices with the Internet-of-Things (IoT) is being used in many ways to build a convenience-based smart system as it can provide customized intelligent systems through user environment and pattern analysis. Recently, it has been applied to innovation in the public domain and has been using it for smart city and smart transportation, such as solving traffic and crime problems using CCTV. In particular, it is necessary to comprehensively consider the easiness of securing real-time service data and the stability of security when planning underground services or establishing movement amount control information system to enhance citizens' or commuters' convenience in circumstances with the congestion of public transportation such as subways, urban railways, etc. However, previous studies that utilize image data have limitations in reducing the performance of object detection under private issue and abnormal conditions. The IoT device-based sensor data used in this study is free from private issue because it does not require identification for individuals, and can be effectively utilized to build intelligent public services for unspecified people. Especially, sensor data stored by the IoT device need not be identified to an individual, and can be effectively utilized for constructing intelligent public services for many and unspecified people as data free form private issue. We utilize the IoT-based infrared sensor devices for an intelligent pedestrian tracking system in metro service which many people use on a daily basis and temperature data measured by sensors are therein transmitted in real time. The experimental environment for collecting data detected in real time from sensors was established for the equally-spaced midpoints of 4×4 upper parts in the ceiling of subway entrances where the actual movement amount of passengers is high, and it measured the temperature change for objects entering and leaving the detection spots. The measured data have gone through a preprocessing in which the reference values for 16 different areas are set and the difference values between the temperatures in 16 distinct areas and their reference values per unit of time are calculated. This corresponds to the methodology that maximizes movement within the detection area. In addition, the size of the data was increased by 10 times in order to more sensitively reflect the difference in temperature by area. For example, if the temperature data collected from the sensor at a given time were 28.5℃, the data analysis was conducted by changing the value to 285. As above, the data collected from sensors have the characteristics of time series data and image data with 4×4 resolution. Reflecting the characteristics of the measured, preprocessed data, we finally propose a hybrid algorithm that combines CNN in superior performance for image classification and LSTM, especially suitable for analyzing time series data, as referred to CNN-LSTM (Convolutional Neural Network-Long Short Term Memory). In the study, the CNN-LSTM algorithm is used to predict the number of passing persons in one of 4×4 detection areas. We verified the validation of the proposed model by taking performance comparison with other artificial intelligence algorithms such as Multi-Layer Perceptron (MLP), Long Short Term Memory (LSTM) and RNN-LSTM (Recurrent Neural Network-Long Short Term Memory). As a result of the experiment, proposed CNN-LSTM hybrid model compared to MLP, LSTM and RNN-LSTM has the best predictive performance. By utilizing the proposed devices and models, it is expected various metro services will be provided with no illegal issue about the personal information such as real-time monitoring of public transport facilities and emergency situation response services on the basis of congestion. However, the data have been collected by selecting one side of the entrances as the subject of analysis, and the data collected for a short period of time have been applied to the prediction. There exists the limitation that the verification of application in other environments needs to be carried out. In the future, it is expected that more reliability will be provided for the proposed model if experimental data is sufficiently collected in various environments or if learning data is further configured by measuring data in other sensors.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.16
no.3
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pp.192-198
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2024
This paper investigates the application of multi-agent deep reinforcement learning in the fighting game Samurai Shodown using Proximal Policy Optimization (PPO) and Advantage Actor-Critic (A2C) algorithms. Initially, agents are trained separately for 200,000 timesteps using Convolutional Neural Network (CNN) and Multi-Layer Perceptron (MLP) with LSTM networks. PPO demonstrates superior performance early on with stable policy updates, while A2C shows better adaptation and higher rewards over extended training periods, culminating in A2C outperforming PPO after 1,000,000 timesteps. These findings highlight PPO's effectiveness for short-term training and A2C's advantages in long-term learning scenarios, emphasizing the importance of algorithm selection based on training duration and task complexity. The code can be found in this link https://github.com/Lexer04/Samurai-Shodown-with-Reinforcement-Learning-PPO.
Benefiting from the massive monitoring data collected by the Structural health monitoring (SHM) system, scholars can grasp the complex environmental effects and structural state during structure operation. However, the monitoring data is often missing due to sensor faults and other reasons. It is necessary to study the recovery method of missing monitoring data. Taking the structural temperature monitoring data of Nanjing Dashengguan Yangtze River Bridge as an example, the long short-term memory (LSTM) network-based recovery method for missing structural temperature data is proposed in this paper. Firstly, the prediction results of temperature data using LSTM network, support vector machine (SVM), and wavelet neural network (WNN) are compared to verify the accuracy advantage of LSTM network in predicting time series data (such as structural temperature). Secondly, the application of LSTM network in the recovery of missing structural temperature data is discussed in detail. The results show that: the LSTM network can effectively recover the missing structural temperature data; incorporating more intact sensor data as input will further improve the recovery effect of missing data; selecting the sensor data which has a higher correlation coefficient with the data we want to recover as the input can achieve higher accuracy.
Predicting network traffic volume has become a popular topic recently due to its support in many situations such as detecting abnormal network activities and provisioning network services. Especially, predicting the volume of the next upcoming traffic from the series of observed recent traffic volume is an interesting and challenging problem. In past, various techniques are researched by using time series forecasting methods such as moving averaging and exponential smoothing. In this paper, we propose a long short-term memory neural network (LSTM) based network traffic volume prediction method. The proposed method employs the changing rate of observed traffic volume, the corresponding time window index, and a seasonality factor indicating the changing trend as input features, and predicts the upcoming network traffic. The experiment results with real datasets proves that our proposed method works better than other time series forecasting methods in predicting upcoming network traffic.
Kim, Hyun-Goo;Lee, Yeong-Seup;Jang, Mun-Seok;Kyong, Nam-Ho
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.26
no.2
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pp.27-34
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2006
In this paper, a forecasting model of wind speed at Walryong Site, Jeju Island is presented, which has been developed and evaluated as a first step toward establishing Korea Forecasting Model of Wind Power Generation. The forecasting model is constructed based on neural network and is trained with wind speed data observed at Cosan Weather Station located near by Walryong Site. Due to short period of measurements at Walryong Site for training statistical model Gosan Weather Station's long-term data are substituted and then transplanted to Walryong Site by using Measure-Correlate-Predict technique. One to three-hour advance forecasting of wind speed show good agreements with the monitoring data of Walryong site with the correlation factors 0.96 and 0.88, respectively.
This paper presents a method for speech recognition using multi-section vector-quantization (MSVQ) and time-delay recurrent neural network (TDTNN). The MSVQ generates the codebook with normalized uniform sections of voice signal, and the TDRNN performs the speech recognition using the MSVQ codebook. The TDRNN is a time-delay recurrent neural network classifier with two different representations of dynamic context: the time-delayed input nodes represent local dynamic context, while the recursive nodes are able to represent long-term dynamic context of voice signal. The cepstral PLP coefficients were used as speech features. In the speech recognition experiments, the MSVQ/TDRNN speech recognizer shows 97.9 % word recognition rate for speaker independent recognition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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