Pattern recognition is one of the most common problems encountered in engineering and scientific disciplines, which involves developing prediction or classification models from historic data or training samples. This paper introduces a new approach, called the Representational Capability (RC) algorithm, to handle pattern recognition problems using radial basis function (RBF) models. The RC algorithm has been developed based on the mathematical properties of the interpolation and design matrices of RBF models. The model development process based on this algorithm not only yields the best model in the sense of balancing its parsimony and generalization ability, but also provides insights into the design process by employing a design parameter (${\delta}$). We discuss the RC algorithm and its use at length via an illustrative example. In addition, RBF classification models are developed for heart disease diagnosis.
An efficient and robust neural network-based scheme is introduced in this paper to perform automatic cloud detection. Unlike many existing cloud detection schemes which use thresholding and statistical methods, we used the artificial neural network methods, the multi-layer perceptrons (MLP) with back-propagation algorithm and radial basis function (RBF) networks for cloud detection from Geostationary satellite images. We have used a simple scene (a mixed scene containing only cloud and clear sky). The main results show that the neural networks are able to handle complex atmospheric and meteorological phenomena. The experimental results show that two methods performed well, obtaining a classification accuracy reaching over 90 percent. Moreover, the RBF model is the most effective method for the cloud classification.
본 논문에서는 대표적인 시스템 모델링 도구중의 하나인 RBF 뉴럴 네트워크(Radial Basis Function Neural Network)를 설계한다. 제안된 RBF 뉴럴 네트워크는 은닉층의 활성함수로서 Fuzzy C-Means 클러스터링을 사용하며 더 나아가 모델의 최적화를 위해 PSO 알고리즘을 사용하여 은닉층의 노드 수와 다수의 입력을 가질 경우 입력의 종류를 동정한다. 제안한 모델의 성능을 평가하기 위해 NOx 데이터를 적용하였으며 제안된 모델의 근사화와 일반화 능력을 분석한다.
Most of linear time-varying(LTV) systems except special cases have no general solution for the dynamic equations. Thus, it is difficult to design time-varying controllers in analytic ways, and other control design approaches such as robust control have been applied to control design for uncertain LTI systems which are the approximation of LTV systems have been generally used instead. A robust control method such as quantitative feedback theory(QFT) has an advantage of guaranteeing the stability and the performance specification against plant parameter uncertainties in frozen time sense. However, if these methods are applied to the approximated linear time-invariant(LTI) plants which have large uncertainty, the designed control will be constructed in complicated forms and usually not suitable for fast dynamic performance. In this paper, as a method to enhance the fast dynamic performance, the approximated uncertainty of time-varying parameters are reduced by the proposed QFT parameter-scheduling control design based on radial basis function (RBF) networks for LTV systems with bounded time-varying parameters.
This paper proposes an efficient approach for the structural topology optimization of bi-directional functionally graded structures by incorporating popular radial basis functions (RBFs) into an implicit level set (ILS) method. Compared to traditional element density-based methods, a level set (LS) description of material boundaries produces a smoother boundary description of the design. The paper develops RBF implicit modeling with multiquadric (MQ) splines, thin-plate spline (TPS), exponential spline (ES), and Gaussians (GS) to define the ILS function with high accuracy and smoothness. The optimization problem is formulated by considering RBF-based nodal densities as design variables and minimizing the compliance objective function. A LS-RBF optimization method is proposed to transform a Hamilton-Jacobi partial differential equation (PDE) into a system of coupled non-linear ordinary differential equations (ODEs) over the entire design domain using a collocation formulation of the method of lines design variables. The paper presents detailed mathematical expressions for BiDFG beams topology optimization with two different material models: continuum functionally graded (CFG) and mechanical functionally graded (MFG). Several numerical examples are presented to verify the method's efficiency, reliability, and success in accuracy, convergence speed, and insensitivity to initial designs in the topology optimization of two-dimensional (2D) structures. Overall, the paper presents a novel and efficient approach to topology optimization that can handle bi-directional functionally graded structures with complex geometries.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.43
no.6
s.312
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pp.34-42
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2006
As art analytic method to uncover interesting patterns hidden under a large volume of data, data mining research has been actively done so far in various fields. However, current state-of-the-arts in data mining research have several challenging problems such as being too ad-hoc. The existing techniques are mostly the ones designed for individual problems, so there is no unifying theory applicable for more general data mining problems. In this paper, we address the problem of classification, which is one of significant data mining tasks. Specifically, our objective is to evaluate radial basis function (RBF) model for classification tasks and investigate its usefulness. For evaluation, we analyze the popular Monk's problems which are well-known datasets in data mining research. First, we develop RBF models by using the representational capacity based learning algorithm, and then perform a comparative assessment of the results with other models generated by the existing techniques. Through a variety of experiments, it is empirically shown that the RBF model has not only the superior performance on the Monk's problems but also its modeling process can be controlled in a systematic way, so the RBF model with RC-based algorithm might be a good candidate to handle the current ad-hoc problem.
Accurate reconstruction of radiation field and path planning are very important for the safety of operators in the process of dismantling nuclear facilities. Based on radial basis function (RBF) interpolation algorithm, this paper discussed the application of inverse multiquadric radial basis Function (IMRBF) interpolation method to the reconstruction of gamma radiation field, and proved the feasibility of reconstructing a radiation field with multiple γ sources. The average relative errors of IMRBF interpolation results were 4.28% and 8.76%, respectively, for the experimental scenarios with single and double gamma sources. After comparing the consistency between the simulated scene and the experimental scene, IMRBF method and Cubic Spline method were respectively used to reconstruct the gamma radiation field by Geant4 simulation data. The results showed that the interpolation accuracy of IMRBF method was superior to that of Cubic Spline method. Further, more RBF interpolation algorithms were used to reconstruct the multi-γ source radiation field, and then the Probabilistic Roadmap (PRM) algorithm was used to optimize the human walking path in the radiation field reconstructed by different interpolation methods. The optimal paths in radiation fields generated by multiple interpolation methods were compared. The results herein contribute to a comprehensive understanding of RBF interpolation methods in reconstructing γ radiation fields and their application in optimizing paths in radiation environments. The insights may provide valuable information for decision-making in radiation protection during the decommissioning of nuclear facilities.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.13
no.1
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pp.39-49
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2013
This paper presents a method of improving the performance of a day-ahead 24-h load curve and peak load forecasting. The next-day load curve is forecasted using radial basis function (RBF) neural network models built using the best design parameters. To improve the forecasting accuracy, the load curve forecasted using the RBF network models is corrected by the weighted sum of both the error of the current prediction and the change in the errors between the current and the previous prediction. The optimal weights (called "gains" in the error correction) are identified by differential evolution. The peak load forecasted by the RBF network models is also corrected by combining the load curve outputs of the RBF models by linear addition with 24 coefficients. The optimal coefficients for reducing both the forecasting mean absolute percent error (MAPE) and the sum of errors are also identified using differential evolution. The proposed models are trained and tested using four years of hourly load data obtained from the Korea Power Exchange. Simulation results reveal satisfactory forecasts: 1.230% MAPE for daily peak load and 1.128% MAPE for daily load curve.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.6
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pp.1230-1237
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2009
In this paper, we develop a design methodology of Granular-based Radial Basis Function Neural Networks(GRBFNN) by context-based clustering. In contrast with the plethora of existing approaches, here we promote a development strategy in which a topology of the network is predominantly based upon a collection of information granules formed on a basis of available experimental data. The output space is granulated making use of the K-Means clustering while the input space is clustered with the aid of a so-called context-based fuzzy clustering. The number of information granules produced for each context is adjusted so that we satisfy a certain reconstructability criterion that helps us minimize an error between the original data and the ones resulting from their reconstruction involving prototypes of the clusters and the corresponding membership values. In contrast to "standard" Radial Basis Function neural networks, the output neuron of the network exhibits a certain functional nature as its connections are realized as local linear whose location is determined by the values of the context and the prototypes in the input space. The other parameters of these local functions are subject to further parametric optimization. Numeric examples involve some low dimensional synthetic data and selected data coming from the Machine Learning repository.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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2001.10a
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pp.297-300
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2001
Artificial neural networks have become important tools in many fields. This paper describes a new algorithm fur training an RBF network. This algorithm has two main advantages: higher accuracy and a too stable learning process. In addition, it can be used as a good classifier in pattern recognition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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