The 2015 revised curriculum aims to cultivate creative convergence talent. In this regard, SW education needs to study various convergence education methods to enhance computational thinking. The purpose of this study is to analyze the effects of SW convergence education centered on reading education and robot utilization education to improve computing thinking ability. For this purpose, SW education teaching and learning was designed by combining SW education using card coding-based robots with reading education based on interactive works and reading on the whole work. As a result, the convergence education between reading and SW improved all three areas of the concept, practice, and perspective of computational thinking ability and increased the learner's satisfaction.
West, Andrew;Knapp, Jordan;Lennox, Barry;Walters, Steve;Watts, Stephen
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.6
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pp.2198-2203
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2022
As robotics become more sophisticated, there are a growing number of generic systems being used for routine tasks in nuclear environments to reduce risk to radiation workers. The nuclear sector has called for more commercial-off-the-shelf (COTS) devices and components to be used in preference to nuclear specific hardware, enabling robotic operations to become more affordable, reliable, and abundant. To ensure reliable operation in nuclear environments, particularly in high-gamma facilities, it is important to quantify the tolerance of electronic systems to ionizing radiation. To deliver their full potential to end-users, mobile robots require sophisticated autonomous behaviors and sensing, which requires significant computational power. A popular choice of computing system, used in low-cost mobile robots for nuclear environments, is the UP Core single board computer. This work presents estimates of the total ionizing dose that the UP Core running the Robot Operating System (ROS) can withstand, through gamma irradiation testing using a Co-60 source. The units were found to fail on average after 111.1 ± 5.5 Gy, due to faults in the on-board power management circuitry. Its small size and reasonable radiation tolerance make it a suitable candidate for robots in nuclear environments, with scope to use shielding to enhance operational lifetime.
In the maritime container terminal, LMTT (Linear Motor-based Transfer Technology) is horizontal transfer system for the yard automation, which has been proposed to take the place of AGV (Automated Guided Vehicle). The system is based on PMLSM (Permanent Magnetic Linear Synchronous Motor) that is consists of stator modules on the rail and shuttle car (mover). Because of large variant of mover's weight by loading and unloading containers, the difference of each characteristic of stator modules, and a stator module's trouble etc., LMCPS (Linear Motor Conveyance Positioning System) is considered as that the system is changed its model suddenly and variously. In this paper, we will introduce the soft-computing method of a multi-step prediction control for LMCPS using DR-FNN (Dynamically-constructed Recurrent Fuzzy Neural Network). The proposed control system is used two networks for multi-step prediction. Consequently, the system has an ability to adapt for external disturbance, cogging force, force ripple, and sudden changes of itself.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.7
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pp.301-307
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2022
Energy consumption has grown alongside dramatic population increases. Statistics show that buildings in particular utilize a significant amount of energy, worldwide. Because of this, building energy prediction is crucial to best optimize utilities' energy plans and also create a predictive model for consumers. To improve energy prediction performance, this paper proposes a ResNet-LSTM model that combines residual networks (ResNets) and long short-term memory (LSTM) for energy consumption prediction. ResNets are utilized to extract complex and rich features, while LSTM has the ability to learn temporal correlation; the dense layer is used as a regression to forecast energy consumption. To make our model more robust, we employed Huber loss during the optimization process. Huber loss obtains high efficiency by handling minor errors quadratically. It also takes the absolute error for large errors to increase robustness. This makes our model less sensitive to outlier data. Our proposed system was trained on historical data to forecast energy consumption for different time series. To evaluate our proposed model, we compared our model's performance with several popular machine learning and deep learning methods such as linear regression, neural networks, decision tree, and convolutional neural networks, etc. The results show that our proposed model predicted energy consumption most accurately.
In this work, we propose a new framework of robot control for a variety of applications to our unstructured everyday environments. Programming robots can be a very time-consuming process and seems almost impossible for ordinary end users. To cope with this, this work is to provide a software framework for building robot application programs automatically, where we have robots learn how to accomplish a commanded task from the object. An integrated sensing and computing tag is embedded into every single object in the environment. In the robot controller, only the basic software libraries for low-level robot motion control are provided from the robot manufacturer. The main contributions of this work is to develop a server platform that we call Omniscient Server that generates the application programs and send them to the robot controller through the network. The object-related information from the object server merges into robot control software to generate a detailed application program based on the task commands from the human. We have built a test bed and demonstrated that a robot can perform a common household task within the proposed framework.
Path planning is an important task for optimal motion of a robot in structured or unstructured environment. The goal of this paper is to plan the shortest collision-free path in 3D, when a robot is navigated to pick up some tools or to repair some parts from various locations. To accomplish the goal of this paper, the Path Coordinator is proposed to have the capabilities of an obstacle avoidance strategy[3] and a traveling salesman problem strategy(TSP)[23]. The obstacle avoidance strategy is to plan the shortest collision-free path between each pair of n locations in 2D or in 3D. The TSP strategy is to compute a minimal system cost of a tour that is defined as a closed path navigating each location exactly once. The TSP strategy can be implemented by the Neural Network. The obstacle avoidance strategy in 2D can be implemented by the VGraph Algorithm. However, the VGraph Algorithm is not useful in 3D, because it can't compute the global optimality in 3D. Thus, the Path Coordinator is proposed to solve this problem, having the capabilities of selecting the optimal edges by the modified Genetic Algorithm[21] and computing the optimal nodes along the optimal edges by the Recursive Compensation Algorithm[5].
The purpose of this paper is to apply the numerical solution procedure to compute conduction time series factors (CTSF) for construction materials with large thermal capacities. After modifying the procedure in Ref. [9], it is applied to find the CTSF for the wall type 19 and the roof type 18 of ASHRAE. The response periods for one hr pulse load are longer than 24hrs for these wall and roof. The CTSF generated using modified procedure agree well with the values presented in the ASHRAE handbook. The modified procedure is a general procedure that can be applied to find CTSF for materials with complex structures. For the large thermal capacity materials, it should be checked whether thermal response period of the material is over 24hr or not. With suggested solution procedure, it is easy to check the validity of the CTSF based on 24hr period.
Path planning is an important task for optimal motion of a robot in structured or unstructured environment. The goal of this paper is to plan the optimal collision-free path in 3D, when a robot is navigated to pick up some tools or to repair some parts from various locations. To accomplish the goal, the Path Coordinator is proposed to have the capabilities of an obstacle avoidance strategy and a traveling salesman problem strategy (TSP). The obstacle avoidance strategy is to plan the shortest collision-free path between each pair of n locations in 2D or in 3D. The TSP strategy is to compute a minimal system cost of a tour that is defined as a closed path navigating each location exactly once. The TSP strategy can be implemented by the Hopfield Network. The obstacle avoidance strategy in 2D can be implemented by the VGraph Algorithm. However, the VGraph Algorithm is not useful in 3D, because it can't compute the global optimality in 3D. Thus, the Path Coordinator is used to solve this problem, having the capabilities of selecting the optimal edges by the modified Genetic Algorithm and computing the optimal nodes along the optimal edges by the Recursive Compensation Algorithm.
Many researchers have studied architectures for non-Neumann's computers because of escaping its bottleneck. To avoid the bottleneck, a neuron-based computer has been developed. The computer has only neurons and their connections, which are constructed of the learning. But still it has information processing facilities, and at the same time, it is like as a simplified brain to make inference; it is called "neuron-computer". No instructions are considered in any neural network usually; however, to complete complex processing on restricted computing resources, the processing must be reduced to primitive actions. Therefore, we introduce the instructions to the neuron-computer, in which the most important function is implications. There is an implication represented by binary-operators, but general implications for multi-value or fuzzy logics can't be done. Therefore, we need to use Lukasiewicz' operator at least. We investigated a neuron-computer having instructions for general implications. If we use the computer, the effective inferences base on multi-value logic is executed rapidly in a small logical unit.
We investigated the structure-activity relationships on use of multi-layer neural networks. The relationships are techniques required in developments of medicines. Since many kinds of observations might be adopted on the techniques, we discussed some points between the observations and the properties of multi-layer neural networks. In the structure-activity relationships, an important property is not that standard deviations are nearly equal to zero for observed physiological activity, but prediction ability for unknown medicines. Since we adopted non-linear approximation, the function to represent the activity can be defined by observations; therefore, we believe that the standard deviations have not significance. The function was examined by "leave-one-out" method, which was originally introduced for the multi-regression analysis. In the linear approximation, the examination is significance, however, we believe that the method is inappropriate in case of nonlinear fitting as neural networks; therefore, we derived a new index fer the relationships from the differential of information propagation in the neural network. By using the index, we discussed physiological activity of an anti-cancer medicine, Mitomycine derivatives. The neuro-computing suggests that there is no direction to extend the anti-cancer activity of Mitomycine, which is close to the trend of anticancer developing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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