Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.14
no.2
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pp.130-135
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2004
This paper presents a new design methods of the short-term load forecasting system (STLFS) using the data mining. The structure of the proposed STLFS is divided into two parts: the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model-based classifier and predictor The proposed classifier is composed of the Gaussian fuzzy sets in the premise part and the linearized Bayesian classifier in the consequent part. The related parameters of the classifier are easily obtained from the statistic information of the training set. The proposed predictor takes form of the convex combination of the linear time series predictors for each inputs. The problem of estimating the consequent parameters is formulated by the convex optimization problem, which is to minimize the norm distance between the real load and the output of the linear time series estimator. The problem of estimating the premise parameters is to find the parameter value minimizing the error between the real load and the overall output. Finally, to show the feasibility of the proposed method, this paper provides the short-term load forecasting example.
Khatir, S.;Khatir, T.;Boutchicha, D.;Le Thanh, C.;Tran-Ngoc, H.;Bui, T.Q.;Capozucca, R.;Abdel-Wahab, M.
Smart Structures and Systems
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v.25
no.5
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pp.605-617
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2020
The existence of damages in structures causes changes in the physical properties by reducing the modal parameters. In this paper, we develop a two-stages approach based on normalized Modal Strain Energy Damage Indicator (nMSEDI) for quick applications to predict the location of damage. A two-dimensional IsoGeometric Analysis (2D-IGA), Machine Learning Algorithm (MLA) and optimization techniques are combined to create a new tool. In the first stage, we introduce a modified damage identification technique based on frequencies using nMSEDI to locate the potential of damaged elements. In the second stage, after eliminating the healthy elements, the damage index values from nMSEDI are considered as input in the damage quantification algorithm. The hybrid of Teaching-Learning-Based Optimization (TLBO) with Artificial Neural Network (ANN) and Particle Swarm Optimization (PSO) are used along with nMSEDI. The objective of TLBO is to estimate the parameters of PSO-ANN to find a good training based on actual damage and estimated damage. The IGA model is updated using experimental results based on stiffness and mass matrix using the difference between calculated and measured frequencies as objective function. The feasibility and efficiency of nMSEDI-PSO-ANN after finding the best parameters by TLBO are demonstrated through the comparison with nMSEDI-IGA for different scenarios. The result of the analyses indicates that the proposed approach can be used to determine correctly the severity of damage in beam structures.
This paper presents a optimization of sigmoid activation function parameter using genetic algorithms and pattern recognition analysis in input space of two spirals benchmark problem. To experiment, cascade correlation learning algorithm is used. In the first experiment, normal sigmoid activation function is used to analyze the pattern classification in input space of the two spirals problem. In the second experiment, sigmoid activation functions using different fixed values of the parameters are composed of 8 pools. In the third experiment, displacement of the sigmoid function to determine the value of the three parameters is obtained using genetic algorithms. The parameter values applied to the sigmoid activation functions for candidate neurons are used. To evaluate the performance of these algorithms, each step of the training input pattern classification shows the shape of the two spirals.
In this study we apply Support Vector Machine (SVM) to the prediction of geo-effective halo coronal mass ejections (CMEs). The SVM, which is one of machine learning algorithms, is used for the purpose of classification and regression analysis. We use halo and partial halo CMEs from January 1996 to April 2010 in the SOHO/LASCO CME Catalog for training and prediction. And we also use their associated X-ray flare classes to identify front-side halo CMEs (stronger than B1 class), and the Dst index to determine geo-effective halo CMEs (stronger than -50 nT). The combinations of the speed and the angular width of CMEs, and their associated X-ray classes are used for input features of the SVM. We make an attempt to find the best model by using cross-validation which is processed by changing kernel functions of the SVM and their parameters. As a result we obtain statistical parameters for the best model by using the speed of CME and its associated X-ray flare class as input features of the SVM: Accuracy=0.66, PODy=0.76, PODn=0.49, FAR=0.72, Bias=1.06, CSI=0.59, TSS=0.25. The performance of the statistical parameters by applying the SVM is much better than those from the simple classifications based on constant classifiers.
To improve the prediction accuracy of the strong-unloading rock slope performance and obtain the range of variation in the slope displacement, a new displacement time-series prediction model is proposed, called the fuzzy information granulation (FIG)-genetic algorithm (GA)-back propagation neural network (BPNN) model. Initially, a displacement time series is selected as the training samples of the prediction model on the basis of an analysis of the causes of the change in the slope behavior. Then, FIG is executed to partition the series and obtain the characteristic parameters of every partition. Furthermore, the later characteristic parameters are predicted by inputting the earlier characteristic parameters into the GA-BPNN model, where a GA is used to optimize the initial weights and thresholds of the BPNN; in the process, the numbers of input layer nodes, hidden layer nodes, and output layer nodes are determined by a trial method. Finally, the prediction model is evaluated by comparing the measured and predicted values. The model is applied to predict the displacement time series of a strong-unloading rock slope in a hydropower station. The engineering case shows that the FIG-GA-BPNN model can obtain more accurate predicted results and has high engineering application value.
In this paper, a method of estimating speech parameters for ultrasonic Doppler signals reflected from the articulatory muscles using LSTM (Long Short Term Memory) RNN (Recurrent Neural Networks) was introduced and compared with the method using MLP (Multi-Layer Perceptrons). LSTM RNN were used to estimate the Fourier transform coefficients of speech signals from the ultrasonic Doppler signals. The log energy value of the Mel frequency band and the Fourier transform coefficients, which were extracted respectively from the ultrasonic Doppler signal and the speech signal, were used as the input and reference for training LSTM RNN. The performance of LSTM RNN and MLP was evaluated and compared by experiments using test data, and the RMSE (Root Mean Squared Error) was used as a measure. The RMSE of each experiment was 0.5810 and 0.7380, respectively. The difference was about 0.1570, so that it confirmed that the performance of the method using the LSTM RNN was better.
Background: A Teachable Machine is a kind of machine learning web-based tool for general persons. In this paper, the feasibility of Google's Teachable Machine (ver. 2.0) was studied in the diagnosis of the tooth-marked tongue. Methods: For machine learning of tooth-marked tongue diagnosis, a total of 1,250 tongue images were used on Kaggle's web site. Ninety percent of the images were used for the training data set, and the remaining 10% were used for the test data set. Using Google's Teachable Machine (ver. 2.0), machine learning was performed using separated images. To optimize the machine learning parameters, I measured the diagnosis accuracies according to the value of epoch, batch size, and learning rate. After hyper-parameter tuning, the ROC (receiver operating characteristic) analysis method determined the sensitivity (true positive rate, TPR) and specificity (false positive rate, FPR) of the machine learning model to diagnose the tooth-marked tongue. Results: To evaluate the usefulness of the Teachable Machine in clinical application, I used 634 tooth-marked tongue images and 491 no-marked tongue images for machine learning. When the epoch, batch size, and learning rate as hyper-parameters were 75, 0.0001, and 128, respectively, the accuracy of the tooth-marked tongue's diagnosis was best. The accuracies for the tooth-marked tongue and the no-marked tongue were 92.1% and 72.6%, respectively. And, the sensitivity (TPR) and specificity (FPR) were 0.92 and 0.28, respectively. Conclusion: These results are more accurate than Li's experimental results calculated with convolution neural network. Google's Teachable Machines show good performance by hyper-parameters tuning in the diagnosis of the tooth-marked tongue. We confirmed that the tool is useful for several clinical applications.
The Journal of Korean Institute of Information Technology
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v.17
no.12
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pp.81-92
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2019
Weeds are a major object which is very harmful to crops. To remove the weeds effectively, we have to classify them accurately and use herbicides. As computing technology has developed, image-based machine learning methods have been studied in this field, specially convolutional neural network(CNN) based models have shown good performance in public image dataset. However, CNN with numerous training parameters and high computational amount. Thus, it works under high hardware condition of expensive GPUs in real application. To solve these problems, in this paper, a hierarchical architecture based deep-learning model is proposed. The experimental results show that the proposed model successfully classify 21 species of the exotic weeds. That is, the model achieve 97.2612% accuracy with a small number of parameters. Our proposed model with a few parameters is expected to be applicable to actual application of network based classification services.
In this study, potential of three machine learning techniques i.e., M5P, Support vector machines and Gaussian processes were evaluated to find the best algorithm for the prediction of flexural strength of concrete mix with steel fibre. The study comprises the comparison of results obtained from above-said techniques for given dataset. The dataset consists of 124 observations from past research studies and this dataset is randomly divided into two subsets namely training and testing datasets with (70-30)% proportion by weight. Cement, fine aggregates, coarse aggregates, water, super plasticizer/ high-range water reducer, steel fibre, fibre length and curing days were taken as input parameters whereas flexural strength of the concrete mix was taken as the output parameter. Performance of the techniques was checked by statistic evaluation parameters. Results show that the Gaussian process technique works better than other techniques with its minimum error bandwidth. Statistical analysis shows that the Gaussian process predicts better results with higher coefficient of correlation value (0.9138) and minimum mean absolute error (1.2954) and Root mean square error value (1.9672). Sensitivity analysis proves that steel fibre is the significant parameter among other parameters to predict the flexural strength of concrete mix. According to the shape of the fibre, the mixed type performs better for this data than the hooked shape of the steel fibre, which has a higher CC of 0.9649, which shows that the shape of fibers do effect the flexural strength of the concrete. However, the intricacy of the mixed fibres needs further investigations. For future mixes, the most favorable range for the increase in flexural strength of concrete mix found to be (1-3)%.
Purpose: This study examined the effects of subjective visual vertical perception and head orientation on static balance control. Methods: The subjects were 25 young and healthy adults. The vertical perception was measured using a subjective visual vertical (SVV), and the Center of pressure (COP) parameter was analyzed by continuously measuring the movement of the COP to determine the changes in static postural control. The group was divided based on a deviation of 3° in SVV (11 of SVV≥3°, 14 of SVV<3°) and measured with different head orientations: front, up, down, left, and right in the upright and tandem positions, respectively. Results: In the upright position, the SVV≥3° group had significantly larger values for all COP parameters (Sway length, Surface, Delta X, Delta Y, and Average speed) compared to the SVV<3° group (p<0.05). In the tandem stance, only the Ellipse Surface value was significantly larger among the COP parameters in the group with SVV≥3° compared to the group with SVV<3°(p<0.05). In contrast, the other COP parameters were not significantly different (p>0.05). The effects of static balance control on the head orientation were not statistically significant (p>0.05), and the interactions between the subjective vertical perception and head orientation were not significant (p>0.05). Conclusion: These results suggest that pathological deviations in SVV are associated with impaired static balance performance. This study can provide a therapeutic rationale for using visuospatial cognitive feedback training to improve the static balance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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