Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.6
no.3
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pp.129-138
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2003
A new methodology for selecting spatially variable model control parameter values through consideration of inference models within a Hydroinformatic system has been developed to overcome problems associated with determination of spatially variable control parameter values for both ungauged and gauged catchment. The adopted Hydroinformatic tools for determination of control parameter values were a GIS(Arc/Info) to handle spatial and non-spatial attribute information, the SWMM(stormwater management model) to simulate catchment response to hydrologic events, and lastly, L_BFGS_B(a limited memory quasi-Newton algorithm) to assist in the calibration process. As a result, high accuracy of control parameter estimation was obtained by considering the spatial variations of the control parameters based on landuse characteristics. Also, considerable time and effort necessary for estimating a large number of control parameters were reduced from the new calibration approach.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.13
no.5
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pp.582-589
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2003
This paper presents the robust stability analysis and design methodology of the fuzzy feedback linearization control systems. Uncertainty and disturbances with known bounds are assumed to be included Un the Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models representing the nonlinear plants. L2 robust stability of the closed system is analyzed by casting the systems into the diagonal norm bounded linear differential inclusions (DNLDI) formulation. Based on the linear matrix inequality (LMI) optimization programming, a numerical method for finding the maximum stable ranges of the fuzzy feedback linearization control gains is also proposed. To verify the effectiveness of the proposed scheme, the robust stability analysis and control design examples are given.
In this paper, a cylindrical photonic crystal waveguide with a low-index core is first proposed. The core can be filled with air, liquid, or arbitrary dielectric materials. Exact analyses for the electromagnetic field characteristics of guided modes, by using appropriate Bessel functions and applying the boundary conditions, are performed to find out the guiding characteristics of the proposed waveguide. For verification and usage in design and manufacturing process, the computer-calculation of the waveguide transmission characteristics is also performed by applying the rigorous full-vectorial finite difference method. Providing variations of the effective area for the fundamental mode of the designed waveguide with different numbers of cladding layers, ranging from 2.6056 ㎛2 to 5.9673 ㎛2 over the operation wavelength, generally as the core refractive index n1 is higher, the mode area becomes smaller and the result leads to more optimistic effect for nonlinear device applications.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.11
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pp.113-118
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2024
This paper proposes an optimized fruit set prediction model for cucumbers using an AI-based automatic growth control system. Based on data collected from experimental farms at Sunchon National University and Suncheon Bay cucumber farms, we constructed and compared the performance of models using three machine learning algorithms: Random Forest, XGBoost, and LightGBM. The models were trained using 19 environmental and growth-related variables, including temperature, humidity, and CO2 concentration. The LightGBM model showed the best performance (RMSE: 1.9803, R-squared: 0.5891). However, all models had R-squared values below 0.6, indicating limitations in capturing data nonlinearity and temporal dependencies. The study identified key factors influencing cucumber fruit set prediction through feature importance analysis. Future research should focus on collecting additional data, applying complex feature engineering, introducing time series analysis techniques, and considering data augmentation and normalization to improve model performance. This study contributes to the practical application of smart farm technology and the development of data-driven agricultural decision support systems.
Kim, Woohyun;Eom, Moon-Ho;Lee, Sang-Hyun;Choi, Jin-Dal-Rae;Park, Sunwon
Korean Chemical Engineering Research
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v.51
no.2
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pp.226-232
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2013
To produce biobutanol, fermentation processes using clostridia that mainly produce acetone, butanol and ethanol are used. In this work, a dynamic model describing the metabolic reactions in an acetone-butanol-ethanol (ABE)-producing clostridium, Clostridium acetobutylicum ATCC824, was proposed. To estimate the 58 kinetic parameters of the metabolic network model with experimental data obtained from a batch fermentor, we used an efficient optimization method combining a genetic algorithm and the Levenberg-Marquardt method because of the complexity of the metabolism of the clostridium. For the verification of the determined parameters, the developed metabolic model was evaluated by experiments where genetically modified clostridium was used and the initial concentration of glucose was changed. Consequently, we found that the developed kinetic model for the metabolic network was considered to describe the dynamic metabolic state of the clostridium sufficiently. Thus, this dynamic model for the metabolic reactions will contribute to designing the clostridium as well as the fermentor for higher productivity.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.2
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pp.145-152
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2015
In the study, the effects of damping devices on damping ratio increase and wind-load reduction were investigated based on the computational platform, which is one of the parametric modeling methods. The computational platform helps the designers or engineers to evaluate the efficacy of the numerous alternative structural systems for irregular Super-Tall building, which is crucial in determining the capacity and the number of the supplemental damping devices for adding the required damping ratios to the building. The inherent damping ratio was estimated based on the related domestic and foreign researches conducted by using real wind-load records. Two types of damping devices were considered: One is inter-story installation type passive control devices and the other is mass type active control devices. The supplemental damping ratio due to the damping devices was calculated by means of equivalent static analysis using an equation suggested by FEMA. The optimal design of the damping devices was conducted by using the computational platform. The structural element quantity reduction effect resulting from the installation of the damping devices could be simply assessed by proposing a wind-load reduction factor, and the effectiveness of the proposed method was verified by a numerical example of a 455m high-rise building. The comparison between roof displacement and the story shear forces by the nonlinear time history analysis and the proposed method indicated that the proposed method could simply but approximately estimate the effects of the supplemental damping devices on the roof displacement and the member force reduction.
Structural design, like other complex decision problems, involves many trade-offs among competing criteria. Although mathematical programming models are becoming increasingly realistic, they often have design limitations, that is, there are often relevant issues that cannot be easily captured. From the understanding of these limitations, a decision-support system is developed that can generate some useful alternatives as well as a single optimum value in the optimization of steel frame structures. The alternatives produced using this system are "good" with respect to modeled objectives, and yet are "different," and are often better, with respect to interesting objectives not present in the model. In this study, we created a decision-support system for designing the most cost-effective moment-resisting steel frame structures for resisting lateral loads without compromising overall stability. The proposed approach considers the cost of steel products and the cost of connections within the design process. This system makes use of an optimization formulation, which was modified to generate alternatives of optimum value, which is the result of the trade-off between the number of moment connections and total cost. This trade-off was achieved by reducing the number of moment connections and rearranging them, using the combination of analysis based on the LRFD code and optimization scheme based on genetic algorithms. To evaluate the usefulness of this system, the alternatives were examined with respect to various design aspects.
As a viable option for retrieval of LST (Land Surface Temperature), this paper presents a DNN (Deep Neural Network) based approach using 148 Landsat 8 images for South Korea. Because the brightness temperature and emissivity for the band 10 (approx. 11-㎛ wavelength) of Landsat 8 are derived by combining physics-based equations and empirical coefficients, they include uncertainties according to regional conditions such as meteorology, climate, topography, and vegetation. To overcome this, we used several land surface variables such as NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), land cover types, topographic factors (elevation, slope, aspect, and ruggedness) as well as the T0 calculated from the brightness temperature and emissivity. We optimized four seasonal DNN models using the input variables and in-situ observations from ASOS (Automated Synoptic Observing System) to retrieve the LST, which is an advanced approach when compared with the existing method of the bias correction using a linear equation. The validation statistics from the 1,728 matchups during 2013-2019 showed a good performance of the CC=0.910~0.917 and RMSE=3.245~3.365℃, especially for spring and fall. Also, our DNN models produced a stable LST for all types of land cover. A future work using big data from Landsat 5/7/8 with additional land surface variables will be necessary for a more reliable retrieval of LST for high-resolution satellite images.
We present two data-driven modeling methods, partial least square (PLS) and artificial neural network (ANN), to predict the major operating and performance variables of a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell stack. PLS and ANN models were constructed using the experimental data obtained from the testing of a 30 kW-class PEM fuel cell stack, and then were compared with each other in terms of their prediction and computational performances. To reduce the complexity of the models, we combined a variables importance on PLS projection (VIP) as a variable selection method into the modeling procedure in which the predictor variables are selected from a set of input operation variables. The modeling results showed that the ANN models outperformed the PLS models in predicting the average cell voltage and cathode outlet temperature of the fuel cell stack. However, the PLS models also offered satisfactory prediction performances although they can only capture linear correlations between the predictor and output variables. Depending on the degree of modeling accuracy and speed, both ANN and PLS models can be employed for performance predictions, offline and online optimizations, controls, and fault diagnoses in the field of PEM fuel cell designs and operations.
The Journal of Korean Institute of Next Generation Computing
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v.15
no.5
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pp.64-74
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2019
Although a non-rigid registration has high demands in clinical practice, it has a high computational complexity and it is very difficult for ensuring the accuracy and robustness of registration. This study proposes a method of applying a non-rigid registration to 3D magnetic resonance images of brain in an unsupervised learning environment by using a deep-learning network. A feature vector between two images is produced through the network by receiving both images from two different patients as inputs and it transforms the target image to match the source image by creating a displacement vector field. The network is designed based on a U-Net shape so that feature vectors that consider all global and local differences between two images can be constructed when performing the registration. As a regularization term is added to a loss function, a transformation result similar to that of a real brain movement can be obtained after the application of trilinear interpolation. This method enables a non-rigid registration with a single-pass deformation by only receiving two arbitrary images as inputs through an unsupervised learning. Therefore, it can perform faster than other non-learning-based registration methods that require iterative optimization processes. Our experiment was performed with 3D magnetic resonance images of 50 human brains, and the measurement result of the dice similarity coefficient confirmed an approximately 16% similarity improvement by using our method after the registration. It also showed a similar performance compared with the non-learning-based method, with about 10,000 times speed increase. The proposed method can be used for non-rigid registration of various kinds of medical image data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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