• Title/Summary/Keyword: 신경망알고리즘

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Study on Water Stage Prediction by Artificial Neural Network and Genetic Algorithm (인공신경망과 유전자알고리즘을 이용한 수위예측에 관한 연구)

  • Yeo, Woon-Ki;Jee, Hong-Kee;Lee, Soon-Tak
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2010.05a
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    • pp.1159-1163
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    • 2010
  • 최근의 극심한 기상이변으로 인하여 발생되는 유출량의 예측에 관한 사항은 치수 이수는 물론 방재의 측면에서도 역시 매우 중요한 관심사로 부각되고 있다. 강우-유출 관계는 유역의 수많은 시 공간적 변수들에 의해 영향을 받기 때문에 매우 복잡하여 예측하기 힘든 요소이다. 과거에는 추계학적 예측모형이나 확정론적 예측모형 혹은 경험적 모형 등을 사용하여 유출량을 예측하였으나 최근에는 인공신경망과 퍼지모형 그리고 유전자 알고리즘과 같은 인공지능기반의 모형들이 많이 사용되고 있다. 하지만 유출량을 예측하고자 할 때 학습자료 및 검정자료로써 사용되는 유출량은 수위-유량 관계곡선식으로부터 구하는 경우가 대부분으로 이렇게 유도된 유출량의 경우 오차가 크기 때문에 그 신뢰성에 문제가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 선행우량 및 수위자료로부터 단시간 수위예측에 관해 연구하였다. 신경망은 과거자료의 입 출력 패턴에서 정보를 추출하여 지식으로 보유하고, 이를 근거로 새로운 상황에 대한 해답을 제시하도록 하는 인공지능분야의 학습기법으로 인간이 과거의 경험과 훈련으로 지식을 축적하듯이 시스템의 입 출력에 의하여 연결강도를 최적화함으로서 모형의 구조를 스스로 조직화하기 때문에 모형의 구조에 적합한 최적 매개변수를 추정할 수 있다. 따라서 정확한 예측이 어려운 하천수위를 과거의 자료로 부터 학습된 신경망의 수학적 알고리즘을 통해 유출량의 예측에 적용할 수 있을 것이다. 유전자 알고리즘은 적자생존의 생물학 원리에 바탕을 둔 최적화 기법중의 하나로 자연계의 생명체 중 환경에 잘 적응한 개체가 좀 더 많은 자손을 남길 수 있다는 자연선택 과정과 유전자의 변화를 통해서 좋은 방향으로 발전해 나간다는 자연 진화의 과정인 자연계의 유전자 메커니즘에 바탕을 둔 탐색 알고리즘이다. 즉, 자연계의 유전과 진화 메커니즘을 공학적으로 모델화함으로써 잠재적인 해의 후보들을 모아 군집을 형성한 뒤 서로간의 교배 혹은 변이를 통해서 최적 해를 찾는 계산 모델이다. 따라서 본 연구에서는 인공신경망의 가중치를 유전자 알고리즘에 의해 최적화시킨후 오류역전파알고리즘에 의해 신경망의 학습을 진행하는 모형으로 감천유역의 선산수위표지점의 수위를 1시간~6시간까지 예측하였다.

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Study of Neural Network Training Algorithm Comparison and Prediction of Unsteady Aerodynamic Forces of 2D Airfoil (신경망 학습알고리즘의 비교와 2차원 익형의 비정상 공력하중 예측기법에 관한 연구)

  • Kang, Seung-On;Jun, Sang-Ook;Park, Kyung-Hyun;Jeon, Yong-Hee;Lee, Dong-Ho
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.37 no.5
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    • pp.425-432
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    • 2009
  • In this study, the ability of neural network in modeling and predicting of the unsteady aerodynamic force coefficients of 2D airfoil with the data obtained from Euler CFD code has been confirmed. Neural network models are constructed based on supervised training process using Levenberg-Marquardt algorithm, combining this into genetic algorithm, hybrid genetic algorithm and the efficiency of the two cases are analyzed and compared. It is shown that hybrid-genetic algorithm is more efficient for neural network of complex system and the predicted properties of the unsteady aerodynamic force coefficients of 2D airfoil by the neural network models are confirmed to be similar to that of the numerical results and verified as suitable representing reduced models.

A Study on the Neural Networks for Korean Phoneme Recognition (한국어 음소 인식을 위한 신경회로망에 관한 연구)

  • Choi, Young-Bae;Yang, Jin-Woo;Lee, Hyung-Jun;Kim, Soon-Hyob
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.13 no.1
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    • pp.5-13
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    • 1994
  • This paper presents a study on Neural Networks for Phoneme Recognition and performs the Phoneme Recognition using TDNN (Time Delay Neural Network). Also, this paper proposes training algorithm for speech recognition using neural nets that is a proper to large scale TDNN. Because Phoneme Recognition is indispensable for continuous speech recognition, this paper uses TDNN to get accurate recognition result of phonemes. And this paper proposes new training algorithm that can converge TDNN to an optimal state regardless of the number of phonemes to be recognized. The recognition experiment was performed with new training algorithm for TDNN that combines backpropagation and Cauchy algorithm using stochastic approach. The results of the recognition experiment for three phoneme classes for two speakers show the recognition rates of $98.1\%$. And this paper yielded that the proposed algorithm is an efficient method for higher performance recognition and more reduced convergence time than TDNN.

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Real-Time Multiprocessor Scheduling Algorithm using Neural Network and Its Hardware Design (신경망을 이용한 실시간 멀티프로세서 스케줄링 알고리즘과 하드웨어 설계)

  • Lee, Jae-Hyeong;Lee, Gang-Chang;Jo, Yong-Beom
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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    • v.37 no.4
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    • pp.26-36
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    • 2000
  • This paper proposes a neural network algorithm for real-time multiprocessor scheduling problem. The proposed algorithm is developed base on Hopfield neural network for a benefit of parallel processing, in order to finish a requested task within a deadline time. To compare the performance of the proposed algorithm, we used EDA and LLA algorithm that has studied real-time multiprocessor scheduling before. The proposed algorithm is implemented hardware using VHDL.

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A Study on Pathfinding in Game Environment Using Genetic Algorithm and Neural Network (게임 환경에서의 유전 알고리즘과 인공신경망을 이용한 경로탐색에 관한 연구)

  • Oh, Dong-Hwa
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2016.10a
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    • pp.607-608
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    • 2016
  • 진화 알고리즘과 인공신경망은 생물학에서 비롯되어 컴퓨터과학 분야에서 응용되고 있는 문제해결 방법이다. 본 연구는 게임 환경에서 크기를 자율적으로 설정하여 생성할 수 있는 미로를 구성하고, 주어진 미로의 시작점으로부터 목적지까지 유전 알고리즘과 인공신경망을 이용하여 경로탐색을 하는 것에 대한 연구이다. 자동 생성된 미로가 특정 크기 이상으로 커지게 되면, 진화 알고리즘은 무작위적인 값에 의해서 결정되는 것으로 수렴한다는 결론을 얻었고, 인공신경망을 이용한 결과는 진화알고리즘 보다 미로의 경로탐색 문제해결에 적합한 결과를 보여주었다. 또한 어떤 방향이 최적경로인지 아닌지를 미리 알 수 있는 특수한 조건에서는 각 유전인자를 최적값인지 아닌지 표현하는 방법으로 효율적인 진화 알고리즘을 사용할 수 있다는 것을 제안하였다.

(Adaptive Structure of Modular Wavelet Neural Network Using Growing and Pruning Algorithm) (성장과 소거 알고리즘을 이용한 모듈화된 웨이블렛 신경망의 적응구조 설계)

  • Seo, Jae-Yong;Kim, Yong-Taek;Jo, Hyeon-Chan;Jeon, Hong-Tae
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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    • v.39 no.1
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    • pp.16-23
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    • 2002
  • In this paper, we propose the growing and pruning algorithm to design the optimal structure of modular wavelet neural network(MWNN) with F-projection and geometric growing criterion. Geometric growing criterion consists of estimated error criterion considering local error and angle criterion which attempts to assign wavelet function that is nearly orthogonal to all other existing wavelet functions. These criteria provide a methodology which a network designer can construct MWNN according to one's intention. The proposed growing algorithm increases in number of module or the size of modules of MWNN. Also, the pruning algorithm eliminates unnecessary node of module or module from constructed MWNN to overcome the problem due to localized characteristic of wavelet neural network which is used to modules of MWNN. We apply the proposed constructing algorithm of the optimal structure of MWNN to approximation problems of 1-D function and 2-D function, and evaluate the effectiveness of the proposed algorithm.

Improvement on Learning Performance of Neural Networks for Extracting Nonlinear Features (비선형 특징추출을 위한 신경망의 학습성능 개선)

  • 조용현;윤중환;성주원
    • Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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    • 2000.11a
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    • pp.77-80
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    • 2000
  • 본 논문에서는 새로운 학습알고리즘의 비선형 주요성분분석 신경망을 이용한 데이터의 효율적인 특징추출에 대하여 제안하였다. 제안된 학습알고리즘에서는 모멘트와 동적터널링을 조합하여 이용함으로써 최적해로의 수렴에 따른 발진을 억제하고 빠른 수렴속도로 전역최적해에 수렴되도록 학습시킬 수 있다. 제안된 학습알고리즘을 이용하여 128$\times$128 픽셀의 얼굴영상과 256$\times$128 픽셀의 자동차번호판 영상을 대상으로 시뮬레이션 한 결과, 기울기하강의 학습알고리즘을 이용한 기존 비선형 주요성분분석 신경망보다 우수한 수렴성능과 특징추출성능이 있음을 확인 할 수 있었다.

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Neural Network Structure and Parameter Optimization via Genetic Algorithms (유전알고리즘을 이용한 신경망 구조 및 파라미터 최적화)

  • 한승수
    • Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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    • v.11 no.3
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    • pp.215-222
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    • 2001
  • Neural network based models of semiconductor manufacturing processes have been shown to offer advantages in both accuracy and generalization over traditional methods. However, model development is often complicated by the fact that back-propagation neural networks contain several adjustable parameters whose optimal values unknown during training. These include learning rate, momentum, training tolerance, and the number of hidden layer neurOnS. This paper presents an investigation of the use of genetic algorithms (GAs) to determine the optimal neural network parameters for the modeling of plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of silicon dioxide films. To find an optimal parameter set for the neural network PECVD models, a performance index was defined and used in the GA objective function. This index was designed to account for network prediction error as well as training error, with a higher emphasis on reducing prediction error. The results of the genetic search were compared with the results of a similar search using the simplex algorithm.

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Regression Model With High Reliability by Using Neural Networks (신경망을 이용한 고신뢰성의 회귀분석 모델)

  • Jo, Yong-Hyeon
    • The KIPS Transactions:PartB
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    • v.8B no.4
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    • pp.327-334
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    • 2001
  • 본 논문에서는 기울기하강과 동적터널링이 조합된 학습알고리즘의 다층신경망을 이용한 고신회성의 회귀분석 모델을 제안하였다. 기울기하강은 빠른 수렴속도의 최적화가 가능하도록 하기 위함이고, 동적터널링은 국소최적해를 만났을 때 이를 벗어난 새로운 연결가중치를 설정하여 전역최적해로 수렴되도록 하기 위함이다. 또한 대용량의 입력 데이터를 통계적으로 독립인 특징들의 집합으로 변환시키는 주요성분분석 기법의 속성을 살려 학습데이터의 차원을 감소시킴으로서 고차원의 학습데이터에 따른 회귀분석 모델의 제약도 동시에 해결하였다. 제안된 기법의 신경망을 3개의 독립변수 패턴을 가진 암모니아 제조공정문제와 10개의 독립변수 패턴을 가진 자동차 연비문제에 각각 적용하여 시뮬레이션한 결과, 기존의 역전과 알고리즘의 신경망이나 주요성분분석에 의한 차원을 감소시키지 않은 학습패턴을 이용한 신경망보다 각각 더욱 우수한 학습성능과 회귀성능이 있음을 확인할 수 있었다. 또한 학습패턴의 영평균 정규화로 회귀용 신경망의 성능을 더욱 더 개선하였다.

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A Study on Optimal Neural Network Structure of Nonlinear System using Genetic Algorithm (유전 알고리즘을 이용한 비선형 시스템의 최적 신경 회로망 구조에 관한 연구)

  • Kim, Hong-Bok;Kim, Jeong-Keun;Kim, Min-Jung;Hwang, Seung-Wook
    • Journal of Navigation and Port Research
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    • v.28 no.3
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    • pp.221-225
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    • 2004
  • This paper deals with a nonlinear system modelling using neural network and genetic algorithm Application q{ neural network to control and identification is actively studied because of their approximating ability of nonlinear function. It is important to design the neural network with optimal structure for minimum error and fast response time. Genetic algorithm is getting more popular nowadays because of their simplicity and robustness. in this paper, we optimize a neural network structure using genetic algorithm The genetic algorithm uses binary coding for neural network structure and searches for an optimal neural network structure of minimum error and fast response time. Through an extensive simulation, the optimal neural network structure is shown to be effective for identification of nonlinear system.