• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.17 no.6 s.79
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• pp.661-672
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• 2005

For the efficient stochastic optimization of steel structures for which a large number of analyses is required, artificial neural networks,which have emerged as a powerful tool that could have been used to replace time-consuming procedures in many scientific or engineering applications, are applied. They are utilized for the solution of the equilibrium equations resulting from the application of the finite element method in connection with the reanalysis type of problem, for which a large number of finite element analyses are required in this study. As such, the use of artificial neural networks to predict finite element analysis outputs simplifies and facilitates the performance of the stochastic optimal design of structural systems where a trained neural network is used to replace the structural reanalysis phase. Moreover, to improve efficiency of used artificial neural networks, genetic algorithm is utilized. The stochastic optimizer used in this study is an algorithm based on the evolution theory. The efficiency of the proposed procedure is examined in problems with both volume (weight) functions and real-world cost functions

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2008.11a
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• pp.27-29
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• 2008

시스템 분석에 주로 사용하는 자료 중에는 비선형 자료와 시계열 등이 있다. 이들 자료는 그 함축적인 관계가 매우 복잡하여 전통적인 통계분석 도구로 분석하는데 어려움이 많다. 본 연구에서는 현실 세계에서 다양하게 나타나는 복잡성을 다루기 위하여 하이브리드 진화 신경망 모델링 접근 방법으로 자료를 모형화 하고 이를 통한 학습의 적합도를 살펴본다. 비선형 자료 등을 모형화하기 위한 학습은 역전파 신경망 기법을 이용한다. 학습의 효율을 높이기 의해서 격자감소 학습 알고리즘과 함께 이용하는 유전자 알고리즘은 네트워크 구조를 최적화 시킬 수 있는 초기가중값을 이용한 전역 최소값을 찾는데 이용한다. 학습 결과를 통해 제안된 하이브리드형 접근방법의 학습이 보다 효율적임을 살펴보기 위하여 유전자 알고리즘으로 최적화된 신경망 학습 알고리즘을 비선형 모의자료의 학습에 적용하여 보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.382-382
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• 2011

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 요소이며, 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 이는 이렇게 유도된 유출량의 경우 오차가 크기 때문에 그 신뢰성에 문제가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 수위를 직접 예측함으로써 이러한 오차의 문제점을 극복 하고자 한다. Neuro-Fuzzy 모형은 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 소속함수를 최적화함으로서 모형의 구조를 스스로 조직화한다. 따라서 수학적 알고리즘의 적용이 어려운 강우와 유출관계를 하천유역이라는 시스템에서 발생된 신호체계의 입 출력패턴으로 간주하고 인간의 사고과정을 근거로 추론과정을 거쳐 수문계의 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. 이러한 유전자 알고리즘은 전역 샘플링을 중심으로 한 수법으로 해 공간상에서 유전자의 개수만큼 복수의 탐색점을 설정할 뿐만 아니라 교배와 돌연변이 등으로 좁아지는 탐색점 바깥의 영역으로 탐색을 확장할 수 있기 때문에 지역해에 빠질 위험성이 크게 줄어든다. 따라서 예측과 패턴인식에 강한 뉴로퍼지 모형의 해 탐색방법을 유전자 알고리즘을 사용한다면 보다 정확한 해를 찾는 것이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 선행우량 및 상류의 수위자료로부터 하류의 단시간 수위예측에 관해 연구하였으며, 이를 위해 유전자 알고리즘을 이용항여 소속함수를 최적화 시키는 형태의 Neuro-Fuzzy모형에 대하여 연구하였다.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.19 no.6
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• pp.826-833
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• 2010

Electric-thermal-structural actuated compliant mechanisms are mechanisms onto which electric voltage drop is applied as input instead of force. This mechanism is based on thermal expansion of material while being heated. Compliant mechanisms are designed subjected to electric charge input using BESO(bi-directional evolutionary structural optimization) method. Reliability-based topology optimization (RBTO) is applied to the topology design of actuators. performance measure approach (PMA), which has probabilistic constraints that are formulated in terms of the reliability index, is adopted to evaluate the probabilistic constraints. In this study, BESO method is used to obtain optimal topology of compliant mechanisms from initial design domain. PMA approach is used to evaluate reliability index. The procedure has been tested in numerical applications and compared with the results obtained by other methods to validate these approaches.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.16 no.3
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• pp.47-55
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• 2000

본 연구에서는, 유전자 알고리즘을 이용한 piled raft 기초의 최적설계 기법을 제시하였다. 최적설계에 사용한 목적함수는 구조물의 사용한계에 해당하는 부등침하량과 piled raft 기초의 시고비용 차원에서의 말뚝과 raft의 총 중량으로 하였다. 유전자 알고리즘은 다읜의 적자생존의 법칙을 따르는 자연진화 법칙을 바탕으로 한 최적화 기법이다. 본 연구에서는 piled raft 기초의 해석방법으로 Clancy(1993)가 제시한 "hybrid" 해석방법을 사용하였으며, 유전자 알고리즘기법은 Goldberg(1989)가 제시한 단순 유전자 알고리즘(SGA)을 적용하였다. 또한 유전자 알고리즘을 이용한 최적설계기법의 유효성을 평가하기 위해 설계예제 및 매개변수변화연구를 통해 piled raft 기초시스템의 중요 설계인자들에 대한 분석을 수행하였다. 매개변수변화연구로부터 말뚝의 길이와 raft의 두께가 증가할수록 piled raft 기초시스템의 전체 중량은 일정한 값에 점차적으로 수렴하였으며, 지반의 강정, raft의 두께 말뚝의 길이 및 강성이 증가할수록 말뚝의 최적위치는 raft의 중앙에 집중되는 경향으로 나타났다.경향으로 나타났다.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.15 no.2
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• pp.236-244
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• 2005

In this study, we introduce a new topology of Fuzzy Polynomial Neural Networks(FPNN) that is based on fuzzy relation and evolutionally optimized Multi-Layer Perceptron, discuss a comprehensive design methodology and carry out a series of numeric experiments. The construction of the evolutionally optimized FPNN(EFPNN) exploits fundamental technologies of Computational Intelligence. The architecture of the resulting EFPNN results from a synergistic usage of the genetic optimization-driven hybrid system generated by combining rule-based Fuzzy Neural Networks(FNN) with polynomial neural networks(PNN). FNN contributes to the formation of the premise part of the overall rule-based structure of the EFPNN. The consequence part of the EFPNN is designed using PNN. As the consequence part of the EFPNN, the development of the genetically optimized PNN(gPNN) dwells on two general optimization mechanism: the structural optimization is realized via GAs whereas in case of the parametric optimization we proceed with a standard least square method-based learning. To evaluate the performance of the EFPNN, the models are experimented with the use of several representative numerical examples. A comparative analysis shows that the proposed EFPNN are models with higher accuracy as well as more superb predictive capability than other intelligent models presented previously.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.226-226
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• 2011

최적 저수지운영을 위한 운영률 도출이나 강우-유출 및 수질 모형의 매개변수 추정 문제처럼 비선형적이고 추정해야할 변수의 수가 많은 경우, 수학적으로 모형화하기에 너무 복잡해서 선형계획법, 비선형계획법, 동적계획법 등을 사용하여 최적해를 구할 수 없는 경우도 있다. 이러한 문제에 대해서는 구조적 진화를 통해 최적해를 구하는 방법들이 사용된다. 일반적으로 미지수의 개수가 많아지면 전역최적해를 찾기가 어려워진다. 전역최적해를 찾는 여러 가지 방법들이 수자원 분야에서는 강우-유출모형의 매개변수를 추정하는데 많이 사용되고 있으며, 특히 유전자 알고리즘, SCE-UA 알고리즘 등 전역최적해를 찾는 메타휴리스틱 방법이 많이 사용되고 있다. 전역최적화 방법을 개발하는 연구자들은 최적화방법의 성능을 평가하기 위해 다양한 검사함수(test function)를 만들어 성능을 평가하고 있다. 본 연구에 사용한 검사함수는 Mishra의 연구(2006a, 2006b)에서 사용한 중요하고 복잡한 검사함수이다. 유전자 알고리즘, SCE-UA 알고리즘, DDS 알고리즘을 검사함수 중 전역해를 찾기 어려운 2 차원 함수 2 가지, 다차원 함수 4 가지 함수에 적용하여 각각의 탐색 성능을 평가하였다. 2차원 함수인 Bukin 함수에 대해서는 모든 최적화 방법이 전역최적해를 찾을 수 없었지만, 유전자 알고리즘이 가장 전역최적해에 가까웠고 다음으로 DDS 알고리즘 순서였다. 지역수렴 영역이 많을 것으로 판단되는 10, 30, 50 차원 Michalewicz 함수에 대해서는 DDS 알고리즘으로 구한 최적해가 전역최적해와 매우 근접하였고 다음으로 SCE-UA 알고리즘, 유전자 알고리즘 순이었다. 지역수렴 영역이 상대적으로 다른 함수보다 넓은 10 차원 Schwefel 함수에 대해서는 DDS 알고리즘으로 구한 최적해가 전역최적해와 거의 근접하였고 유전자 알고리즘과 SCE-UA 알고리즘은 매우 큰 편차를 보였다. 40, 80 차원 Schwefel 함수에 대해서는 3 가지 알고리즘 모두 전역최적해와 편차를 보였지만 DDS 알고리즘에 의한 최적해와 다른 두 알고리즘에 의한 최적해는 1 오더(order) 정도의 차이가 났다. 지역수렴 영역이 큰 Michalewicz 함수와 Schwefel 함수에 대한 결과는 매우 흡사한 결과이다. 이상과 같은 결과로, 유전자 알고리즘은 매개변수의 수가 적을 경우 우수한 탐색성능을 가졌으며, SCE-UA 알고리즘은 Griewank, Rastrigin 함수와 같은 형태인 경우 우수한 성능을 보였다. DDS 알고리즘은 전체적으로 우수한 탐색 능력을 가진 것으로 판단된다. 그러므로 수위구간 영역별 저수지운영률 도출을 위한 적절한 최적화방법으로 DDS 알고리즘을 선정하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.11
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• pp.755-760
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• 2016

The demand for independent generators using renewable energy has been increasing. Among those independent generators, small wind turbine generators have been actively developed. Permanent magnets are generally used for small wind turbine generators to realize a simple structure and small volume. On the other hand, cogging torque is included due to the structure of the permanent magnet synchronous machine, which can be the source of noise and vibration. The cogging torque can be varied by the shape of the permanent magnet and core, and it can be reduced using the appropriate design techniques. This paper proposes a design technique that can reduce the cogging torque by changing the shape of the permanent magnets for SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor), which is used widely for small wind turbine generators. Evolution Strategy, which is one of non-deterministic optimization techniques, was adopted to find the optimal shape of the permanent magnets that can reduce the cogging torque. The angle and outer diameter of permanent magnet were set as the design variable. A 300W class wind turbine generator, whose pole/slot combination was 8 poles/18 slots, was designed with the proposed design technique. The properties of the generator, including the cogging torque and output voltage, were calculated. The calculation results showed that the cogging torque of the optimized model was reduced compared to that of the initial model. The design technique proposed by this paper can be an effective measure to reduce the cogging torque.

• Economic and Environmental Geology
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• v.53 no.6
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• pp.703-713
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• 2020

In many geological fields, including hydrogeology, it is of great importance to determine the heterogeneity of the subsurface media. This study briefly introduces the concept and theory of the method that can estimate the hydraulic properties of the media constituting the aquifer, which was recently introduced by Park (2020). After the introduction, the method was applied to the synthetic aquifer to demonstrate the practicality, from which various implications were drawn. The introduced technique uses a global optimization technique called the covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES). Conceptually, it is a methodology to characterize the aquifer heterogeneity by assimilating the groundwater level time-series data due to the imposed hydraulic stress. As a result of applying the developed technique to estimate the hydraulic conductivity of a hypothetical aquifer, it was confirmed that a total of 40000 unknown values were estimated in an affordable computational time. In addition, the results of the estimates showed a close numerical and structural similarity to the reference hydraulic conductivity field, confirming that the quality of the estimation by the proposed method is high. In this study, the developed method was applied to a limited case, but it is expected that it can be applied to a wider variety of cases through additional development of the method. The development technique has the potential to be applied not only to the field of hydrogeology, but also to various fields of geology and geophysics. Further development of the method is currently underway.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.9
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• pp.51-56
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• 2016

Corrugated bulkheads have many advantages compared to stiffened bulkheads, and they have thus been used for the cargo tank bulkheads of commercial vessels, such as bulk carriers, product oil carriers, and chemical tankers. Various studies have been carried out to find the optimum corrugation shape for bulk carriers, but optimum design studies for chemical tankers with bulkheads made of high-priced materials are scarce. The purpose of this study is to develop a minimum weight design method for horizontal corrugated bulkheads for a chemical tanker. An evolution strategy (ES) that searches for a reliable global optimum point was applied as an optimization technique, and the structural safety of the optimum design was verified through structural analysis using the finite element method (FEM). The results were compared with those of an existing ship, which showed a weight reduction of about 14% with equivalent structural strength.