• 제목/요약/키워드: Approximate k-NN

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Nearest Neighbor Query Processing Techniques in Location-Aware Environment

  • Kim, Sang-Ho;Choi, Bo-Yoon;Ryu, Keun-Ho;Nam, Kwang-Woo;Park, Jong-Hyun
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2003년도 Proceedings of ACRS 2003 ISRS
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    • pp.715-717
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    • 2003
  • Some previous works for nearest neighbor (NN) query processing technique can treat a case that query/data are both moving objects. However, they cannot find exact result owing to vagueness of criterion. In order to escape their limitations and get exact result, we propose new NN query techniques, exact CTNN (continuous trajectory NN) query, approximate CTNN query, and dynamic CTNN query. These are all superior to pervious works, by reducing of number of calculation, considering of trajectory information, and using of continuous query concept. Using these techniques, we can solve any situations and types of NN query in location-aware environment.

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대용량 위치 데이터에서 효율적인 k-최근접 질의 처리 기법 (Efficient k-Nearest Neighbor Query Processing Method for a Large Location Data)

  • 최도진;임종태;유승훈;복경수;유재수
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제17권8호
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    • pp.619-630
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    • 2017
  • 스마트 기기의 대중화로 다양한 위치 기반 서비스가 제공되고 있다. 최근에는 소셜 서비스와 결합한 위치 기반 소셜 서비스들이 생겨나고 있다. 이러한 위치 기반 소셜 네트워크 서비스에서는 사용자 중심의 가장 가까운 위치를 검색하는 k-최근접 질의 처리의 요구가 증가된다. 본 논문에서는 대규모 사용자 환경에서 질의를 효율적으로 처리하기 위한 근사 k-최근접 질의 처리 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 빅데이터 분산 처리기술을 활용하여 효율적인 스트림 처리를 수행한다. 본 논문에서는 대량의 위치 데이터에 대한 색인을 위해 전통적인 그리드 색인 기법을 변형한 색인 기법을 제안한다. 제안하는 질의 처리기법은 사용자의 진행방향을 고려하여 해당 셀을 우선적으로 탐색한다. 이를 통해 k개의 근사 결과 집합을 생성할 수 있다. 제안하는 기법의 우수성을 입증하기 위해 기존 기법과 다양한 성능 평가를 수행한다.

대용량 데이터베이스에서 다차원 인덱스를 사용한 효율적인 다단계 k-NN 검색 (Efficient Multi-Step k-NN Search Methods Using Multidimensional Indexes in Large Databases)

  • 이상훈;김범수;최미정;문양세
    • 정보과학회 논문지
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    • 제42권2호
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    • pp.242-254
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    • 2015
  • 본 논문에서는 다차원 인덱스 기반 다단계 k-NN 검색의 성능 향상 문제를 다룬다. 기존 다단계 k-NN 검색에서는 고차원 객체의 저차원 변환으로 인한 정보 손실로 k-NN 질의 결과 매우 큰 허용치(검색 범위)가 결정되어 범위 질의 결과로 많은 후보가 검색된다. 또한, 많은 후보는 후처리 과정에서 매우 많은 I/O 및 CPU 오버헤드를 발생시킨다. 본 논문에서는 이와 같은 고찰에 기반하여 범위 질의의 허용치를 줄여 후보 개수를 줄이고 이를 통해 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 먼저, k-NN 질의 결과로 결정된 허용치를 고차원 및 저차원 객체간 거리 비율로 강제 축소하여 범위 질의에 사용하는 허용치 축소 (근사적) 해결책을 제안한다. 다음으로, k-NN 질의 계수 k 대신 c k 를 사용하여 얻은 보다 타이트(tight)한 허용치로 범위 질의를 수행하는 계수 제어 (정확한) 해결책을 제안한다. 실제 객체 데이터를 사용하여 실험한 결과, 제안한 두 가지 해결책은 기존 다단계 k-NN 검색에 비해 후보 개수와 검색 시간 모두를 크게 향상시킨 것으로 나타났다.

Fuzzy Hint Acquisition for the Collision Avoidance Solution of Redundant Manipulators Using Neural Network

  • Assal Samy F. M.;Watanabe Keigo;Izumi Kiyotaka
    • International Journal of Control, Automation, and Systems
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    • 제4권1호
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    • pp.17-29
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    • 2006
  • A novel inverse kinematics solution based on the back propagation neural network (NN) for redundant manipulators is developed for online obstacles avoidance. A laser transducer at the end-effctor is used for online planning the trajectory. Since the inverse kinematics in the present problem has infinite number of joint angle vectors, a fuzzy reasoning system is designed to generate an approximate value for that vector. This vector is fed into the NN as a hint input vector rather than as a training vector to guide the output of the NN. Simulations are implemented on both three- and four-link redundant planar manipulators to show the effectiveness of the proposed position control system.

MapReduce 환경에서 재그룹핑을 이용한 Locality Sensitive Hashing 기반의 K-Nearest Neighbor 그래프 생성 알고리즘의 개선 (An Improvement in K-NN Graph Construction using re-grouping with Locality Sensitive Hashing on MapReduce)

  • 이인희;오혜성;김형주
    • 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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    • 제21권11호
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    • pp.681-688
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    • 2015
  • k-Nearest Neighbor(k-NN)그래프는 모든 노드에 대한 k-NN 정보를 나타내는 데이터 구조로써, 협업 필터링, 유사도 탐색과 여러 정보검색 및 추천 시스템에서 k-NN그래프를 활용하고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 brute-force방법의 k-NN그래프 생성 방법은 $O(n^2)$의 시간복잡도를 갖기 때문에 빅데이터 셋에 대해서는 처리가 곤란하다. 따라서, 고차원, 희소 데이터에 효율적인 Locality Sensitive Hashing 기법을 (key, value)기반의 분산환경인 MapReduce환경에서 사용하여 k-NN그래프를 생성하는 알고리즘이 연구되고 있다. Locality Sensitive Hashing 기법을 사용하여 사용자를 이웃후보 그룹으로 만들고 후보내의 쌍에 대해서만 brute-force하게 유사도를 계산하는 two-stage 방법을 MapReduce환경에서 사용하였다. 특히, 그래프 생성과정 중 유사도 계산하는 부분이 가장 많은 시간이 소요되므로 후보 그룹을 어떻게 만드는 것인지가 중요하다. 기존의 방법은 사이즈가 큰 후보그룹을 방지하는데 한계점이 있다. 본 논문에서는 효율적인 k-NN 그래프 생성을 위하여 사이즈가 큰 후보그룹을 재구성하는 알고리즘을 제시하였다. 실험을 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘이 그래프의 정확성, Scan Rate측면에서 좋은 성능을 보임을 확인하였다.

strict-feedback 비선형 시스템의 출력궤환 적응 신경망 제어기 (Adaptive Output-feedback Neural Control for Strict-feedback Nonlinear Systems)

  • 박장현;김일환;김성환;문채주;최준호
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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    • pp.526-528
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    • 2006
  • An adaptive output-feedback neural control problem of SISO strict-feedback nonlinear system is considered in this paper. The main contribution of the proposed method is that it is shown that the output-feedback control of the strict-feedback system can be viewed as that of the system in the normal form. As a result, proposed output-feedback control algorithm is much simpler than the previous backstepping-based controllers. Depending heavily on the universal approximation property of the neural network (NN) only one NN is employed to approximate lumped uncertain nonlinearity in the controlled system.

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사용자 위치 정보 및 POI 정보 보호를 고려한 Approximate k-최근접점 질의처리 알고리즘 (An Approximate k-NN Query Processing Algorithm Supporting both Location Cloaking and POI Protection)

  • 장미영;;엄정호;장재우
    • 한국GIS학회:학술대회논문집
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    • 한국GIS학회 2010년도 춘계학술대회
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    • pp.53-60
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    • 2010
  • 위치 기반 서비스(Location-Based Services: LBS)에서 질의 요청자가 자신의 위치 정보와 원하는 질의를 전송하면, 위치 기반 서버는 이를 기반으로 질의를 처리하고 결과를 전송한다. 이 때 질의 요청자는 자신의 정확한 위치 좌표를 서버에 전송하기 때문에 개인 정보가 악용될 수 있는 위험에 노출된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 제안된 연구는 크게 Location Clocking 기법과 Private Information Retrieval(PIR) 기법으로 분류된다. Location Cloaking 기법은 사용자의 위치 좌표를 k-1개의 다른 사용자와 함께 묶어 하나의 Cloaking 영역을 생성하고 이를 바탕으로 질의를 처리한다. 그러나 영역에 대한 질의 후보 집합을 결과로 전송하므로 사용자에게 노출되는 POI 수가 증가하는 문제점을 지닌다. PIR은 암호화 기법으로 위치 기반 서버나 공격자에게 사용자의 위치와 질의 타입을 드러내지 않고 질의를 수행한다. 그러나 암호화 된 질의 결과로 사용자에게 데이터 전체를 전송하기 때문에 막대한 통신비용을 초래한다. 따라서 본 논문에서는 Location Cloakng과 PIR 기법의 장점을 결합하여 사용자의 개인 정보와 위치 기반 서버의 POI 정보 보호를 고려한 Approximate k-최근접점 질의 처리 알고리즘을 제안한다. 질의 전송시, 질의 요청자는 Cloaking 영역을 생성하여 위치 좌표를 감추고, 질의 결과 전송 시 Cloaking 영역에 제한된 PIR 프로토콜을 적용한다. 또한 k-최근접점 질의 수행시, 반환되는 POI의 수를 최소화하고, 정확도 높은 질의 결과를 만족하기 위해 Overlapping parameter를 적용한 색인 기법을 제안한다.

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이동 객체 궤적에 대한 최근접 질의 (The Nearest Neighbor Query for Trajectory of Moving Objects)

  • 최보윤;지정희;김상호;류근호
    • 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국공간정보시스템학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.169-174
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    • 2003
  • 이동 객체에 대한 기존 최근접(nearest neighbor, NN) 질의 처리 기법들은 질의 궤적에 대해 연속적으로 정확하게, 질의와 가장 가까운 위치를 유지하면서 움직이는 최근접 객체를 선택할 수 있는 충분한 기준을 가지고 있지 못하다. 이 논문은 질의 객체와 데이터 객체가 모두 이동 객체인 경우에 가장 적합하게 사용되는 객체 궤적에 대한 연속적인 질의 처리를 통해 정확한 결과를 얻을 수 있는 새로운 최근접 질의 처리 기법, 연속 궤적 최근접 질의(CTNN, continuous trajectory nearest neighbor query)를 제안한다. 우리는 두 가지 Approximate, Exact CTNN 기법을 제안하며 이들은 모두 항해 시스템, 교통 통제 시스템, 물류정보 시스템 등 각종 위치 기반 서비스(L8S: location based services) 상에서 다양하게 사용될 수 있다. 이들은 이동 객체 궤적이 미리 알려져 있는 경우 그리고 질의와 데이터 객체가 모두 이동 객체인 경우에 가장 적합하다.

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피이드백 선형화를 위한 안정한 적응 신경회로망 구현 (Implementation of Stable Adaptive Neural Networks for Feedback Linearization)

  • 김동헌;양혜원
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1996년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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    • pp.58-61
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    • 1996
  • For a class of single-input single-output continuous-time nonlinear systems, a multilayer neural network-based controller that feedback-linearizes the system is presented. Control action is used to achieve tracking performance for a state-feedback linearizable but unknown nonlinear system. The multilayer neural network(NN) is used to approximate nonlinear continuous function to any desired degree of accuracy. The weight-update rule of multilayer neural network is derived to satisfy Lyapunov stability. It is shown that all the signals in the closed-loop system are uniformly bounded. Initialization of the network weights is straightforward.

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Control of pH Neutralization Process using Simulation Based Dynamic Programming in Simulation and Experiment (ICCAS 2004)

  • Kim, Dong-Kyu;Lee, Kwang-Soon;Yang, Dae-Ryook
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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    • pp.620-626
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    • 2004
  • For general nonlinear processes, it is difficult to control with a linear model-based control method and nonlinear controls are considered. Among the numerous approaches suggested, the most rigorous approach is to use dynamic optimization. Many general engineering problems like control, scheduling, planning etc. are expressed by functional optimization problem and most of them can be changed into dynamic programming (DP) problems. However the DP problems are used in just few cases because as the size of the problem grows, the dynamic programming approach is suffered from the burden of calculation which is called as 'curse of dimensionality'. In order to avoid this problem, the Neuro-Dynamic Programming (NDP) approach is proposed by Bertsekas and Tsitsiklis (1996). To get the solution of seriously nonlinear process control, the interest in NDP approach is enlarged and NDP algorithm is applied to diverse areas such as retailing, finance, inventory management, communication networks, etc. and it has been extended to chemical engineering parts. In the NDP approach, we select the optimal control input policy to minimize the value of cost which is calculated by the sum of current stage cost and future stages cost starting from the next state. The cost value is related with a weight square sum of error and input movement. During the calculation of optimal input policy, if the approximate cost function by using simulation data is utilized with Bellman iteration, the burden of calculation can be relieved and the curse of dimensionality problem of DP can be overcome. It is very important issue how to construct the cost-to-go function which has a good approximate performance. The neural network is one of the eager learning methods and it works as a global approximator to cost-to-go function. In this algorithm, the training of neural network is important and difficult part, and it gives significant effect on the performance of control. To avoid the difficulty in neural network training, the lazy learning method like k-nearest neighbor method can be exploited. The training is unnecessary for this method but requires more computation time and greater data storage. The pH neutralization process has long been taken as a representative benchmark problem of nonlin ar chemical process control due to its nonlinearity and time-varying nature. In this study, the NDP algorithm was applied to pH neutralization process. At first, the pH neutralization process control to use NDP algorithm was performed through simulations with various approximators. The global and local approximators are used for NDP calculation. After that, the verification of NDP in real system was made by pH neutralization experiment. The control results by NDP algorithm was compared with those by the PI controller which is traditionally used, in both simulations and experiments. From the comparison of results, the control by NDP algorithm showed faster and better control performance than PI controller. In addition to that, the control by NDP algorithm showed the good results when it applied to the cases with disturbances and multiple set point changes.

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