본 논문에서는 최적화 알고리즘으로 개발된 WFSO(Water Flowing and Shaking Optimization) 알고리즘을 사용한 인공신경망 과합성공 신경망의 학습 방법을 제안한다. 최적화 알고리즘은 다수의 후보 해를 기반으로 탐색해 나가기 때문에 일반적으로 속도가 느린 단점이 있으나 지역 최소값에 거의 빠지지 않고 병렬화가 용이하며 미분 불가능한 활성화함수를 갖는 인공신경망 학습도 가능하고 구조와 가중치를 동시에 최적화 할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 WFSO 알고리즘을 인공신경망 학습에 적용하는 방법을 설명하고 다층 인공신경망과 합성곱 신경망에서 오류역전파 알고리즘과 성능을 비교한다.
The emission of dioxins from waste incinerators is one of the most important environmental problems today, It is known that optimization of waste incinerator controllers is a very difficult problem due to the complex nature of the dynamic environment within the incinerator. In this paper, we propose applying artificial neural networks to waste incinerator controllers. We show that artificial neural networks can project the emission of dioxins with a fair degree of accuracy.
There have been many packages that can be employed to analyze plane frames. However, because most structural analysis packages suffer from closeness of system, it is very difficult to integrate it with an optimization package. To overcome the difficulty, we proposed a possible alternative, DAMDO, which integrate Design, Analysis, Modeling, Definition, and Optimization phases into an integrative environment. The DAMDO methodology employs neural networks to integrate structural analysis package and optimization package so as not to need directly to integrate these two packages. The key problem of the DAMDO approach is how to generate a set of reasonable random designs in the first phase. According to the characteristics of optimized plane frames, we proposed the ratio variable approach to generate them. The empirical results show that the ratio variable approach can greatly improve the accuracy of the neural networks, and the plane frame optimization problems can be solved by the DAMDO methodology.
Artificial Neural Networks (ANNs) are artificial learning algorithms that provide successful results in solving many machine learning problems such as classification, prediction, object detection, object segmentation, image and video classification. There is an increasing number of studies that use ANNs as a prediction tool in soil classification. The aim of this research was to understand the role of hyperparameter optimization in enhancing the accuracy of ANNs for soil type classification. The research results has shown that the hyperparameter optimization and hyperparamter optimized ANNs can be utilized as an efficient mechanism for increasing the estimation accuracy for this problem. It is observed that the developed hyperparameter tool (HyperNetExplorer) that is utilizing the Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMAES), Genetic Algorithm (GA) and Jaya Algorithm (JA) optimization techniques can be successfully used for the discovery of hyperparameter optimized ANNs, which can accomplish soil classification with 100% accuracy.
To solve structural optimization problems, it is necessary to integrate a structural analysis package and an optimization package. There have been many packages that can be employed to analyze reinforced concrete plane frames. However, because most structural analysis packages suffer from closeness of systems, it is very difficult to integrate them with optimization packages. To overcome the difficulty, we proposed a possible alternative, DAMDO, which integrates Design, Analysis, Modeling, Definition, and Optimization phases into an integration environment as follows. (1) Design: first generate many possible structural design alternatives. Each design alternative consists of many design variables X. (2) Analysis: employ the structural analysis software to analyze all structural design alternatives to obtain their internal forces and displacements. They are the response variables Y. (3) Modeling: employ artificial neural networks to build the models Y=f(X) to obtain the relationship functions between the design variables X and the response variables Y. (4) Definition: employ the design variables X and the response variables Y to define the objective function and constraint functions. (5) Optimization: employ the optimization software to solve the optimization problem consisting of the objective function and the constraint functions to produce the optimum design variables. The RC frame optimization problem was examined to evaluate the DAMDO approach, and the empirical results showed that it can be solved by the approach.
한국지능정보시스템학회 1999년도 추계학술대회-지능형 정보기술과 미래조직 Information Technology and Future Organization
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pp.323-335
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1999
In this paper, we propose a new hybrid model of artificial neural networks(ANNs) and genetic algorithm (GA) to optimal feature transformation and feature weighting. Previous research proposed several variants of hybrid ANNs and GA models including feature weighting, feature subset selection and network structure optimization. Among the vast majority of these studies, however, ANNs did not learn the patterns of data well, because they employed GA for simple use. In this study, we incorporate GA in a simultaneous manner to improve the learning and generalization ability of ANNs. In this study, GA plays role to optimize feature weighting and feature transformation simultaneously. Globally optimized feature weighting overcome the well-known limitations of gradient descent algorithm and globally optimized feature transformation also reduce the dimensionality of the feature space and eliminate irrelevant factors in modeling ANNs. By this procedure, we can improve the performance and enhance the generalisability of ANNs.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제10권1호
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pp.153-166
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2003
This study presents the time-divided forecasting model to integrate evolutionary optimization algorithm and change point detection based on artificial neural networks (ANN) for the prediction of (Korea) stock price index. The genetic algorithm(GA) is introduced as an evolutionary optimization method in this study. The basic concept of the proposed model is to obtain intervals divided by change points, to identify them as optimal or near-optimal change point groups, and to use them in the forecasting of the stock price index. The proposed model consists of three phases. The first phase detects successive change points. The second phase detects the change-point groups with the GA. Finally, the third phase forecasts the output with ANN using the GA. This study examines the predictability of the proposed model for the prediction of stock price index.
In this study, a new strategy is presented to transmit the fundamental elastic beam problem into the modern optimization platform and solve it by using artificial intelligence (AI) tools. As a practical example, deflection of Euler-Bernoulli beam is mathematically formulated by 2nd-order ordinary differential equations (ODEs) in accordance to the classical beam theory. This fundamental engineer problem is then transmitted from classic formulation to its artificial-intelligence presentation where the behavior of the beam is simulated by using neural networks (NNs). The supervised training strategy is employed in the developed NNs implemented in the heuristic optimization algorithms as the fitness function. Different evolutionary optimization tools such as genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) are used to solve this non-linear optimization problem. The step-by-step procedure of the proposed method is presented in the form of a practical flowchart. The results indicate that the proposed method of using AI toolsin solving beam ODEs can efficiently lead to accurate solutions with low computational costs, and should prove useful to solve more complex practical applications.
This study aims to develop a cost-based high-performance concrete (HPC) mix optimization system based on an integrated approach using artificial neural networks (ANNs) and genetic algorithms (GA). ANNs are used to predict the three main properties of HPC, namely workability, strength and durability, which are used to evaluate fitness and constraint violations in the GA process. Multilayer back-propagation neural networks are trained using the results obtained from experiments and previous research. The correlation between concrete components and its properties is established. GA is employed to arrive at an optimal mix proportion of HPC by minimizing its total cost. A system prototype, called High Performance Concrete Mix-Design System using Genetic Algorithm and Neural Networks (HPCGANN), was developed in MATLAB. The architecture of the proposed system consists of three main parts: 1) User interface; 2) ANNs prediction models software; and 3) GA engine software. The validation of the proposed system is carried out by comparing the results obtained from the system with the trial batches. The results indicate that the proposed system can be used to enable the design of HPC mix which corresponds to its required performance. Furthermore, the proposed system takes into account the influence of the fluctuating unit price of materials in order to achieve the lowest cost of concrete, which cannot be easily obtained by traditional methods or trial-and-error techniques.
Artificial neural network (ANN) has been extensively used in areas of nonlinear system modeling, analysis and design applications. Basically, ANN has its distinct capabilities of implementing system identification and/or function approximation using a number of input/output patterns that can be obtained via numerical and/or experimental manners. The paper describes a role of ANN, especially a back-propagation neural network (BPN) in the context of engineering analysis, design and optimization. Fundamental mechanism of BPN is briefly summarized in terms of training procedure and function approximation. The BPN based causality analysis (CA) is further discussed to realize the problem decomposition in the context of multidisciplinary design optimization. Such CA is also applied to quantitatively evaluate the uncoupled or decoupled design matrix in the context of axiomatic design with the independence axiom.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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