연합학습이 현대 인공지능 연구에 큰 패러다임을 가지고 오면서 다양한 분야의 연구에서 연합학습을 접목시키기 위한 노력을 하고 있다. 하지만 연합학습 적용을 위한 연구자들은 자신의 상황과 목적에 맞는 연합학습 프레임워크와 벤치마크 툴을 선택해야 하는 문제에 직면한다. 본 연구는 실제 연합학습을 적용하는 연구자의 상황을 고려한 연합학습 프레임워크 및 벤치마크 툴의 선택 가이드라인 제시를 목표로 한다. 특히, 본 연구에서는 3가지의 주요한 기여점이 존재한다. 첫번째, 연합학습을 적용하는 연구자의 상황을 연합학습의 목표와 결합하여 일반화하고, 각 상황에 적합한 연합학습 프레임워크의 선택 가이드라인을 제안한다. 두번째, 연구자에게 연합학습 프레임워크를 각각의 특징과 성능비교를 통해 선택의 적합성을 보여준다. 마지막으로, 현존하는 연합학습 프레임워크의 한계와 실세계 연합학습 운영을 위한 방안, 특히 생명주기 관리에 대한 플랫폼의 구조에 대해 제안한다.
기존의 많은 논문에서는 병렬휴리스틱법(Parallel Heuristics) 또는 몇 개의 휴리스틱법을 결합하는 하이브리드 시스템(Hybrid system)이 보다 양질의 탐색 결과를 얻을 수 있음을 보고하고 있다. 그러나 단일 프로세스를 가진 범용 컴퓨터상에서의 병렬화와 하이브리드화는 지나치게 많은 탐색시간을 요구한다. 이러한 경우 탐색의 고속화를 위해서는 탐색법간의 보다 적절한 결합법이 요구된다. 이를 위한 방법론으로서 병렬프리스틱법의 고속화모델(Fast Model of Parallel Heuristics : FMPH)을 제안하고 있다. 유전적 알고리즘(Genetic algorithms)의 섬모델(Island Model)에 의거, 다양한 탐색 공간에서 선택된 우수한 엘리트해에 대해서만 선택적으로 국소탐색(local search)의 능력이 뛰어난 타부 탐색법을 도입한다. 본 논문에서는 NP-hard문제 중에서도 가장 어려운 문제로 평가되는 잡숍 스케쥴링 문제(Job-Shop scheduling Problem)에 대해 적용한 병렬프리스틱법의 고속화 모델을 소개하며 모델의 범용성을 입증하기 위해 유명한 벤치마크 문제에 적용하여 얻은 뛰어난 결과를 보고한다.
비 볼록 발전비용함수에 대한 최적화 문제는 다항시간으로 해를 구하는 알고리즘이 알려져 있지 않아 전기분야에서는 부득이 2차 함수만을 사용하고 있다. 본 논문은 비 볼록 발전비용함수의 경제급전 최적화 문제에 대한 밸브지점 최적화 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 초기 치로 최대 발전량 $P_i{\leftarrow}P_i^{max}$로 설정하고, 평균 발전단가가 $_{max}\bar{c}_i$인 발전기 i의 발전량을 밸브지점 $P_{ik}$로 감소시키는 방법을 적용하였다. 제안된 알고리즘을 13과 40-발전기 데이터에 적용한 결과 기존의 휴리스틱 알고리즘보다 좋은 성능을 보였다. 따라서 비 볼록 발전비용함수의 경제급전문제 최적 해는 각 발전기의 밸브지점 발전량으로 수렴함을 보였다.
비트할당 문제는 영상을 손실 부호화 하는데 있어서 가장 기본적인 것으로, 최대 허용 비트량을 초과하지 않으면서도 복원 영상의 발생 왜곡정도를 최소화 하는 것올 목적으로 하는 것이다. 이러한 비트할당 문제의 최적해를 구하는데 있어서 기존의 최적 비트할당 방법들은 동적 프로그래밍(dynamic programming) 방식에 근간하기 때문에 영상의 수가 증가하거나 움직임 보상을 이용하는 동영상 부호화의 정우에는 해를 구하기 위해서는, 그 방식이 요구하는 계산량과 메포리양이 너무 많아 최적해를 구하는데 있어서 그 한계가 있다. 본 논문에서는 기존의 최적 비트할당 방법들이 지니는 문제점들을 해결하기 위하여 '버트할당 문제의 분할' 과 '2단계 최적화 방법'을 이용하여 기존의 최적 비트할당 방법들에 비해 적은 계산량과 메모리를 요구하면서도 최적 비트할당 결과를 얻을 수 있는 방법 을 제안한다. 또한 제안한 방식을 효과적으로 근사화 할 수 있는 방법에 대해서도 제안한다. 최적 비트할당 결과는 영상 부호화 시스템의 분석, 복원화질의 최고치 파악, 효과적인 근사화 방법의 개발등에 효과적으로 이용될 수 있다. 따라서 본 논문에서 제안하는 방법은 비트할당에 관련된 분야에 효과적으로 이용될 수 있으리라 기대된다.
Structural damage detection (SDD) is a challenging task in the field of structural health monitoring (SHM). As an exploring attempt to the SDD problem, a hybrid self-adaptive Firefly-Nelder-Mead (SA-FNM) algorithm is proposed for the SDD problem in this study. First of all, the basic principle of firefly algorithm (FA) is introduced. The Nelder-Mead (NM) algorithm is incorporated into FA for improving the local searching ability. A new strategy for exchanging the information in the firefly group is introduced into the SA-FNM for reducing the computation cost. A random walk strategy for the best firefly and a self-adaptive control strategy of three key parameters, such as light absorption, randomization parameter and critical distance, are proposed for preferably balancing the exploitation and exploration ability of the SA-FNM. The computing performance of the SA-FNM is evaluated and compared with the basic FA by three benchmark functions. Secondly, the SDD problem is mathematically converted into a constrained optimization problem, which is then hopefully solved by the SA-FNM algorithm. A multi-step method is proposed for finding the minimum fitness with a big probability. In order to assess the accuracy and the feasibility of the proposed method, a two-storey rigid frame structure without considering the finite element model (FEM) error and a steel beam with considering the model error are taken examples for numerical simulations. Finally, a series of experimental studies on damage detection of a steel beam with four damage patterns are performed in laboratory. The illustrated results show that the proposed method can accurately identify the structural damage. Some valuable conclusions are made and related issues are discussed as well.
얼굴인식 등과 같은 고차원 식별문제에서는 샘플패턴의 수가 패턴의 차원보다 작아지게 된다. 이러한 상황에서 차원을 축소하기위해 선형판별분석법을 적용할 경우, 희소성(Small Sample Size: SSS)문제가 발생한다. 최근, SSS 문제를 해결하기 위하여 비유사도에 기반 한 식별법(Dissimilarity-Based Classification: DBC)을 이용하는 방법이 검토되었다. DBC에서는 특징 벡터 대신에 학습 샘플들로부터 추출한 프로토타입들과의 비유사도를 측정하여 입력 패턴을 식별하는 방법이다. 본 논문에서는 비유사도 표현단계와 DBC 학습단계에서 퓨전기법을 중복 적용하는 다단계 퓨전기법(Multi-level Fusion Strategies: MFS)으로 DBCs를 최적화시키는 방법을 제안한다. 제안 방법을 벤취마크 얼굴영상 데이터베이스를 대상으로 실험한 결과, 식별률을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제1권3호
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pp.104-108
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2003
A biologically inspired fuzzy multilayer perceptron is proposed in this paper. The proposed algorithm is established under consideration of biological neuronal structure as well as fuzzy logic operation. We applied this suggested learning algorithm to benchmark problem in neural network such as exclusive OR and 3-bit parity, and to digit image recognition problems. For the comparison between the existing and proposed neural networks, the convergence speed is measured. The result of our simulation indicates that the convergence speed of the proposed learning algorithm is much faster than that of conventional backpropagation algorithm. Furthermore, in the image recognition task, the recognition rate of our learning algorithm is higher than of conventional backpropagation algorithm.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제4권2호
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pp.109-113
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2002
Van de Vusse reactor is known as a highly nonlinear chemical process and has been considered by a number of researchers as a benchmark problem for nonlinear chemical process. Various identification methods for nonlinear system are also verified by applying these methods to Van de Vusse reactor. From the point of view of identification, only the Volterra kernel of second order has been obtained until now. In this paper, the authors show that Volterra kernels of nonlinear Van de Vusse reactor of up to 3rd order are obtained by use of M-sequence correlation method. A pseudo-random M-sequence is applied to Van de Vusse reactor as an input and its output is measured. Taking the crosscorrelation function between the input and the output, we obtain up to 3rd order Volterra kernels, which is the highest order Volterra kernel obtained until now for Van de Vusse reactor. Computer simulations show that when Van de Vusse chemical process is identified by use of up to 3rd order Volterra kernels, a good agreement is observed between the calculated output and the actual output.
A surface mount device (SMD) assembles electronic components on printed circuit boards (PCB). Since a component assembly process is a bottleneck process in a PCB assembly line, making an efficient SMD plan is critical in increasing the PCB assembly line productivity. Feeder assignment is an important part of the SMD plan optimization. In this paper, we propose a feeder re-assign improvement algorithm for a specific type of SMD machine with a piano type multi-head gantry. Computational results on some real-world benchmark data sets show the effectiveness of our proposed algorithm.
A theoretical model on shock-vortex interaction is investigated using a numerical technique to solve Navier-Stokes equations. The shock-vortex interaction generated by this model based on the classical Rankin vortex is precisely investigated for a benchmark problem: Dosanjh and Weeks experiment. In terms of shock dynamics, the interaction is categorized to three stages: shock distortion, shock split, and shock-shock interaction. The quadrupolar structure of the sound source produced by the interaction is far supported with the present model, and the difference between experiment and theoretical model is also discussed in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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