In this research, we propose an automatic knowledge acquisition and composite knowledge expression mechanism based on machine learning and relational database. Most of traditional approaches to develop a knowledge base and inference engine of expert systems were based on IF-THEN rules, AND-OR graph, Semantic networks, and Frame separately. However, there are some limitations such as automatic knowledge acquisition, complicate knowledge expression, expansibility of knowledge base, speed of inference, and hierarchies among rules. To overcome these limitations, many of researchers tried to develop an automatic knowledge acquisition, composite knowledge expression, and fast inference method. As a result, the adaptability of the expert systems was improved rapidly. Nonetheless, they didn't suggest a hybrid and generalized solution to support the entire process of development of expert systems. Our proposed mechanism has five advantages empirically. First, it could extract the specific domain knowledge from incomplete database based on machine learning algorithm. Second, this mechanism could reduce the number of rules efficiently according to the rule extraction mechanism used in machine learning. Third, our proposed mechanism could expand the knowledge base unlimitedly by using relational database. Fourth, the backward inference engine developed in this study, could manipulate the knowledge base stored in relational database rapidly. Therefore, the speed of inference is faster than traditional text -oriented inference mechanism. Fifth, our composite knowledge expression mechanism could reflect the traditional knowledge expression method such as IF-THEN rules, AND-OR graph, and Relationship matrix simultaneously. To validate the inference ability of our system, a real data set was adopted from a clinical diagnosis classifying the dermatology disease.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권7호
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pp.1749-1773
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2024
Recent advances in deep neural networks (DNNs) have greatly improved the accuracy and universality of various intelligent applications, at the expense of increasing model size and computational demand. Since the resources of end devices are often too limited to deploy a complete DNN model, offloading DNN inference tasks to cloud servers is a common approach to meet this gap. However, due to the limited bandwidth of WAN and the long distance between end devices and cloud servers, this approach may lead to significant data transmission latency. Therefore, device-edge collaborative inference has emerged as a promising paradigm to accelerate the execution of DNN inference tasks where DNN models are partitioned to be sequentially executed in both end devices and edge servers. Nevertheless, collaborative inference in heterogeneous edge environments with multiple edge servers, end devices and DNN tasks has been overlooked in previous research. To fill this gap, we investigate the optimization problem of collaborative inference in a heterogeneous system and propose a scheme CIS, i.e., collaborative inference scheme, which jointly combines DNN partition, task offloading and scheduling to reduce the average weighted inference latency. CIS decomposes the problem into three parts to achieve the optimal average weighted inference latency. In addition, we build a prototype that implements CIS and conducts extensive experiments to demonstrate the scheme's effectiveness and efficiency. Experiments show that CIS reduces 29% to 71% on the average weighted inference latency compared to the other four existing schemes.
An automatic speech recognition system is one of the popular research problems. There are many research groups working in this field for different language including Japanese. Japanese vowel recognition is one of important parts in the Japanese speech recognition system. The vowel classification system with the Mamdani fuzzy inference system was developed in this research. We tested our system on the blind test data set collected from one male native Japanese speaker and four male non-native Japanese speakers. All subjects in the blind test data set were not the same subjects in the training data set. We found out that the classification rate from the training data set is 95.0 %. In the speaker-independent experiments, the classification rate from the native speaker is around 70.0 %, whereas that from the non-native speakers is around 80.5 %.
In this paper, the Multi-FNNs(Fuzzy-Neural Networks) architecture is identified and optimized using HCM(Hard C-Means) clustering method and genetic algorithms. The proposed Multi-FNNs architecture uses simplified inference and linear inference as fuzzy inference method and error back propagation algorithm as learning rules. Here, HCM clustering method, which is carried out for the process data preprocessing of system modeling, is utilized to determine the structure of Multi-FNNs according to the divisions of input-output space using I/O process data. Also, the parameters of Multi-FNNs model such as apexes of membership function, learning rates and momentum coefficients are adjusted using genetic algorithms. An aggregate performance index with a weighting factor is used to achieve a sound balance between approximation and generalization abilities of the model. To evaluate the performance of the proposed model we use the time series data for gas furnace and the NOx emission process data of gas turbine power plant.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제15권3호
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pp.663-675
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2004
A battlefield simulation is the evaluation and analysis of the battlefield area, based on the data for terrain, climate, unit's maneuver and tactics basically required in battlefield simulation. Because it is difficult for the military authorities to collect all of the information perfectly for the reason of communication technology, jamming, and tactics, the military authorities need the future moving status for the target units by using acquired moving information. Therefore, we propose a moving object management system that concurrently provides domain reasoning function for the battlefield simulation. In order to implement the proposed system, we show the data modeling of the moving object for the battlefield simulation, and propose an inference engine using domain rule base and spatiotemporal operation. Also, we analyze the query response rate by inference function to verify domain reasoning of the implemented system.
시멘틱 웹은 현재의 웹의 한계에 대한 방성으로 등장하였고, W3C를 주축으로 OWL이라는 온돌로지 표준 기수(description) 언어를 권고하는 수준에까지 이르고 있다. 또한, OWL 데이터에 표현된 정보를 검색하기 위한 Jena, Jess, JTP와 같은 추론기들이 개발되고 있다. 하지만, 아쉽게도 현재까지는 OWL 데이터의 효율적인 저장 및 질의 처리 시스템은 찾아보기 힘들뿐만 아니라, 파일을 기반으로 처리되는 현재 추론기들의 실정상 대용량의 OWL 데이터를 처리하기에는 많은 제약을 가지고 있다. 따라서 온톨로지 상에서의 안정적인 정보 검색을 위해서는 온톨로지 데이터를 효율적으로 저장하고 검색하는 기법이 뒷받침되어야 한다. 이에 본 연구에서는 첫째로, OWL로 기술된 온톨로지 데이터를 데이터베이스에 변환하여 저장하고 데이터베이스 내에서 추론을 지원할 수 있는 모델을 제안하였고, 둘째로, 데이터베이스 시스템에 기반을 둔 OWL 저장 시스템을 설계 및 구현하였으면, 마지막으로, 제안한 시스템을 기존 추론기 시스템과의 성능 차이 실험 비교를 통해 분석하였다.
We present here the strategy of data integration for inference of genetic regulatory modules. First, we construct all possible combinations of regulators of genes using chromatin-immunoprecipitation(ChIP)-chip data. Second, hierarchical clustering method is employed to analyze mRNA expression profiles. Third, integration method is applied to both of the data. Finally, we construct a genetic regulatory module which is involved in the function of ribosomal protein synthesis.
As a part of the effort for improving the durability design based on a set of the deem-to-satisfy specifications, it is important and primary to quantitatively identify the environmental impact to a target reinforced concrete structure. In this work, an effort is made to quantitatively calculate the environmental affecting factor with using a fuzzy inference that it indicates the severity of environmental impact to the exposed reinforced concrete structure or member. This system is composed of input region, output region and rule base. For developing the fuzzy inference system surface chloride concentration{chloride), cyclic degree of wet and dry(CWD), relative humidity(RH) and temperature (TEMP) were selected as the input parameter to environmental affecting factor(EAF) of output parameter. The Rules in inference engine are generated from the engineering knowledge and intuition based on some international code of practises as well as various researcher's experimental data. The devised fuzzy inference system was verified comparing the inferred value with the investigation data, and proved to be validated. Thus it is anticipated that this system for quantifying EAF is certain to be considered into the starting point to develop the performance-based durability design considering the service life of structure.
A new design methology is proposed to identify the structure and parameters of fuzzy model using PNN and a fuzzy inference method. The PNN is the extended structure of the GMDH(Group Method of Data Handling), and uses several types of polynomials such as linear, quadratic and cubic besides the biquadratic polynomial used in the GMDH. The FPNN(Fuzzy Polynomial Neural Networks) algorithm uses PNN(Polynomial Neural networks) structure and a fuzzy inference method. In the fuzzy inference method, the simplified and regression polynomial inference methods are used. Here a regression polynomial inference is based on consequence of fuzzy rules with a polynomial equations such as linear, quadratic and cubic equation. Each node of the FPNN is defined as fuzzy rules and its structure is a kind of neuro-fuzzy architecture. In this paper, we will consider a model that combines the advantage of both FPNN and PNN. Also we use the training and testing data set to obtain a balance between the approximation and generalization of process model. Several numerical examples are used to evaluate the performance of the our proposed model.
In this paper, the FPNN(Fuzzy Polynomial Neural Networks) algorithm with multi-layer fuzzy inference structure is proposed for the model identification of a complex nonlinear system. The FPNN structure is generated from the mutual combination of PNN (Polynomial Neural Network) structure and fuzzy inference method. The PNN extended from the GMDH(Group Method of Data Handling) uses several types of polynomials such as linear, quadratic and modifled quadratic besides the biquadratic polynomial used in the GMDH. In the fuzzy inference method, simplified and regression polynomial inference method which is based on the consequence of fuzzy rule expressed with a polynomial such as linear, quadratic and modified quadratic equation are used Each node of the FPNN is defined as a fuzzy rule and its structure is a kind of fuzzy-neural networks. Gas furnace data used to evaluate the performance of our proposed model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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