KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.12
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pp.5765-5781
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2018
Extreme learning machine (ELM) is emerging as a powerful machine learning method in a variety of application scenarios due to its promising advantages of high accuracy, fast learning speed and easy of implementation. However, how to select the optimal hidden layer of ELM is still an open question in the ELM community. Basically, the number of hidden layer nodes is a sensitive hyperparameter that significantly affects the performance of ELM. To address this challenging problem, we propose to adopt multiple kernel learning (MKL) to design a multi-hidden-layer-kernel ELM (MHLK-ELM). Specifically, we first integrate kernel functions with random feature mapping of ELM to design a hidden-layer-kernel ELM (HLK-ELM), which serves as the base of MHLK-ELM. Then, we utilize the MKL method to propose two versions of MHLK-ELMs, called sparse and non-sparse MHLK-ELMs. Both two types of MHLK-ELMs can effectively find out the optimal linear combination of multiple HLK-ELMs for different classification and regression problems. Experimental results on seven data sets, among which three data sets are relevant to classification and four ones are relevant to regression, demonstrate that the proposed MHLK-ELM achieves superior performance compared with conventional ELM and basic HLK-ELM.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.17
no.6
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pp.807-812
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2007
Recently, Extreme learning machine(ELM), a novel learning algorithm which is much faster than conventional gradient-based learning algorithm, was proposed for single-hidden-layer feedforward neural networks. The initial input weights and hidden biases of ELM are usually randomly chosen, and the output weights are analytically determined by using Moore-Penrose(MP) generalized inverse. But it has the difficulties to choose initial input weights and hidden biases. In this paper, an advanced method using the bacterial foraging algorithm to adjust the input weights and hidden biases is proposed. Experiment at results show that this method can achieve better performance for problems having higher dimension than others.
An extreme learning machine (ELM) is a recently proposed learning algorithm for a single-layer feed forward neural network. In this paper we studied the ensemble of ELM by using a bagging algorithm for facial expression recognition (FER). Facial expression analysis is widely used in the behavior interpretation of emotions, for cognitive science, and social interactions. This paper presents a method for FER based on the histogram of orientation gradient (HOG) features using an ELM ensemble. First, the HOG features were extracted from the face image by dividing it into a number of small cells. A bagging algorithm was then used to construct many different bags of training data and each of them was trained by using separate ELMs. To recognize the expression of the input face image, HOG features were fed to each trained ELM and the results were combined by using a majority voting scheme. The ELM ensemble using bagging improves the generalized capability of the network significantly. The two available datasets (JAFFE and CK+) of facial expressions were used to evaluate the performance of the proposed classification system. Even the performance of individual ELM was smaller and the ELM ensemble using a bagging algorithm improved the recognition performance significantly.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.7
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pp.1324-1330
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2007
In this paper, we propose pattern recognition algorithm for activities of daily living by adopting extreme learning machine based on single layer feedforward networks(SLFNs) to the signal from bidirectional accelerometer. For activity classification, 20 persons are participated and we acquire 6, types of signals at standing, walking, running, sitting, lying, and falling. Then, we design input vector using reduced model for ELM input. In ELM classification results, we can find accuracy change by increasing the number of hidden neurons. As a result, we find the accuracy is increased by increasing the number of hidden neuron. ELM is able to classify more than 80 % accuracy for experimental data set when the number of hidden is more than 20.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.2
no.6
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pp.323-331
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2013
An extreme learning machine (ELM) is an efficient learning algorithm that is based on the generalized single, hidden-layer feed-forward networks (SLFNs), which perform well in classification applications. Many studies have demonstrated its superiority over the existing classical algorithms: support vector machine (SVM) and BP neural network. This paper presents a novel face recognition approach based on a multi-class project extreme learning machine (MPELM) classifier and 2D Gabor transform. First, all face image features were extracted using 2D Gabor filters, and the MPELM classifier was used to determine the final face classification. Two well-known face databases (CMU-PIE and ORL) were used to evaluate the performance. The experimental results showed that the MPELM-based method outperformed the ELM-based method as well as other methods.
Hepatitis is a major public health problem all around the world. This paper proposes an automatic disease diagnosis system for hepatitis based on Genetic Algorithm (GA) Wavelet Kernel (WK) Extreme Learning Machines (ELM). The classifier used in this paper is single layer neural network (SLNN) and it is trained by ELM learning method. The hepatitis disease datasets are obtained from UCI machine learning database. In Wavelet Kernel Extreme Learning Machine (WK-ELM) structure, there are three adjustable parameters of wavelet kernel. These parameters and the numbers of hidden neurons play a major role in the performance of ELM. Therefore, values of these parameters and numbers of hidden neurons should be tuned carefully based on the solved problem. In this study, the optimum values of these parameters and the numbers of hidden neurons of ELM were obtained by using Genetic Algorithm (GA). The performance of proposed GA-WK-ELM method is evaluated using statical methods such as classification accuracy, sensitivity and specivity analysis and ROC curves. The results of the proposed GA-WK-ELM method are compared with the results of the previous hepatitis disease studies using same database as well as different database. When previous studies are investigated, it is clearly seen that the high classification accuracies have been obtained in case of reducing the feature vector to low dimension. However, proposed GA-WK-ELM method gives satisfactory results without reducing the feature vector. The calculated highest classification accuracy of proposed GA-WK-ELM method is found as 96.642 %.
In this paper, we improve the performance of cardiac disorder classification by continuous heart sound signals using automatic segmentation and extreme learning machine (ELM). The accuracy of the conventional cardiac disorder classification systems degrades because murmurs and click sounds contained in the abnormal heart sound signals cause incorrect or missing starting points of the first (S1) and the second heart pulses (S2) in the automatic segmentation stage, In order to reduce the performance degradation due to segmentation errors, we find the positions of the S1 and S2 pulses, modify them using the time difference of S1 or S2, and extract a single period of heart sound signals. We then obtain a feature vector consisting of the mel-scaled filter bank energy coefficients and the envelope of uniform-sized sub-segments from the single-period heart sound signals. To classify the heart disorders, we use ELM with a single hidden layer. In cardiac disorder classification experiments with 9 cardiac disorder categories, the proposed method shows the classification accuracy of 81.6% and achieves the highest classification accuracy among ELM, multi-layer perceptron (MLP), support vector machine (SVM), and hidden Markov model (HMM).
A novel hybrid extreme machine learning-multiverse optimizer (ELM-MVO) framework is proposed to predict the liquefaction phenomenon in seismically excited tunnel lining inside the sand lens. The MVO is applied to optimize the input weights and biases of the ELM algorithm to improve its efficiency. The tunnel located inside the liquefied sand lens is also evaluated under various near- and far-field earthquakes. The results demonstrate the superiority of the proposed method to predict the liquefaction event against the conventional extreme machine learning (ELM) and artificial neural network (ANN) algorithms. The outcomes also indicate that the possibility of liquefaction in sand lenses under far-field seismic excitations is much less than the near-field excitations, even with a small magnitude. Hence, tunnels designed in geographical areas where seismic excitations are more likely to be generated in the near area should be specially prepared. The sand lens around the tunnel also has larger settlements due to liquefaction.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.16
no.2
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pp.125-130
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2016
The proposal of this study is a fast version of the conventional extreme learning machine (ELM), called pseudoinverse matrix decomposition based incremental ELM (PDI-ELM). One of the main problems in ELM is to determine the number of hidden nodes. In this study, the number of hidden nodes is automatically determined. The proposed model is an incremental version of ELM which adds neurons with the goal of minimization the error of the ELM network. To speed up the model the information of pseudoinverse from previous step is taken into account in the current iteration. To show the ability of the PDI-ELM, it is applied to few benchmark classification datasets in the University of California Irvine (UCI) repository. Compared to ELM learner and two other versions of incremental ELM, the proposed PDI-ELM is faster.
An improved sample balanced genetic algorithm and Extreme Learning Machine (iSBGA-ELM) was designed for accurate diagnosis of Alzheimer disease (AD) and identification of biomarkers associated with AD in this paper. The proposed AD diagnosis approach uses a set of magnetic resonance imaging scans in Open Access Series of Imaging Studies (OASIS) public database to build an efficient AD classifier. The approach contains two steps: "voxels selection" based on an iSBGA and "AD classification" based on the ELM. In the first step, the proposed iSBGA searches for a robust subset of voxels with promising properties for further AD diagnosis. The robust subset of voxels chosen by iSBGA is then used to build an AD classifier based on the ELM. A robust subset of voxels keeps a high generalization performance of AD classification in various scenarios and highlights the importance of the chosen voxels for AD research. The AD classifier with maximum classification accuracy is created using an optimal subset of robust voxels. It represents the final AD diagnosis approach. Experiments with the proposed iSBGA-ELM using OASIS data set showed an average testing accuracy of 87%. Experiments clearly indicated the proposed iSBGA-ELM was efficient for AD diagnosis. It showed improvements over existing techniques.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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