Kim, Dong-Kyun;Jeong, Kwang-Seuk;McKay, Robert Ian (Bob);Chon, Tae-Soo;Kim, Hyun-Woo;Joo, Gea-Jae
Journal of Ecology and Environment
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제33권4호
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pp.275-288
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2010
Ecological modeling faces some unique problems in dealing with complex environment-organism relationships, making it one of the toughest domains that might be encountered by a modeler. Newer technologies and ecosystem modeling paradigms have recently been proposed, all as part of a broader effort to reduce the uncertainty in models arising from qualitative and quantitative imperfections in the ecological data. In this paper, evolutionary computation modeling approaches are introduced and proposed as useful modeling tools for ecosystems. The results of our case study support the applicability of an algal predictive model constructed via genetic programming. In conclusion, we propose that evolutionary computation may constitute a powerful tool for the modeling of highly complex objects, such as river ecosystems.
생체 공학이나 신경생리학, 로봇공학에서는 인간의 2족 보행 메커니즘을 알아내는 것이 중요한 연구과제이며 그에 대한 연구 성과는 재활도구나 컴퓨터 애니메이션 및 인간형 로봇과 같은 다양한 응용분야에 있어서의 기초 기술로서 제공되어질 것을 기대하고 있다. 반면에 인간의 2보행 운동은 신경계와 역학계에 의한 복잡한 상호작용으로, 그 실현 메커니즘에 있어 신경계의 구체적인 제어방법에 관해서는 그 복잡성 때문에 아직 많은 부분이 불명확하게 남겨져 있다. 따라서 전문가에 의한, 매번 시행착오를 통해 신경계의 상세한 설계를 할 필요가 있다. 이 논문은 유전자 프로그래밍을 이용하여 신경계의 구조와 Parameter를 자동적으로 최적화하는 모델을 제안하고 시뮬레이션을 통해 타당성을 확인하였다.
캐릭터 애니메이션의 가장 중요한 목표는 효율적으로 캐릭터의 동작을 제어하는 것이다. 지금까지 인간 보행 애니메이션을 위한 많은 기법들이 제안되었고, 파라미터 보간이나 동작 데이터 매핑 을 사용하여 지친 걸음이나 활기찬 걸음과 같은 보행의 감정을 표현하는 기법도 제안되었다. 본 논문은 하나의 다리를 가진 평면 뜀뛰기 모델에 기반한 인간 주행 모델을 제시한다. 본 논문의 기법은 동작 최적화를 위해 유전자 프로그래밍을 사용하며 다양한 캐릭터 모델에 쉽게 적용될 수 있다. 본 논문은 에너지 최소화 기법을 확장하여 감정 표현을 위한 파라미터 설정에 따라 다양한 동작을 생성할 수 있도록 한다.
In this study, four widely accepted and used variants of Evolution Strategies (ES) are adapted and applied to the output-error state-space identification problem. The selection of ES is justified by prior strong indication of superior performance to similar problems, over alternatives like Genetic Algorithms (GA) or Evolutionary Programming (EP). The ES variants that are being tested are (i) the (1+1)-ES, (ii) the $({\mu}/{\rho}+{\lambda})-{\sigma}$-SA-ES, (iii) the $({\mu}_I,{\lambda})-{\sigma}$-SA-ES, and (iv) the (${\mu}_w,{\lambda}$)-CMA-ES. The study is based on a six-degree-of-freedom (DOF) structural model of a shear building that is characterized by light damping (up to 5%). The envisaged analysis is taking place through Monte Carlo experiments under two different excitation types (stationary / non-stationary) and the applied ES are assessed in terms of (i) accurate modal parameters extraction, (ii) statistical consistency, (iii) performance under noise-corrupted data, and (iv) performance under non-stationary data. The results of this suggest that ES are indeed competitive alternatives in the non-linear state-space estimation problem and deserve further attention.
A design method of a Multiple Tuned Mass Damper (MTMD) system is presented for wind induced vibration control of a cable-supported roof structure. Modal contribution analysis is carried out to determine the dominating modes of the structure for the MTMD design. Two MTMD systems are developed for two most dominating modes. Each MTMD system is composed of multiple TMDs with small masses spread at multiple locations with large responses in the corresponding mode. Frequencies of TMDs are distributed uniformly within a range around the dominating frequencies of the roof structure to enhance the robustness of the MTMD system against uncertainties of structural frequencies. Parameter optimizations are carried out by minimizing objective functions regarding the structural responses, TMD strokes, robustness and mass cost. Two optimization approaches are used: Single Objective Approach (SOA) using Sequential Quadratic Programming (SQP) with multi-start method and Multi-Objective Approach (MOA) using Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II). The computation efficiency of the MOA is found to be superior to the SOA with consistent optimization results. A Pareto optimal front is obtained regarding the control performance and the total weight of the TMDs, from which several specific design options are proposed. The final design may be selected based on the Pareto optimal front and other engineering factors.
We have developed a method to build time series prediction models by Genetic Programming (GP). Our proposed CP includes two new techniques. One is the parameter optimization algorithm, and the other is the new mutation operator. In this paper, the sunspot prediction experiment by our proposed CP was performed. The sunspot prediction is good benchmark, because many researchers have predicted them with various kinds of models. We make three experiments. The first is to compare our proposed method with the conventional methods. The second is to investigate about the relation between a model-building period and prediction precision. In the first and the second experiments, the long-term data of annual sunspots are used. The third is to try the prediction using monthly sunspots. The annual sunspots are a mean of the monthly sunspots. The behaviors of the monthly sunspot cycles in tile annual sunspot data become invisible. In the long-term data of the monthly sunspots, the behavior appears and is complicated. We estimate that the monthly sunspot prediction is more difficult than the annual sunspot prediction. The usefulness of our method in time series prediction is verified by these experiments.
Proportional.Integral.Derivative control schemes continue to provide the simplest and effective solutions to most of the control engineering applications today. However PID controller is poorly tuned in practice with most of the tuning done manually which is difficult and time consuming. This research comes up with a soft computing approach involving Genetic Algorithm, Evolutionary Programming, and Particle Swarm Optimization and Ant colony optimization. The proposed algorithm is used to tune the PID parameters and its performance has been compared with the conventional methods like Ziegler Nichols and Lambda method. The results obtained reflect that use of heuristic algorithm based controller improves the performance of process in terms of time domain specifications, set point tracking, and regulatory changes and also provides an optimum stability. This research addresses comparison of tuning of the PID controller using soft computing techniques on Machine Direction of basics weight control in pulp and paper industry. Compared to other conventional PID tuning methods, the result shows that better performance can be achieved with the soft computing based tuning method. The ability of the designed controller, in terms of tracking set point, is also compared and simulation results are shown.
The performance of precast concrete structures is greatly influenced by the behaviour of beam-to-column connections. A single connection may be required to transfer several loads simultaneously so each one of those loads must be considered in the design. A good connection combines practicality and economy, which requires an understanding of several factors; including strength, serviceability, erection and economics. This research work focuses on the performance aspect of a specific type of beam-to-column connection using partly hidden corbel in precast concrete structures. In this study, the results of experimental assessment of the proposed beam-to-column connection in precast concrete frames was used. The purpose of this research is to develop and apply the Extreme Learning Machine (ELM) for moment-rotation prediction of precast beam-to-column connections. The ELM results are compared with genetic programming (GP) and artificial neural network (ANN). The reliability of the computational models was accessed based on simulation results and using several statistical indicators.
Fragmenting the rock mass is considered as the most important work in open-pit mines. Ground vibration is the most hazardous issue of blasting which can cause critical damage to the surrounding structures. This paper focuses on developing an explicit model to predict the ground vibration through an multi objective evolutionary polynomial regression (MOGA-EPR). To this end, a database including 79 sets of data related to a quarry site in Malaysia were used. In addition, a gene expression programming (GEP) model and several empirical equations were employed to predict ground vibration, and their performances were then compared with the MOGA-EPR model using the mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), mean (𝜇), standard deviation of the mean (𝜎), coefficient of determination (R2) and a20-index. Comparing the results, it was found that the MOGA-EPR model predicted the ground vibration more precisely than the GEP model and the empirical equations, where the MOGA-EPR scored lower MAE and RMSE, 𝜇 and 𝜎 closer to the optimum value, and higher R2 and a20-index. Accordingly, the proposed MOGA-EPR model can be introduced as a useful method to predict ground vibration and has the capacity to be generalized to predict other blasting effects.
Hossein Hasanvand;Tohid Pourrostam;Javad Majrouhi Sardroud;Mohammad Hasan Ramasht
Structural Engineering and Mechanics
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제87권1호
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pp.19-28
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2023
This paper describes the experimental investigation of steel pallet rack beam-to-column connec-tions. Total behavior of moment-rotation (M-φ) curve and the effect of particular characteristics on the behavior of connection were studied and the associated load strain relationship and corre-sponding failure modes are presented. In this respect, an estimation of SPRBCCs moment and rotation are highly recommended in early stages of design and construction. In this study, a new approach based on Support Vector Machines (SVMs) coupled with discrete wavelet transform (DWT) is designed and adapted to estimate SPRBCCs moment and rotation according to four input parameters (column thickness, depth of connector and load, beam depth,). Results of SVM-WAVELET model was compared with genetic programming (GP) and artificial neural networks (ANNs) models. Following the results, SVM-WAVELET algorithm is helpful in order to enhance the accuracy compared to GP and ANN. It was conclusively observed that application of SVM-WAVELET is especially promising as an alternative approach to estimate the SPRBCCs moment and rotation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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