Federated learning has garnered attention as an efficient method for training machine learning models in a distributed environment while maintaining data privacy and security. This study proposes a novel FedRFBagging algorithm to optimize the performance of random forest models in such federated learning environments. By dynamically adjusting the trees of local random forest models based on client-specific data characteristics, the proposed approach reduces communication costs and achieves high prediction accuracy even in environments with numerous clients. This method adapts to various data conditions, significantly enhancing model stability and training speed. While random forest models consist of multiple decision trees, transmitting all trees to the server in a federated learning environment results in exponentially increasing communication overhead, making their use impractical. Additionally, differences in data distribution among clients can lead to quality imbalances in the trees. To address this, the FedRFBagging algorithm selects only the highest-performing trees from each client for transmission to the server, which then reselects trees based on impurity values to construct the optimal global model. This reduces communication overhead and maintains high prediction performance across diverse data distributions. Although the global model reflects data from various clients, the data characteristics of each client may differ. To compensate for this, clients further train additional trees on the global model to perform local optimizations tailored to their data. This improves the overall model's prediction accuracy and adapts to changing data distributions. Our study demonstrates that the FedRFBagging algorithm effectively addresses the communication cost and performance issues associated with random forest models in federated learning environments, suggesting its applicability in such settings.
Propagation rates ($U_{edge}$) of various premixed, twin edge-flames were measured as a function of global strain rate ($\sigma$), mixture strength, and Lewis number (Le). Using a counterflow slot-jet burner with electrical heaters at each end, both advancing (positive $U_{edge}$) and retreating (negative $U_{edge}$) edge-flames can be studied as they propagate along the long dimension of the burner. Experimental results are presented for premixed methane/air twin flames in terms of the effects of $\sigma$ on $U_{edge}$. Both low-$\sigma$ and high-$\sigma$ extinction limits were discovered for all mixtures tested. As a result, the domain of edge-flame stability was obtained in terms of heat loss factor and normalized flame thickness, and comparison with the numerical result of other researchers was also made. For low ($CH_4/O_2/CO_2$) and high ($C_3H_8$/air) Lewis number cases, propagation rates clearly show a strong dependence on Le.
Axially compressed circular cylinders repeat symmetry-breaking bifurcation in the postbuckling region. There exist stable equilibria with all symmetry broken in the buckled configuration, and the minimum postbuckling strength is attained at the deep bottom of closely spaced equilibrium branches. The load level corresponding to such postbuckling stable solutions is usually much lower than the initial buckling load and may serve as a strength limit in shell stability design. The primary concern in the present paper is to compute these possible postbuckling stable solutions at the deep bottom of the postbuckling region. Two computational approaches are used for this purpose. One is the application of individual procedures in computational bifurcation theory. Path-tracing, pinpointing bifurcation points and (local) branch-switching are all applied to follow carefully the postbuckling branches with the decreasing load in order to attain the target at the bottom of the postbuckling region. The buckled shell configuration loses its symmetry stepwise after each (local) branch-switching procedure. The other is to introduce the idea of path jumping (namely, generalized global branch-switching) with static imperfection. The static response of the cylinder under two-parameter loading is computed to enable a direct access to postbuckling equilibria from the prebuckling state. In the numerical example of an elastic perfect circular cylinder, stable postbuckling solutions are computed in these two approaches. It is demonstrated that a direct path jump from the undeformed state to postbuckling stable equilibria is possible for an appropriate choice of static perturbations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.9
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pp.764-775
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2002
A kinematic and dynamic optimal design of a new parallel-type rolling mill based upon Stewart platform manipulator is investigated. To provide sufficient degrees-of-freedom in the rolling process and the structural stability of each stand, a parallel manipulator with six legs is considered. The objective of this new parallel-type rolling mill is to permit an integrated control of the strip thickness, strip shape, pair crossing angle, uniform wear of the rolls, and tension of the strip. By splitting the weighted Jacobian matrices Into two parts, the linear velocity, angular velocity, force, and moment transmissivities are analyzed. A manipulability measure, the ratio of the manipulability ellipsoid volume and the condition number of a split Jacobian matrix, is defined. Two kinematic parameters, the radius of the base and the angle between two neighboring Joints, are optimally designed by maximizing the global manipulability measure in the entire workspace. The maximum force needed in the hydraulic actuator is also calculated using the structure determined through the kinematic analysis and the Plucker coordinates. Simulation results are provided.
Park, Geo-Dong;Jeon, Wan-Su;Kim, Jong-Hwa;Lee, Man-Hyeong
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.2
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pp.149-155
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1997
본 논문에서는 비선형 시변 시스템을 제어할 경우 제어시스템의 안정성을 보장하고 성능을 향상시키기 위한 새로운 적응제어 구조를 전개하였다. 주어진 플랜트가 선형 시불변이라는 가정하에 표준 기준 모델 적응제어기가 적용될 경우 발생되는 출력오차는 플랜트의 비선형 시변특성으로 인하여 점근적으로 0에 수렴되지 않는다. 이때 미지의 출력오차를 점근적으로 0에 수렴시키는 방법으로 퍼지보상기를 사용하였으며 결과적으로 플랜트의 비선형 시변 특성을 보상하는 효과를 얻을 수 있었다. 퍼지 보상기로는 출력오차등의 조건에 따라 이득이 변하는 퍼지 PID 보상기를 도입하여 안정하게 설계되도록 노력하였다. 또한 출력오차를 점근적으로 0에 수렴시키는 것은 표준 기준 모델 적응제어기 내부의 모든 파라미터와 신호가 유한하게 됨을 의미하기 때문에, 제어시스템 전체의 안정도를 보장할 뿐만 아니라 결과적으로 과도응답 성능을 향상시킬 수 있게 되었다. 몇가지 예제를 대상으로 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석함으로써 비선형 시변 시스템을 제어할 경우 본 논문에서 전개된 새로운 적응제어 구조의 타당성을 확인하였다.
Park, Seong-Byeong;Yoon, Je-Seong;Jang, Soon-Min;Lee, Kyung-Hee;Shin, Seok-Min
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.33
no.3
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pp.848-854
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2012
We have studied the oligomerization of a fibril-forming segment of ${\alpha}$-Synulcein using a replica exchange molecular dynamics (REMD) simulation. The simulation was performed with trimers and tetramers of a 12 amino acid residue stretch (residues 71-82) of ${\alpha}$-Synulcein. From extensive REMD simulations, we observed the spontaneous formation of both trimer and tetramer, demonstrating the self-aggregating and fibril-forming properties of the peptides. Secondary structure profile and clustering analysis illustrated that antiparallel ${\beta}$-sheet structures are major species corresponding to the global free energy minimum. As the size of the oligomer increases from a dimer to a tetramer, conformational stability is increased. We examined the evolution of simple order parameters and their free energy profiles to identify the process of aggregation. It was found that the degree of aggregation increased as time passed. Tetramer formation was slower than trimer formation and a transition in order parameters was observed, indicating the full development of tetramer conformation which is more stable than that of the trimer. The shape of free energy surface and change of order parameter distributions indicate that the oligomer formation follows a dock-and-lock process.
Seo, Chang-Seob;Kim, Jung-Hoon;Kim, Seong-Sil;Lim, Soon-Hee;Shin, Hyeun-Kyoo
Korean Journal of Pharmacognosy
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v.44
no.2
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pp.200-208
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2013
The aim of this study was to evaluate the shelf-life of Bojungikgi-tang (Buzhongyiqi-tang in Chinese) by long-term storage test. Experiments were performed to evaluate the stability such as the selected physicochemical, pH, identification, heavy metal, microbiological experiment, and amount of marker compounds under a long-term storage test of Bojungikgi-tang decoction. The significant change was not showed in pH, heavy metal, microbiological, and identification test based on long-term storage test. Furthermore, the HPLC analysis was performed for the determinations of liquiritin, glycyrrhizin, nodakenin, and hesperidin in Bojungikgi-tang by long-term storage test. We were calculated shelf-life of Bojungikgi-tang decoction based on the amount change of four constituents. Consequently, Shelf-life by four compounds at room temperature was predicted 23 month. The suggested shelf-life would be helpful on the storage and distribution of herbal medicine.
This paper focuses on the engineering properties of Bentonite-Cement-Sodium silicate (BCS) grout, which was prepared by partially replacing the ordinary Portland cement in Cement-Sodium silicate grout with lithium bentonite (Li-bent) and sodium bentonite (Na-bent), respectively. The effect of different Water-to-Solid ratio (W/S) and various replacement percentages of bentonite on the apparent viscosity, bleeding, setting time, and early compressive strength of BCS grout were investigated. The XRD method was used to detect its hydration products. The results showed that both bentonites played a positive role in the stability of BCS grout, increased its apparent viscosity. Na-bent prolonged the setting time of BCS, while 5% of Li-bent shortened the setting time of BCS. The XRD analysis indicated that the hydration products between the mixture containing Na-bent and Li-bent did not differ much. Using bentonite as supplementary cementitious material (SCM) to replace partial cement is a promising way to cut down on carbon dioxide emissions and to produce low-cost, eco-friendly, non-toxic, and water-resistant grout. In addition, Li-bent was superior to Na-bent in improving the strength and the thickening of BCS grouts.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.2
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pp.564-582
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2015
This paper proposes a novel swarm intelligence optimization method which integrates bacterial foraging optimization (BFO) with quantum computing, called quantum bacterial foraging optimization (QBFO) algorithm. In QBFO, a multi-qubit which can represent a linear superposition of states in search space probabilistically is used to represent a bacterium, so that the quantum bacteria representation has a better characteristic of population diversity. A quantum rotation gate is designed to simulate the chemotactic step for the sake of driving the bacteria toward better solutions. Several tests are conducted based on benchmark functions including multi-peak function to evaluate optimization performance of the proposed algorithm. Numerical results show that the proposed QBFO has more powerful properties in terms of convergence rate, stability and the ability of searching for the global optimal solution than the original BFO and quantum genetic algorithm. Furthermore, we examine the employment of our proposed QBFO for cognitive radio spectrum allocation. The results indicate that the proposed QBFO based spectrum allocation scheme achieves high efficiency of spectrum usage and improves the transmission performance of secondary users, as compared to color sensitive graph coloring algorithm and quantum genetic algorithm.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.3
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pp.285-295
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2016
A contact strip shape of a high speed train pantograph system was optimized with CFD to increase the aerodynamic performance and stability of contact force, and the results were validated by a wind tunnel test. For design of the optimal contact strip shape, a Kriging model and genetic algorithm were used to ensure the global search of the optimal point and reduce the computational cost. To enhance the performance and robustness of the contact strip for high speed pantograph, the drag coefficient and the fluctuation of the lift coefficient along the angle of attack were selected as design objectives. Aerodynamic forces were measured by a load cell and HWA (Hot Wire Anemometer) was used to measure the Strouhal number of wake flow. PIV (Particle Image Velocimetry) was adopted to visualize the flow fields. The optimized contact strip shape was shown a lower drag with smaller fluctuation of vertical lift force than the general shaped contact strip. And the acoustic noise source strength of the optimized contact strip was also reduced. Finally, the reduction amount of drag and noise was assessed when the optimized contact strip was applied to three dimensional pantograph system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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