Linearization of transducer characteristic plays a vital role in electronic instrumentation because all transducers have outputs nonlinearly related to the physical variables they sense. If the transducer output is nonlinear, it will produce a whole assortment of problems. Transducers rarely possess a perfectly linear transfer characteristic, but always have some degree of non-linearity over their range of operation. Attempts have been made by many researchers to increase the range of linearity of transducers. This paper presents a method to compensate nonlinearity of Linear Variable Displacement Transducer (LVDT) based on Extreme Learning Machine (ELM) method, Differential Evolution (DE) algorithm and Artificial Neural Network (ANN) trained by Genetic Algorithm (GA). Because of the mechanism structure, LVDT often exhibit inherent nonlinear input-output characteristics. The best approximation capability of optimized ANN technique is beneficial to this. The use of this proposed method is demonstrated through computer simulation with the experimental data of two different LVDTs. The results reveal that the proposed method compensated the presence of nonlinearity in the displacement transducer with very low training time, lowest Mean Square Error (MSE) value and better linearity. This research work involves less computational complexity and it behaves a good performance for nonlinearity compensation for LVDT and has good application prospect.
In this paper, we propose a neural network processor architecture with on-chip learning and with reconfigurability according to the data dependencies of the algorithm applied. For the neural network model applied, the proposed architecture can be configured into either SIMD or SRA(Systolic Ring Array) without my changing of on-chip configuration so as to obtain a high throughput. However, changing of system configuration can be controlled by user program. To process activation function, which needs amount of cycles to get its value, we design it by using PWL(Piece-Wise Linear) function approximation method. This unit has only single latency and the processing ability of non-linear function such as sigmoid gaussian function etc. And we verified the processing mechanism with EBP(Error Back-Propagation) model.
In this study, we sought to compare and evaluate the accuracy and predictive performance of machine learning algorithms for estimating the growth of individual Larix kaempferi trees in Gangwon Province, Korea. We employed linear regression, random forest, XGBoost, and LightGBM algorithms to predict tree growth using monitoring data organized based on different thinning intensities. Furthermore, we compared and evaluated the goodness-of-fit of these models using metrics such as the coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), and root mean square error (RMSE). The results revealed that XGBoost provided the highest goodness-of-fit, with an R2 value of 0.62 across all thinning intensities, while also yielding the lowest values for MAE and RMSE, thereby indicating the best model fit. When predicting the growth volume of individual trees after 3 years using the XGBoost model, the agreement was exceptionally high, reaching approximately 97% for all stand sites in accordance with the different thinning intensities. Notably, in non-thinned plots, the predicted volumes were approximately 2.1 m3 lower than the actual volumes; however, the agreement remained highly accurate at approximately 99.5%. These findings will contribute to the development of growth prediction models for individual trees using machine learning algorithms.
In recent environment of dynamic management, there is growing recognition that information and knowledge management systems are essential for efficient/effective decision making by CEO. To cope with this situation, we suggest the Data-Miming scheme as a key component of integrated information and knowledge management system. The proposed system measures business performance by considering both VA(Value-Added), which represents stakeholder’s point of view and EVA (Economic Value-Added), which represents shareholder’s point of view. To mine the new information & Knowledge discovery, we applied the improved genetic algorithms that consider predictability, understandability (lucidity) and reasonability factors simultaneously, we use a linear combination model for GAs learning structure. Although this model’s predictability will be more decreased than non-linear model, this model can increase the knowledge’s understandability that is meaning of induced values. Moreover, we introduce a random variable scheme based on normal distribution for initial chromosomes in GAs, so we can expect to increase the knowledge’s reasonability that is degree of expert’s acceptability. the random variable scheme based on normal distribution uses statistical correlation/determination coefficient that is calculated with training data. To demonstrate the performance of the system, we conducted a case study using financial data of Korean automobile industry over 16 years from 1981 to 1996, which is taken from database of KISFAS (Korea Investors Services Financial Analysis System).
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.6
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pp.1045-1057
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2022
Recently, the National Institute of Standards and Technology (NIST) announced four cryptographic algorithms as a standard candidates of Post-Quantum Cryptography (PQC). In this paper, we show that private key can be exposed by a non-profiling-based power analysis attack such as Correlation Power Analysis (CPA) and Differential Deep Learning Analysis (DDLA) on CRYSTALS-KYBER algorithm, which is decided as a standard in the PKE/KEM field. As a result of experiments, it was successful in recovering the linear polynomial coefficient of the private key. Furthermore, the private key can be sufficiently recovered with a 13.0 Normalized Maximum Margin (NMM) value when Hamming Weight of intermediate values is used as a label in DDLA. In addition, these non-profiling attacks can be prevented by applying countermeasures that randomly divides the ciphertext during the decryption process and randomizes the starting point of the coefficient-wise multiplication operation.
The loss of cable tension for civil infrastructure reduces structural bearing capacity and causes harmful deformation of structures. Currently, most of the structural health monitoring (SHM) approaches for cables rely on contact transducers. This paper proposes a cable tension identification technology using percussion sound, which provides a fast determination of steel cable tension without physical contact between cables and sensors. Notably, inspired by the concept of tensioning strings for piano tuning, this proposed technology predicts cable tension value by deep learning assisted classification of "percussion" sound from tapping a steel cable. To simulate the non-linear mapping of human ears to sound and to better quantify the minor changes in the high-frequency bands of the sound spectrum generated by percussions, Mel-frequency cepstral coefficients (MFCCs) were extracted as acoustic features to train the deep learning network. A convolutional neural network (CNN) with four convolutional layers and two global pooling layers was employed to identify the cable tension in a certain designed range. Moreover, theoretical and finite element methods (FEM) were conducted to prove the feasibility of the proposed technology. Finally, the identification performance of the proposed technology was experimentally investigated. Overall, results show that the proposed percussion-based technology has great potentials for estimating cable tension for in-situ structural safety assessment.
Deep neural networks are an approximation method that approximates an arbitrary function to a linear model and then repeats additional approximation using a nonlinear active function. In this process, the method of evaluating the performance of approximation uses the loss function. Existing in-depth learning methods implement approximation that takes into account loss functions in the linear approximation process, but non-linear approximation phases that use active functions use non-linear transformation that is not related to reduction of loss functions of loss. This study proposes parametric activation functions that introduce scale parameters that can change the scale of activation functions and location parameters that can change the location of activation functions. By introducing parametric activation functions based on scale and location parameters, the performance of nonlinear approximation using activation functions can be improved. The scale and location parameters in each hidden layer can improve the performance of the deep neural network by determining parameters that minimize the loss function value through the learning process using the primary differential coefficient of the loss function for the parameters in the backpropagation. Through MNIST classification problems and XOR problems, parametric activation functions have been found to have superior performance over existing activation functions.
This paper is to develop a measurement system of the displacement distance using ultrasonic sensors. Two 400KHz ultrasonic sensors are used for realizing the measurement system, such as one sensor transmits the sine wave and the other sensor receives this wave. The displacement is measured by the phase difference between transmitting and receiving signals. A phase defecter transforms phase difference to voltage. Because the output voltage pattern has nonlinear characteristics, the relations of the voltage and the distance are learned by a neural network. As the results of teaming, the efficiency of measurement system is improved. This system can measure the displacement distance at the accuracy of 1 micrometer level.
In this paper, a novel multi-feature model predictive control (MPC) framework with real-time and adaptive performances is proposed for intelligent structural control in which some drawbacks of the algorithm including, complex control rule and non-optimality, are alleviated. Hence, Linear Programming (LP) is utilized to simplify the resulted control rule. Afterward, the Whale Optimization Algorithm (WOA) is applied to the optimal and adaptive tuning of the LP weights independently at each time step. The stochastic control rule is also achieved using Kalman Filter (KF) to handle noisy measurements. The Extreme Learning Machine (ELM) is then adopted to develop a data-driven and real-time control algorithm. The efficiency of the developed algorithm is then demonstrated by numerical simulation of a twenty-story high-rise benchmark building subjected to earthquake excitations. The competency of the proposed method is proven from the aspects of optimality, stochasticity, and adaptivity compared to the KF-based MPC (KMPC) and constrained MPC (CMPC) algorithms in vibration suppression of building structures. The average value for performance indices in the near-field and far-field (El earthquakes demonstrates a reduction up to 38.3% and 32.5% compared with KMPC and CMPC, respectively.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.43
no.4
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pp.208-216
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2020
With the spread of smart manufacturing, one of the key topics of the 4th industrial revolution, manufacturing systems are moving beyond automation to smartization using artificial intelligence. In particular, in the existing automatic machining, a number of machining defects and non-processing occur due to tool damage or severe wear, resulting in a decrease in productivity and an increase in quality defect rates. Therefore, it is important to measure and predict tool life. In this paper, ν-ASVR (ν-Asymmetric Support Vector Regression), which considers the asymmetry of ⲉ-tube and the asymmetry of penalties for data out of ⲉ-tube, was proposed and applied to the tool wear prediction problem. In the case of tool wear, if the predicted value of the tool wear amount is smaller than the actual value (under-estimation), product failure may occur due to tool damage or wear. Therefore, it can be said that ν-ASVR is suitable because it is necessary to overestimate. It is shown that even when adjusting the asymmetry of ⲉ-tube and the asymmetry of penalties for data out of ⲉ-tube, the ratio of the number of data belonging to ⲉ-tube can be adjusted with ν. Experiments are performed to compare the accuracy of various kernel functions such as linear, polynomial. RBF (radialbasis function), sigmoid, The best result isthe use of the RBF kernel in all cases
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[게시일 2004년 10월 1일]
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