In this paper, we propose a machine learning-based method for supporting resource management of IoT software platforms in a multi-modal sensing scenario. We assume that an IoT device installed with a oneM2M-compatible software platform is connected with various sensors such as PIR, sound, dust, ambient light, ultrasonic, accelerometer, through different embedded system interfaces such as general purpose input output (GPIO), I2C, SPI, USB. Based on a collected dataset including CPU usage and user-defined priority, a machine learning model is trained to estimate the level of nice value required to adjust according to the resource usage patterns. The proposed method is validated by comparing with a rule-based control strategy, showing its practical capability in a multi-modal sensing scenario of IoT devices.
In this paper, we propose a multi-layer associative neural network structure suitable for hardware implementaion with the function of performance refinement and improved robutst capability. Unlike other methods which reduce network complexity by putting restrictions on synaptic weithts, we are imposing a requirement of hidden layer neurons for the function. The proposed network has synaptic weights obtainted by Hebbian rule between adjacent layer's memory patterns such as Kosko's BAM. This network can be extended to arbitary multi-layer network trainable with Genetic algorithm for getting hidden layer memory patterns starting with initial random binary patterns. Learning is done to minimize newly defined network error. The newly defined error is composed of the errors at input, hidden, and output layers. After learning, we have bidirectional recall process for performance improvement of the network with one-shot recall. Experimental results carried out on pattern recognition problems demonstrate its performace according to the parameter which represets relative significance of the hidden layer error over the sum of input and output layer errors, show that the proposed model has much better performance than that of Kosko's bidirectional associative memory (BAM), and show the performance increment due to the bidirectionality in recall process.
Many real-world problems are concerned with estimation rather than classification. This paper presents an adaptive technique to estimate the mechanical properties of materials from acoustoultrasonic waveforms. This is done by adapting a piece-wise linear approximation technique to a multi-layered neural network architecture. The piece-wise linear approximation network (PWLAN) finds a set of connected hyperplanes that fit all input vectors as close as possible. A corresponding architecture requires only one hidden layer to estimate any curve as an output pattern. A learning rule for PWLAN is developed and applied to the acousto-ultrasonic data. The efficiency of the PWLAN is compared with that of classical backpropagation network which uses generalized delta rule as a learning algorithm.
다층 신경회로망의 모델의 구성은 적용분야에 따라서 임의로 선택되어지고, 최적의 모델 구 성은 긴 시간에 걸친 시행착오를 통하여 결정된다. 본 논문에서는 다층 신경회로망 모델의 은닉층 뉴런 수를 학습 과정에서 퍼지 규칙을 이용하여 최적화하는 방식을 제안하였다. 임의의 패턴 문제와 도립진자의 멥핑에 적용하여 제안한 알고리즘의 유용성을 비교 검토하였다.
한국퍼지및지능시스템학회 1995년도 추계학술대회 95 KFIS Workshop Realization of Human Friendly System Based on Soft Computiong Techniques
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pp.124-140
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1995
The merit of fuzzy rule based systems stems from their capability of encoding qualitative knowledge of experts into quantitative rules. Recent advancement in automatic tuning or self-organization of fuzzy rules from experimental data further enhances their power, allowing the integration of the top-down encoding of knowledge with the bottom-up learning of rules. In this paper, methods of self-organizing fuzzy rules and of performing defuzzification and inference is presented based on a multi-resolution radial basis function network. The network learns an arbitrary input-output mapping from sample distribution as the union of hyper-ellipsoidal clusters of various locations, sizes and shapes. The hyper-ellipsoidal clusters, representing fuzzy rules, are self-organized based of global competition in such a way as to ensute uniform mapping errors. The cooperative interpolation among the multiple clusters associated with a mapping allows the network to perform a bidirectional many-to-many mapping, representing a particular from of defuzzification. Finally, an inference engine is constructed for the network to search for an optimal chain of rules or situation transitions under the constraint of transition feasibilities imposed by the learned mapping. Applications of the proposed network to skill acquisition are shown.
Boying Zhao;Yuanyuan Qu;Mengliang Mu;Bing Xu;Wei He
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권5호
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pp.1186-1207
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2024
Bearings are one of the main components of mechanical equipment and one of the primary components prone to faults. Therefore, conducting fault diagnosis on bearings is a key issue in mechanical equipment research. Belief rule base (BRB) is essentially an expert system that effectively integrates qualitative and quantitative information, demonstrating excellent performance in fault diagnosis. However, class imbalance often occurs in the diagnosis task, which poses challenges to the diagnosis. Models with interpretability can enhance decision-makers' trust in the output results. However, the randomness in the optimization process can undermine interpretability, thereby reducing the level of trustworthiness in the results. Therefore, a hierarchical BRB model based on extreme gradient boosting (XGBoost) feature selection with interpretability (HFS-IBRB) is proposed in this paper. Utilizing a main BRB alongside multiple sub-BRBs allows for the conversion of a multi-classification challenge into several distinct binary classification tasks, thereby leading to enhanced accuracy. By incorporating interpretability constraints into the model, interpretability is effectively ensured. Finally, the case study of the actual dataset of bearing fault diagnosis demonstrates the ability of the HFS-IBRB model to perform accurate and interpretable diagnosis.
Fuzzy control systems depend on a number of parameters such as the shape or magnitude of the fuzzy membership functions, etc. Conventional fuzzy reasoning method can not be easily applied to the multi-input multi-output(MIMO) system due to the large number of rules in the rule base. Recently Z. Cao et al have proposed a New Fuzzy Reasoning Method(NFRM) which turned out to be superior to Zadeh's FRM. We have extended the NFRM to handle the MIMO system. However, it is difficult to choose a proper relation matrix of the NFRM. Therefore, we have modified the evolution strategy(ES), which is one of the optimization algorithms, to do efficiently the tuning operation for the extended NFRM. Finally we applied the extended NFRM with the modified ES to tracking control of robot manipulator.
A neuro-fuzzy algorithm is presented for nuclear reactor power control in a pressurized water reactor. Automatic reacotr power control is complicated by the use of control rods because of highly nonlinear dynamics in the axial power shape. Thus, manual shaped controls are usually employed even for the limited capability during the power maneuvers. In an attempt to achieve automatic shape control, a neuro-fuzzy approach is considered because fuzzy algorithms are good at various aspects of operator's knowledge representation while neural networks are efficinet structures capable of learning from experience and adaptation to a changing nuclear core state. In the proposed neuro-fuzzy control scheme, the rule base is formulated based ona multi-input multi-output system and the dynamic back-propagation is used for learning. The neuro-fuzzy powere control algorithm has been tested using simulation fesponses of a Korean standard pressurized water reactor. The results illustrate that the proposed control algorithm would be a parctical strategy for automatic nuclear reactor power control.
A neural network has very simple construction (input, output and connection weight) and then it can be robusted against some disturbance. In this paper, we proposed a neuro-controller using a Multi-Layered neural network which is combined with PD controller. The proposed neuro-controller is learned by backpropagation learning rule with momentum and neuro-controller adjusts connection weight in neural network to make approximate dynamic model of DC Servo motor. Computer Simulation results show that the proposed neuro-controller's performance is better than that of origianl PD controller.
일반적으로 다변수 계통에 대한 퍼지 제어에서 퍼지 규칙을 얻기가 어려워 입출력 사이의 페어링을 이용한 독립적인 단일 입력 단일 출력의 병렬 구조를 이용한다. 그러나, 결합되지 않은 입출력 변수간의 상호작용으로 제어 성능에 나쁜 영향을 준다. 특히, 강한 결합 특성을 가진 계통의 경우 제어 성능을 아주 저하시킨다. 본 논문에서는 이러한 상호작용에 의한 영향을 보상해주기 위해 상대 이득 행렬을 이용한 신경 회로망을 도입하였다 제안한 뉴로 퍼지 제어기는 역전파 알고리즘으로 학습되며 강호작용에 대한 결합강도를 자동으로 조정하여준다. 제안한 뉴로 퍼지 제어기의 성능을 200MW급 보일러 계통에 대한 컴퓨터 모의실험을 통해 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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