IoT edge services utilizing neuromorphic hardware architectures are suitable for autonomous IoT applications as they perform intelligent processing on the device itself. However, spiking neural networks applied to neuromorphic hardware are difficult for IoT developers to comprehend due to their complex structures and various hyper-parameters. In this paper, we propose a method for generating spiking neural network (SNN) models that satisfy user performance requirements while considering the constraints of neuromorphic hardware. Our proposed method utilizes previously trained models from pre-processed data to find optimal SNN model parameters from profiling data. Comparing our method to a naive search method, both methods satisfy user requirements, but our proposed method shows better performance in terms of runtime. Additionally, even if the constraints of new hardware are not clearly known, the proposed method can provide high scalability by utilizing the profiled data of the hardware.
Ali Zar;Zahoor Hussain;Muhammad Akbar;Bassam A. Tayeh;Zhibin Lin
Smart Structures and Systems
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v.32
no.5
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pp.319-338
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2023
The study presents a new hybrid data-driven method by combining radial basis functions neural networks (RBF-NN) with the Jaya algorithm (JA) to provide effective structural health monitoring of arch dams. The novelty of this approach lies in that only one user-defined parameter is required and thus can increase its effectiveness and efficiency, as compared to other machine learning techniques that often require processing a large amount of training and testing model parameters and hyper-parameters, with high time-consuming. This approach seeks rapid damage detection in arch dams under dynamic conditions, to prevent potential disasters, by utilizing the RBF-NNN to seamlessly integrate the dynamic elastic modulus (DEM) and modal parameters (such as natural frequency and mode shape) as damage indicators. To determine the dynamic characteristics of the arch dam, the JA sequentially optimizes an objective function rooted in vibration-based data sets. Two case studies of hyperbolic concrete arch dams were carefully designed using finite element simulation to demonstrate the effectiveness of the RBF-NN model, in conjunction with the Jaya algorithm. The testing results demonstrated that the proposed methods could exhibit significant computational time-savings, while effectively detecting damage in arch dam structures with complex nonlinearities. Furthermore, despite training data contaminated with a high level of noise, the RBF-NN and JA fusion remained the robustness, with high accuracy.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.05a
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pp.374-376
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2021
For the diagnosis of cancer-related diseases in clinical practice, pathological examination using biopsy is essential after basic diagnosis using imaging equipment. In order to proceed with such a biopsy, the assistance of an oncologist, clinical pathologist, etc. with specialized knowledge and the minimum required time are essential for confirmation. In recent years, research related to the establishment of a system capable of automatic classification of cancer cells using artificial intelligence is being actively conducted. However, previous studies show limitations in the type and accuracy of cells based on a limited algorithm. In this study, we propose a method to identify a total of 4 cancer cells through a convolutional neural network, a kind of deep learning. The optical images obtained through cell culture were learned through EfficientNet after performing pre-processing such as identification of the location of cells and image segmentation using OpenCV. The model used various hyper parameters based on EfficientNet, and trained InceptionV3 to compare and analyze the performance. As a result, cells were classified with a high accuracy of 96.8%, and this analysis method is expected to be helpful in confirming cancer.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.1
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pp.27-33
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2021
The whole world now is dealing with Coronavirus, and it has turned to be one of the most widespread and long-lived pandemics of our times. Reports reveal that the infectious disease has taken toll of the almost 80% of the world's population. Amidst a lot of research going on with regards to the prediction on growth and transmission through Symptomatic carriers of the virus, it can't be ignored that pre-symptomatic and asymptomatic carriers also play a crucial role in spreading the reach of the virus. Classification Algorithm has been widely used to classify different types of COVID-19 carriers ranging from simple feature-based classification to Convolutional Neural Networks (CNNs). This research paper aims to present a novel technique using a Random Forest Machine learning algorithm with hyper-parameter tuning to classify different types COVID-19-carriers such that these carriers can be accurately characterized and hence dealt timely to contain the spread of the virus. The main idea for selecting Random Forest is that it works on the powerful concept of "the wisdom of crowd" which produces ensemble prediction. The results are quite convincing and the model records an accuracy score of 99.72 %. The results have been compared with the same dataset being subjected to K-Nearest Neighbour, logistic regression, support vector machine (SVM), and Decision Tree algorithms where the accuracy score has been recorded as 78.58%, 70.11%, 70.385,99% respectively, thus establishing the concreteness and suitability of our approach.
Purpose: This study aims to predict the dry cargo transportation market economy. The subject of this study is the BDI (Baltic Dry Index) time-series, an index representing the dry cargo transport market. Methods: In order to increase the accuracy of the BDI time-series, we have pre-processed the original time-series via time-series decomposition and data augmentation techniques and have used them for ANN learning. The ANN algorithms used are Multi-Layer Perceptron (MLP), Recurrent Neural Network (RNN), and Long Short-Term Memory (LSTM) to compare and analyze the case of learning and predicting by applying time-series decomposition and data augmentation techniques. The forecast period aims to make short-term predictions at the time of t+1. The period to be studied is from '22. 01. 07 to '22. 08. 26. Results: Only for the case of the MAPE (Mean Absolute Percentage Error) indicator, all ANN models used in the research has resulted in higher accuracy (1.422% on average) in multivariate prediction. Although it is not a remarkable improvement in prediction accuracy compared to uni-variate prediction results, it can be said that the improvement in ANN prediction performance has been achieved by utilizing time-series decomposition and data augmentation techniques that were significant and targeted throughout this study. Conclusion: Nevertheless, due to the nature of ANN, additional performance improvements can be expected according to the adjustment of the hyper-parameter. Therefore, it is necessary to try various applications of multiple learning algorithms and ANN optimization techniques. Such an approach would help solve problems with a small number of available data, such as the rapidly changing business environment or the current shipping market.
Discharge or water level predictions at tidally affected river reaches are currently still a great challenge in hydrological practices. This research aims to predict water level of the tide dominated site, Jamsu bridge in the Han River downstream. Physics-based hydrodynamic approaches are sometimes not applicable for water level prediction in such a tidal river due to uncertainty sources like rainfall forecasting data. In this study, TensorFlow deep learning framework was used to build a deep neural network based LSTM model and its applications. The LSTM model was trained based on 3 data sets having 10-min temporal resolution: Paldang dam release, Jamsu bridge water level, predicted tidal level for 6 years (2011~2016) and then predict the water level time series given the six lead times: 1, 3, 6, 9, 12, 24 hours. The optimal hyper-parameters of LSTM model were set up as follows: 6 hidden layers number, 0.01 learning rate, 3000 iterations. In addition, we changed the key parameter of LSTM model, sequence length, ranging from 1 to 6 hours to test its affect to prediction results. The LSTM model with the 1 hr sequence length led to the best performing prediction results for the all cases. In particular, it resulted in very accurate prediction: RMSE (0.065 cm) and NSE (0.99) for the 1 hr lead time prediction case. However, as the lead time became longer, the RMSE increased from 0.08 m (1 hr lead time) to 0.28 m (24 hrs lead time) and the NSE decreased from 0.99 (1 hr lead time) to 0.74 (24 hrs lead time), respectively.
Recently, interest in artificial intelligence has increased due to the development of artificial intelligence fields such as ChatGPT and self-driving cars. However, there are still many unknown elements in training process of artificial intelligence, so that optimizing the model requires more time and effort than it needs. Therefore, there is a need for a tool or methodology that can analyze the weight changes during the training process of artificial intelligence and help out understatnding those changes. In this research, I propose a visualization system which helps people to understand the accumulated weight changes. The system calculates the weights for each training period to accumulates weight changes and stores accumulated weight changes to plot them in 3D space. This research will allow us to explore different aspect of artificial intelligence learning process, such as understanding how the model get trained and providing us an indicator on which hyperparameters should be changed for better performance. These attempts are expected to explore better in artificial intelligence learning process that is still considered as unknown and contribute to the development and application of artificial intelligence models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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