• 제목/요약/키워드: Polynomial basis

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알고리즘 레벨 유한체 연산에 대한 최적화 연구 (Optimization Techniques for Finite field Operations at Algorithm Levels)

  • 문상국
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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    • pp.651-654
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    • 2008
  • $GF(2^m)$를 기본으로 하는 유한체 연산에서 덧셈과 뺄셈은 그 구현이 단순하지만, 곱셈, 나눗셈이나 역원을 구하는 데에는 수학적으로 복잡한 수식을 간략화 하는 과정이 필수적이다. 유한체 연산은 기본적으로 normal basis와 polynomial basis 두 가지 측면에서 접근할 수 있고 이 두 방법은 각각 장단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 두 가지 basis 중에서 수학적인 접근이 용이한 polynomial basis를 사용한 접근방식을 채택하여 수학적인 원리를 이용한 수식의 간략화를 꾀하고 최적화하는 방법을 제시한다.

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다중 목적 입자 군집 최적화 알고리즘 이용한 방사형 기저 함수 기반 다항식 신경회로망 구조 설계 (Structural Design of Radial Basis Function-based Polynomial Neural Networks by Using Multiobjective Particle Swarm Optimization)

  • 김욱동;오성권
    • 전기학회논문지
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    • 제61권1호
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    • pp.135-142
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    • 2012
  • In this paper, we proposed a new architecture called radial basis function-based polynomial neural networks classifier that consists of heterogeneous neural networks such as radial basis function neural networks and polynomial neural networks. The underlying architecture of the proposed model equals to polynomial neural networks(PNNs) while polynomial neurons in PNNs are composed of Fuzzy-c means-based radial basis function neural networks(FCM-based RBFNNs) instead of the conventional polynomial function. We consider PNNs to find the optimal local models and use RBFNNs to cover the high dimensionality problems. Also, in the hidden layer of RBFNNs, FCM algorithm is used to produce some clusters based on the similarity of given dataset. The proposed model depends on some parameters such as the number of input variables in PNNs, the number of clusters and fuzzification coefficient in FCM and polynomial type in RBFNNs. A multiobjective particle swarm optimization using crowding distance (MoPSO-CD) is exploited in order to carry out both structural and parametric optimization of the proposed networks. MoPSO is introduced for not only the performance of model but also complexity and interpretability. The usefulness of the proposed model as a classifier is evaluated with the aid of some benchmark datasets such as iris and liver.

삼항 기약다항식 기반의 저면적 Shifted Polynomial Basis 비트-병렬 곱셈기 (Low Space Complexity Bit-Parallel Shifted Polynomial Basis Multipliers using Irreducible Trinomials)

  • 장남수;김창한
    • 정보보호학회논문지
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    • 제20권5호
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    • pp.11-22
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    • 2010
  • 최근 Fan과 Dai는 이진체 곱셈기의 효율성을 개선하기 위하여 Shifted Polynomial Basis(SPB)를 제안하고 이를 이용한 non-pipeline 비트-병렬 곱셈기를 제안하였다. SPB는 PB에 {1, ${\alpha}$, $\cdots$, ${\alpha}^{n-l}$}에 ${\alpha}^{-\upsilon}$를 곱한 것으로, 이 둘 사이는 매우 적은 비용으로 쉽게 기저 변환이 된다. 이후 삼항 기약다항식 $f(x)=x^n+x^k+1$을 사용하여 Modified Shifted Polynomial Basis(MSPB) 기반의 SPB 비트-병렬 Mastrovito type I과 type II 곱셈기가 제안되었다. 본 논문에서는 SPB를 이용한 비트-병렬 곱셈기를 제안한다. n ${\neq}$ 2k 일 때 제안하는 곱셈기 구조는 기존의 모든 SPB 곱셈기와 비교하여 효율적인 공간 복잡도를 가진다. 또한, 기존의 가장 작은 공간 복잡도를 가지는 곱셈기와 비교하여 1 ${\leq}$ k ${\leq}$ (n+1)/3인 경우 항상 효율적이다. 또한, (n+2)/3 $\leq$ k < n/2인 경우에도 일분 경우를 제외하고 기존 결과보다 항상 작은 공간 복잡도를 가진다.

듀얼기저에 기초한 효율적인 곱셈기 설계 (Design of the Efficient Multiplier based on Dual Basis)

  • 박춘명
    • 전자공학회논문지
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    • 제51권6호
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    • pp.117-123
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    • 2014
  • 본 논문에서는 기저변환을 사용하여 효율적인 곱셈기를 구성하는 방법을 제안하였다. 제안한 곱셈기는 두 입력부분 중 한 입력을 듀얼기저로 변환하는 표준-듀얼 기저 변환회로 모듈과 주어진 m차 기약다항식에 의해 $b_m$부터 $b_{m+k}$를 발생시키는 $b_{m+k}$차 발생연산모듈, $m^2$개의 AND 게이트와 m(m-1)개의 EX-OR 게이트로 구성되는 다항식 승산모듈로 구성된다. 또한, 듀얼기저로 표현되는 출력부분을 표준기저로 변화시켜주는 듀얼-표준 기저 변환회로 모듈로 구성되며, 각 연산부의 구성에 필요한 기본 연산모듈을 정의하였다.

정보 입자화를 통한 방사형 기저 함수 기반 다항식 신경 회로망의 진화론적 설계 (Evolutionary Design of Radial Basis Function-based Polynomial Neural Network with the aid of Information Granulation)

  • 박호성;진용하;오성권
    • 전기학회논문지
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    • 제60권4호
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    • pp.862-870
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    • 2011
  • In this paper, we introduce a new topology of Radial Basis Function-based Polynomial Neural Networks (RPNN) that is based on a genetically optimized multi-layer perceptron with Radial Polynomial Neurons (RPNs). This study offers a comprehensive design methodology involving mechanisms of optimization algorithms, especially Fuzzy C-Means (FCM) clustering method and Particle Swarm Optimization (PSO) algorithms. In contrast to the typical architectures encountered in Polynomial Neural Networks (PNNs), our main objective is to develop a design strategy of RPNNs as follows : (a) The architecture of the proposed network consists of Radial Polynomial Neurons (RPNs). In here, the RPN is fully reflective of the structure encountered in numeric data which are granulated with the aid of Fuzzy C-Means (FCM) clustering method. The RPN dwells on the concepts of a collection of radial basis function and the function-based nonlinear (polynomial) processing. (b) The PSO-based design procedure being applied at each layer of RPNN leads to the selection of preferred nodes of the network (RPNs) whose local characteristics (such as the number of input variables, a collection of the specific subset of input variables, the order of the polynomial, and the number of clusters as well as a fuzzification coefficient in the FCM clustering) can be easily adjusted. The performance of the RPNN is quantified through the experimentation where we use a number of modeling benchmarks - NOx emission process data of gas turbine power plant and learning machine data(Automobile Miles Per Gallon Data) already experimented with in fuzzy or neurofuzzy modeling. A comparative analysis reveals that the proposed RPNN exhibits higher accuracy and superb predictive capability in comparison to some previous models available in the literature.

삼항 기약다항식을 위한 효율적인 Shifted Polynomial Basis 비트-병렬 곱셈기 (Efficient Bit-Parallel Shifted Polynomial Basis Multipliers for All Irreducible Trinomial)

  • 장남수;김창한;홍석희;박영호
    • 정보보호학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.49-61
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    • 2009
  • 유한체 연산중에서 곱셈 연산은 중요한 연산중 하나이다. 또한, 최근에 Fan과 Dai는 이진체 곱셈기의 효율성을 개선하기 위하여 Shifted Polynomial Basis(SPB)와 이를 이용한 non-pipeline 비트-병렬 곱셈기를 제안하였다. 본 논문에서는 삼항 기약다항식 $x^{n}+x^{k}+1$에 의하여 정의된 $F_{2^n}$ 위에서의 새로운 SPB 곱셈기 type I과 type II를 제안한다. 제안하는 type I 곱셈기는 기존의 SPB 곱셈기에 비하여 시간 및 공간 복잡도면에서 모두 효율적이다. 그리고 type II 곱셈기는 제안하는 type I 곱셈기를 포함하여 기존의 모든 결과보다 작은 공간 복잡도를 가진다. 그러나 type II 곱셈기의 시간 복잡도는 n과 k에 따라 최대 1 XOR time-delay 증가한다.

B-spline 곡선을 power 기저형태의 구간별 다항식으로 바꾸는 Direct Expansion 알고리듬 (A Direct Expansion Algorithm for Transforming B-spline Curve into a Piecewise Polynomial Curve in a Power Form.)

  • 김덕수;류중현;이현찬;신하용;장태범
    • 한국CDE학회논문집
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    • 제5권3호
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    • pp.276-284
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    • 2000
  • Usual practice of the transformation of a B-spline curve into a set of piecewise polynomial curves in a power form is done by either a knot refinement followed by basis conversions or applying a Taylor expansion on the B-spline curve for each knot span. Presented in this paper is a new algorithm, called a direct expansion algorithm, for the problem. The algorithm first locates the coefficients of all the linear terms that make up the basis functions in a knot span, and then the algorithm directly obtains the power form representation of basis functions by expanding the summation of products of appropriate linear terms. Then, a polynomial segment of a knot span can be easily obtained by the summation of products of the basis functions within the knot span with corresponding control points. Repeating this operation for each knot span, all of the polynomials of the B-spline curve can be transformed into a power form. The algorithm has been applied to both static and dynamic curves. It turns out that the proposed algorithm outperforms the existing algorithms for the conversion for both types of curves. Especially, the proposed algorithm shows significantly fast performance for the dynamic curves.

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방사형 기저 함수 기반 다항식 뉴럴네트워크 설계 (Design of RBF-based Polynomial Neural Network)

  • 김기상;진용하;오성권;김현기
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2009년도 정보 및 제어 심포지움 논문집
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    • pp.261-263
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    • 2009
  • 본 연구에서는 복잡한 비선형 모델링 방법인 RBF 뉴럴 네트워크(Radial Basis Function Neural Network)와 PNN(Polynomial Neural Network)을 접목한 새로운 형태의 Radial Basis Function Polynomial Neural Network(RPNN)를 제안한다. RBF 뉴럴 네트워크는 빠른 학습 시간, 일반화 그리고 단순화의 특징으로 비선형 시스템 모델링 등에 적용되고 있으며, PNN은 생성된 노드들 중에서 우수한 결과값을 가진 노드들을 선택함으로써 모델의 근사화 및 일반화에 탁월한 효과를 가진 비선형 모델링 방법이다. 제안된 RPNN모델의 기본적인 구조는 PNN의 형태를 이루고 있으며, 각각의 노드는 RBF 뉴럴 네트워크로 구성하였다. 사용된 RBF 뉴럴 네트워크에서의 커널 함수로는 FCM 클러스터링을 사용하였으며, 각 노드의 후반부는 다항식 구조로 표현하였다. 또한 각 노드의 후반부 파라미터들은 최소자승법을 이용하여 최적화 하였다. 제안한 모델의 적용 및 유용성을 비교 평가하기 위하여 비선형 데이터를 이용하여 그 우수성을 보인다.

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변형된 다항식 기저를 이용한 유한체의 연산 (Arithmetic of finite fields with shifted polynomial basis)

  • 이성재
    • 정보보호학회논문지
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    • 제9권4호
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    • pp.3-10
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    • 1999
  • 유한체(Galois fields)가 타원곡선 암호법 coding 이론 등에 응용되면서 유한체의 연 산은 더많은 관심의 대상이 되고 있다. 유한체의 연산은 표현방법에 많은 영향을 받는다. 즉 최적 정규기 저는 하드웨 어 구현에 용이하고 Trinomial을 이용한 다항식 기저는 소프트웨어 구현에 효과적이다. 이논문에서는 새로운 변형된 다항식 기저를 소개하고 AOP를 이용한 경우 하드웨어 구현에 효과적인 최 적 정규기저와 의 변환이 위치 변화로 이루어지고 또한 이것을 바탕으로 한 유한체의 연산이 소프트웨어적 으로 효율적 임을 보인다. More concerns are concentrated in finite fields arithmetic as finite fields being applied for Elliptic curve cryptosystem coding theory and etc. Finite fields arithmetic is affected in represen -tation of those. Optimal normal basis is effective in hardware implementation and polynomial field which is effective in the basis conversion with optimal normal basis and show that the arithmetic of finite field with the basis is effective in software implementation.

EFFICIENT ALGORITHMS FOR COMPUTING THE MINIMAL POLYNOMIALS AND THE INVERSES OF LEVEL-k Π-CIRCULANT MATRICES

  • Jiang, Zhaolin;Liu, Sanyang
    • 대한수학회보
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    • 제40권3호
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    • pp.425-435
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    • 2003
  • In this paper, a new kind of matrices, i.e., $level-{\kappa}$ II-circulant matrices is considered. Algorithms for computing minimal polynomial of this kind of matrices are presented by means of the algorithm for the Grobner basis of the ideal in the polynomial ring. Two algorithms for finding the inverses of such matrices are also presented based on the Buchberger's algorithm.