Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.1
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pp.88-95
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2015
For the frequency-domain spectral fatigue analysis, the probability density function of stress range needs to be estimated based on the stress spectrum only, which is a frequency domain representation of the response. The probability distribution of the stress range of the narrow-band spectrum is known to follow the Rayleigh distribution, however the PDF of wide-band spectrum is difficult to define with clarity due to the complicated fluctuation pattern of spectrum. In this paper, efforts have been made to figure out the links between the probability density function of stress range to the structural response of wide-band Gaussian random process. An artificial neural network scheme, known as one of the most powerful system identification methods, was used to identify the multivariate functional relationship between the idealized wide-band spectrums and resulting probability density functions. To achieve this, the spectrums were idealized as a superposition of two triangles with arbitrary location, height and width, targeting to comprise wide-band spectrum, and the probability density functions were represented by the linear combination of equally spaced Gaussian basis functions. To train the network under supervision, varieties of different wide-band spectrums were assumed and the converged probability density function of the stress range was derived using the rainflow counting method and all these data sets were fed into the three layer perceptron model. This nonlinear least square problem was solved using Levenberg-Marquardt algorithm with regularization term included. It was proven that the network trained using the given data set could reproduce the probability density function of arbitrary wide-band spectrum of two triangles with great success.
The design of seismically isolated structures considering the stochastic nature of excitations, base isolators' design parameters, and superstructure properties requires robust reliability analysis methods to calculate the failure probability of the entire system. Here, by applying artificial neural networks, we proposed a robust technique to accelerate the estimation of failure probability of equipped isolated structures. A three-story isolated building with susceptible facilities is considered as the analytical model to evaluate our technique. First, we employed a sensitivity analysis method to identify the critical sources of uncertainty. Next, we calculated the probability of failure for a particular set of random variables, performing Monte Carlo simulations based on the dynamic nonlinear time-history analysis. Finally, using a set of designed neural networks as a surrogate model for the structural analysis, we assessed once again the probability of the failure. Comparing the obtained results demonstrates that the surrogate model can attain precise estimations of the probability of failure. Moreover, our proposed approach significantly increases the computational efficiency corresponding to the dynamic time-history analysis of the structure.
Sampath Kumar, S.;Manjunatha Reddy, B.N.;Nataraju, M.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.9
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pp.403-413
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2022
Classification and analysis are improved factors for the realtime automation system. In the field of agriculture, the cultivation of different paddy crop depends on the atmosphere and the soil nature. We need to analyze the moisture level in the area to predict the type of paddy that can be cultivated. For this process, Ensemble Modulation Pattern system and Block Probability Neural Network based classification models are used to analyze the moisture and temperature of land area. The dataset consists of the collections of moisture and temperature at various data samples for a land. The Ensemble Modulation Pattern based feature analysis method, the extract of the moisture and temperature in various day patterns are analyzed and framed as the pattern for given dataset. Then from that, an improved neural network architecture based on the block probability analysis are used to classify the data pattern to predict the class of paddy crop according to the features of dataset. From that classification result, the measurement of data represents the type of paddy according to the weather condition and other features. This type of classification model assists where to plant the crop and also prevents the damage to crop due to the excess of water or excess of temperature. The result analysis presents the comparison result of proposed work with the other state-of-art methods of data classification.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.9C
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pp.861-866
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2007
A clustering algorithm for Gaussian Probability Distribution Function (GPDF) data called Centroid Neural Network with a Bhattacharyya Kernel (BK-CNN) is proposed in this paper. The proposed BK-CNN is based on the unsupervised competitive Centroid Neural Network (CNN) and employs a kernel method for data projection. The kernel method adopted in the proposed BK-CNN is used to project data from the low dimensional input feature space into higher dimensional feature space so as the nonlinear problems associated with input space can be solved linearly in the feature space. In order to cluster the GPDF data, the Bhattacharyya kernel is used to measure the distance between two probability distributions for data projection. With the incorporation of the kernel method, the proposed BK-CNN is capable of dealing with nonlinear separation boundaries and can successfully allocate more code vector in the region that GPDF data are densely distributed. When applied to GPDF data in an image classification probleml, the experiment results show that the proposed BK-CNN algorithm gives 1.7%-4.3% improvements in average classification accuracy over other conventional algorithm such as k-means, Self-Organizing Map (SOM) and CNN algorithms with a Bhattacharyya distance, classed as Bk-Means, B-SOM, B-CNN algorithms.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.06a
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pp.762-766
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1998
Mechanical valve is one of the most widely used implantable artificial organs, Since its failure (mechanical failures and thrombosis to name two representative example) means the death of patient, its reliability is very important and early noninvasive detection is essential requirement . This paper will explain the method to detect the thrombosis formation by spectral analysis and neural network. In order quantitatively to distinguish peak of a normal valve from that of a thrombotic valve, a 3 layer backpropagation neural network, which contains 7,000 input nodes, 20 hidden layer and 1output , was employed. The trained neural network can distinguish normal and thrombotic valve with a probability that is higher than 90% . In conclusion, the acoustical spectrum analysis coupled with a neural network algorithm lent itself to the noninvasive monitoring of implanted mechanical valves. This method will be applied to be applied to the performance evaluation of other implantable rtificial organs.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.16
no.4
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pp.510-519
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2015
Concerning the issue of high-dimensions, hybrid uncertainties of randomness and intervals including implicit and highly nonlinear limit state function, reliability analysis based on the hybrid uncertainty reliability mode combining with back propagation neural network (HU-BP neural network) is proposed in this paper. Random variables and interval variables are as input layer of the neural network, after the training and approximation of the neural network, the response variables are obtained through the output layer. Reliability index is calculated by solving the optimization model of the most probable point (MPP) searching in the limit state band. Two numerical cases are used to demonstrate the method proposed in this paper, and finally the method is employed to solving an engineering problem of the aerospace friction plate. For this high nonlinear, small failure probability problem with interval variables, this method could achieve a good analysis result.
Oh, Sang Hoon;Kim, Kyungmin;Harry, Ian W.;Hodge, Kari A.;Kim, Young-Min;Lee, Chang-Hwan;Lee, Hyun Kyu;Oh, John J.;Son, Edwin J.
The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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v.39
no.2
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pp.107.1-107.1
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2014
We apply a machine learning algorithm, artificial neural network, to the search for gravitational-wave signals associated with short gamma-ray bursts. The multi-dimensional samples consisting of data corresponding to the statistical and physical quantities from the coherent search pipeline are fed into the artificial neural network to distinguish simulated gravitational-wave signals from background noise artifacts. Our result shows that the data classification efficiency at a fixed false alarm probability is improved by the artificial neural network in comparison to the conventional detection statistic. Therefore, this algorithm increases the distance at which a gravitational-wave signal could be observed in coincidence with a gamma-ray burst. We also evaluate the gravitational-wave data within a few seconds of the selected short gamma-ray bursts' event times using the trained networks and obtain the false alarm probability. We suggest that artificial neural network can be a complementary method to the conventional detection statistic for identifying gravitational-wave signals related to the short gamma-ray bursts.
This paper concerns the dynamical behavior, in probabilistic sense, of a feedforward neural network performing auto association for novelty. Networks of retinotopic topology having a one-to-one correspondence between and output units can be readily trained using back-propagation algorithm, to perform autoassociative mappings. A novelty filter is obtained by subtracting the network output from the input vector. Then the presentation of a "familiar" pattern tends to evoke a null response ; but any anomalous component is enhanced. Such a behavior exhibits a promising feature for enhancement of weak signals in additive noise. As an analysis of the novelty filtering, this paper shows that the probability density function of the weigh converges to Gaussian when the input time series is statistically characterized by nonsymmetrical probability density functions. After output units are locally linearized, the recursive relation for updating the weight of the neural network is converted into a first-order random differential equation. Based on this equation it is shown that the probability density function of the weight satisfies the Fokker-Planck equation. By solving the Fokker-Planck equation, it is found that the weight is Gaussian distributed with time dependent mean and variance.
Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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2003.04a
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pp.71-76
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2003
The purpose of this study is the development, application and assessment of probability and artificial neural network methods for assessing landslide susceptibility in a chosen study area. As the basic analysis tool, a Geographic Information System (GIS) was used for spatial data management. A probability method was used for calculating the rating of the relative importance of each factor class to landslide occurrence, For calculating the weight of the relative importance of each factor to landslide occurrence, an artificial neural network method was developed. Using these methods, the landslide susceptibility index was calculated using the rating and weight, and a landslide susceptibility map was produced using the index. The results of the landslide susceptibility analysis, with and without weights, were confirmed from comparison with the landslide location data. The comparison result with weighting was better than the results without weighting. The calculated weight and rating can be used to landslide susceptibility mapping.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.24
no.3
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pp.659-667
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2013
If the regression model or the propensity model is correct, the unbiasedness of the estimator using doubly robust imputation can be guaranteed. Using a neural network instead of a logistic regression model for the propensity model, the estimators using doubly robust imputation are approximately unbiased even though both assumed models fail. We also propose a doubly robust estimator of ratio form using population information of an auxiliary variable. We prove some properties of proposed theory by restricted simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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