It is very important to study displacement prediction in geotechnical engineering. Nowadays, the grey system method, time series analysis method and artificial neural network method are three main methods. Based on the brief introduction, the three methods are analyzed comprehensively. Their merits and demerits, applied ranges are revealed. To solve the shortcomings of the artificial neural network method, a new prediction method based on new evolutionary neural network is proposed. Finally, through two real engineering applications, the analysis of three main methods and the new evolutionary neural network method all have been verified. The results show that, the grey system method is a kind of exponential approximation to displacement sequence, and time series analysis is linear autoregression approximation, while artificial neural network is nonlinear autoregression approximation. Thus, the grey system method can suitably analyze the sequence, which has the exponential law, the time series method can suitably analyze the random sequence and the neural network method almostly can be applied in any sequences. Moreover, the prediction results of new evolutionary neural network method is the best, and its approximation sequence and the generalization prediction sequence are all coincided with the real displacement sequence well. Thus, the new evolutionary neural network method is an acceptable method to predict the measurement displacements of geotechnical engineering.
We have been developing a method to build models for time series using Genetic Programming. The proposed method has been applied to various kinds of time series e.g. computer-generated chaos, natural phenomena, and financial market indices etc. Now we apply the prediction method to time histories of seismic ground motion i.e. one-step-ahead prediction of seismographic amplitude. Waves of earthquakes are composed of P-waves and S-waves. They propagate in different speeds and have different characteristics. It is believed that P-waves arrive firstly and S-waves arrive secondly. Simulations were performed based on real data of Hyuganada earthquake which broke out at southern part of Kyushuu Island in Japan. To our surprise, prediction model built using the earthquake waves in early time can enough precisely predict main huge waves in later time. Lots of experiments lead us to conclude that every slice of data involves P-wave and S-wave. The simulation results suggest the GP-based prediction method can be utilized in alarm systems or dispatch systems in an emergency.
기존의 예측 알고리즘들은 실시간 환경에서 학습 데이터 처리에서 오는 시간지연 문제, 구현의 어려움 등으로 개인화된 실시간 서비스를 제공하는 컨텍스트 인식 환경에서 사용하기에 적합하지 않다. 본 논문에서는 사용자 모델을 이용하여 컨텍스트 예측 알고리즘의 처리시간 단축과 예측 정확도를 향상시키기 위한 연구를 제안한다. 컨텍스트 예측을 위하여 사용자의 컨텍스트 중에서 이동경로를 사용한다. 이동경로를 기반으로 시계열 분석 방법을 통하여 사용자 모델을 생성하고, 생성된 사용자 모델을 시퀀스 매칭 방법을 이용하여 사용자의 컨텍스트를 예측한다. 기존 예측 알고리즘과 본 연구에서 제안한 예측 알고리즘을 시뮬레이션을 통하여 처리시간 및 예측 정확도를 비교한 결과, 실시간 서비스 환경에서 예측 정확도는 기존 예측 알고리즘들과 비슷한 결과를 보였고, 처리시간은 사용자 모델을 사용한 경우가 시퀀스 매칭을 사용한 경우보다 평균 40% 정도 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.
도시에 많은 사람들이 밀집하여 살아가면서 기존에 예측하지 못했던 범죄, 사고, 감염병 등의 비정상 이벤트가 발생은 도시 내 이용자 수요에 영향을 미치게 된다. 이러한 불확실성(uncertainty)이 내포된 정보를 기반으로 도시 내 이용자 수요에 대한 시계열적 예측을 수행한다면 신뢰성 있는 결과 도출이 불가능하다. 특히, 2020년 초 발발한 COVID-19는 비정상적인 이동통행패턴의 변화를 불러 일으키며 시계열 수요예측을 어렵게 만들었기에 이러한 변화를 검지하고 이를 반영하여 정확한 수요를 예측 수행할 수 있는 방법론의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 COVID-19로 인한 비정상적 이벤트를 자동으로 검지하고 예측하는 모형 파이프라인을 구축하였다. 이는 도시 내 다양한 분야에서의 불규칙적이고 비정상적인 이벤트로 인한 수요변화가 일어나는 상황에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
It is not easy to analyze the strong nonlinear time series and effectively design a good prediction system especially due to the difficulties in handling the potential uncertainty included in data and prediction method. To solve this problem, a new design method for fuzzy prediction system is suggested in this paper. The proposed method contains the followings as major parts ; the first-order difference detection to extract the stable information from the nonlinear characteristics of time series, the fuzzy rule generation based on the hierarchically classifying clustering technique to reduce incorrectness of the system parameter identification, and the IT2TSK fuzzy logic system to reasonably handle the potential uncertainty of the series. In addition, the design of the multiple predictors is considered to reflect sufficiently the diverse characteristics concealed in the series. Finally, computer simulations are performed to verify the performance and the effectiveness of the proposed prediction system.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제8권3호
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pp.216-222
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2020
The purpose of this study was to predict the performance of female weightlifters using time series analysis. Based on this purpose, a time series analysis was used to calculate the performance prediction model for women(58kg) among the domestic women weightlifters who participated in the Olympics. As a result of creating time series data based on 10 years of record and then evaluating the sequential charts of each athlete group, the female athletes' records did not show any seasonality or difference. In addition, after examining the independence of the data through the creation of a time series model, it was shown that the models produced conformed to the criteria for compliance and that there was no difference in the data, but there was a trend. Accordingly, Holt linear trend analysis of the exponential smoothing model was applied. As a result of deriving the prediction model of the athletes through this process, it was found that the women (58kg) who participated in the Olympics continued to improve within the range of 166.11kg to 184.1kg.
지금까지 삽입(Embedding)백터를 이용한 국소적예측방법은 고차미분방정식으로부터 생성된 카오스 시계열을 예측할 때, 파라메타 $\tau$의 추정이 정확하지 않으면 예측성능은 떨어졌다. 지금까지 지연시간 ($\tau$)의 값을 추정하는 방법은 많이 제안되어있지만 실제로 고차원미분방정식부터 생성되어진 수많은 시계열에 모두 적용 가능한 방법은 아직 없다. 이것을 기울기 백터를 이용한 기울기 선형모델을 도입하는 것에 의해 정확한 지연시간 ($\tau$)의 값을 추정하지 않아도 예측성능에 만족할 수 있는 결과를 표시했다. 이것을 이론뿐이 아니고 경제시계열에도 적용해서 종래의 예측방법과 비교해서 그 유효성을 표시했다.
Park, Sang-Woo;Cho, Sin-Sup;Lee, Sang-Yeol;Hwang, Sun-Y.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제11권2호
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pp.173-179
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2000
Interval prediction based on the empirical distribution function for the class of time series with time varying coefficients is discussed. To this end, strong mixing property of the model is shown and results due to Fotopoulos et. al.(1994) are employed. A simulation study is presented to assess the accuracy of the proposed interval predictor.
For the safe and stable operation of the power system, accurate wind power prediction is of great significance. A wind power prediction method based on empirical mode decomposition and improved extreme learning machine is proposed in this paper. Firstly, wind power time series is decomposed into several components with different frequency by empirical mode decomposition, which can reduce the non-stationary of time series. The components after decomposing remove the long correlation and promote the different local characteristics of original wind power time series. Secondly, an improved extreme learning machine prediction model is introduced to overcome the sample data updating disadvantages of standard extreme learning machine. Different improved extreme learning machine prediction model of each component is established. Finally, the prediction value of each component is superimposed to obtain the final result. Compared with other prediction models, the simulation results demonstrate that the proposed prediction method has better prediction accuracy for wind power.
Since 1990s, many literatures have shown that connectionist models, such as back propagation, recurrent network, and RBF (Radial Basis Function) outperform the traditional models, MA (Moving Average), AR (Auto Regressive), and ARIMA (Auto Regressive Integrated Moving Average) in time series prediction. Neural based approaches to time series prediction require the enough length of historical measurements to generate the enough number of training patterns. The more training patterns, the better the generalization of MLP is. The researches about the schemes of generating artificial training patterns and adding to the original ones have been progressed and gave me the motivation of developing VTG schemes in 1996. Virtual term is an estimated measurement, X(t+0.5) between X(t) and X(t+1), while the given measurements in the series are called actual terms. VTG (Virtual Tern Generation) is the process of estimating of X(t+0.5), and VTG schemes are the techniques for the estimation of virtual terms. In this paper, the alternative VTG schemes to the VTG schemes proposed in 1996 will be proposed and applied to multivariate time series prediction. The VTG schemes proposed in 1996 are called deterministic VTG schemes, while the alternative ones are called stochastic VTG schemes in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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