International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.16
no.2
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pp.127-135
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2024
Recent studies have shown that inverse design using deep learning has the potential to rapidly generate the optimal design that satisfies the target performance without the need for iterative optimization processes. Unlike traditional methods, deep learning allows the network to rapidly generate a large number of solution candidates for the same objective after a single training, and enables the generation of diverse designs tailored to the objectives of inverse design. These inverse design techniques are expected to significantly enhance the efficiency and innovation of design processes in various fields such as aerospace, biology, medical, and engineering. We analyzes inverse design models that are mainly utilized in the nano and chemical fields, and proposes inverse design models based on supervised and unsupervised learning that can be applied to the engineering system. It is expected to present the possibility of effectively applying inverse design methodologies to the design optimization problem in the field of engineering according to each specific objective.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2007.11a
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pp.159-162
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2007
The inverse kinematics problem in robotics is an essential work for grasping and manipulation tasks by robotic and humanoid hands. In this paper, an intelligent neural learning scheme for solving such inverse kinematics of humanoid fingers is presented. Specifically, a multi-layered neural network is utilized for effective inverse kinematics, where a dynamic neural learning algorithm is employed. Also, a bio-mimetic feature of general human fingers is incorporated to the learning scheme. The usefulness of the proposed approach is verified by simulations.
The iterative learning controller makes the system output follow the desired output over a finite time interval through iterating trials. In this paper, first we discuss that the design problem of learning controller is originally the design problem of the inverse model. Then we show that the tracking error which is the difference between the desired output and the system output is reduced monotonically by properly modeled inverse system if the magnitude of the learning operator being introduced is bounded within the unit circle in complex domain. Also it would be shown that the conventional learning control method is a kind of extremely simplified inverse model learning control method of the objective controlled system. Hence this control method can be considered as a generalization of the conventional learning control method. The more a designer model the objective controlled system precisely, the better the performance of the approximated inverse model learning controller would be. Finally we compare the performance of the conventional learning control method with that of the approximated inverse model learning control method by computer simulation.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.17
no.7
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pp.862-868
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2007
The planar motion of the index finger in general human hands is usually implemented by the actuation of three joints. This task requires a technique to determine the joint combination for each fingertip position which is well-known as the inverse kinematics problem in robotics. Especially, it is an essential work for grasping and manipulation tasks by robotic and humanoid fingers. In this paper, an intelligent neural learning scheme for solving such inverse kinematics is presented. Specifically, a multi-layered neural network is utilized for effective inverse kinematics, where a dynamic neural learning algorithm is employed for fast learning. Also, a bio-mimetic feature of general human fingers is incorporated to the learning scheme. The usefulness of the proposed approach is verified by simulations.
We discuss a neural network solver for the inverse optimization problem. The problem is that find functional relations between input and output data, which are include defects. Finding the relations, predictions of the defect parts are also required. The part of finding the defects in the input data is an inverse problem . We consider the meanings to solve the problem on the neural network system at first. Next, we consider the network structure of the system, the learning scheme of the network, and at last, examine the precision on the numerical calculations. In the paper, we proposed the high-precision learning method for plural three-layer neural network system that is series-connect...
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.39
no.9
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pp.985-996
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1990
An inverse kinematic solution of a robot manipulator using multilayer perceptrons is proposed. Neural networks allow the solution of some complex nonlinear equations such as the inverse kinematics of a robot manipulator without the need for its model. However, the back-propagation (BP) learning rule for multilayer perceptrons has the major limitation of being too slow in learning to be practical. In this paper, a new algorithm named Dynamically Reconfiguring BP is proposed to improve its learning speed. It uses a modified version of Kohonen's Self-Organizing Feature Map (SOFM) to partition the input space and for each input point, select a subset of the hidden processing elements or neurons. A subset of the original network results from these selected neuron which learns the desired mapping for this small input region. It is this selective property that accelerates convergence as well as enhances resolution. This network was used to learn the parity function and further, to solve the inverse kinematic problem of a robot manipulator. The results demonstrate faster learning than the BP network.
In this paper, a self-learning fuzzy controller is designed with a fuzzy approximation of an inverse model. The aim of an identification is to find an input command which is control of a system output. It is intuitional and easy to use a classical adaptive inverse modeling method for the identification, but it is difficult and complex to implement it. This problem can be solved with a fuzzy approximation of an inverse modeling. The fuzzy logic effectively represents the complex phenomena of the real world. Also fuzzy system could be represented by the neural network that is useful for a learning structure. The rule of a fuzzy inverse model is modified by the gradient descent method. The goal is to be obtained that makes the design of fuzzy controller less complex, and then this self-learning fuzz controller can be used for nonlinear dynamic system. We have applied this scheme to a nonlinear Ball and Beam system.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.17
no.1
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pp.41-49
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2022
This paper proposes a novel lane detection algorithm based on inverse perspective transformation and machine learning in lightweight embedded system. The inverse perspective transformation method is presented for obtaining a bird's-eye view of the scene from a perspective image to remove perspective effects. This method requires only the internal and external parameters of the camera without a homography matrix with 8 degrees of freedom (DoF) that maps the points in one image to the corresponding points in the other image. To improve the accuracy and speed of lane detection in complex road environments, machine learning algorithm that has passed the first classifier is used. Before using machine learning, we apply a meaningful first classifier to the lane detection to improve the detection speed. The first classifier is applied in the bird's-eye view image to determine lane regions. A lane region passed the first classifier is detected more accurately through machine learning. The system has been tested through the driving video of the vehicle in embedded system. The experimental results show that the proposed method works well in various road environments and meet the real-time requirements. As a result, its lane detection speed is about 3.85 times faster than edge-based lane detection, and its detection accuracy is better than edge-based lane detection.
Conventional back propagation learning is generally characterized by slow and rather inaccurate learning which makes it difficult to use in control applications. A new multilayer perception architecture and its learning algorithm is proposed that consists of a Kohonen front layer followed by a back propagation network. The Kohonen layer selects a subset of the hidden layer neurons for local tuning. This architecture has been tested on the inverse kinematic solution of robot manipulator while demonstrating its fast and accurate learning capabilities.
In this study, the basic motor control system had been investigated. The controller for this study consists of two main parts, a feedforward controller part and a feedback controller part. Each part will deals with different control problems. The feedback controller deals with robustness and stability, while the feedforward controller deals with response speed. The feedforward controller, used to solve the tracking control problem, is adaptable. To make such a tracking perfect, an adaptive law based on Feedback Error Learning (FEL) is designed so that the feedforward controller becomes an inverse system of the controlled plant. The novelty of FEL method lies in its use of feedback error as a teaching signal for learning the inverse model. The theory in $H^{\infty}$-Control is selected to be applied in the feedback part to guarantee the stability and solve the robust stabilization problems. The simulation of each individual part and the integrated one are taken to clarify the study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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