IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.2
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pp.107-114
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2024
Mobile ad hoc networks represent self-configuring networks of mobile devices that communicate without relying on a fixed infrastructure. However, traditional routing protocols in such networks encounter challenges in selecting efficient and reliable routes due to dynamic nature of these networks caused by unpredictable mobility of nodes. This often results in a failure to meet the low-delay and low-energy consumption requirements crucial for such networks. In order to overcome such challenges, our paper introduces a novel multi-objective and adaptive routing scheme based on the Q-learning reinforcement learning algorithm. The proposed routing scheme dynamically adjusts itself based on measured network states, such as traffic congestion and mobility. The proposed approach utilizes Q-learning to select routes in a decentralized manner, considering factors like energy consumption, load balancing, and the selection of stable links. We present a formulation of the multi-objective optimization problem and discuss adaptive adjustments of the Q-learning parameters to handle the dynamic nature of the network. To speed up the learning process, our scheme incorporates informative shaped rewards, providing additional guidance to the learning agents for better solutions. Implemented on the widely-used AODV routing protocol, our proposed approaches demonstrate better performance in terms of energy efficiency and improved message delivery delay, even in highly dynamic network environments, when compared to the traditional AODV. These findings show the potential of leveraging reinforcement learning for efficient routing in ad hoc networks, making the way for future advancements in the field of mobile ad hoc networking.
Sultan Alamri;Muhammad Saad Qaisar Alvi;Imran Usman;Adnan Idris
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.4
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pp.147-154
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2024
The continuous increase in urban population due to migration of mases from rural areas to big cities has set urban water supply under serious stress. Urban water resources face scarcity of available water quantity, which ultimately effects the water supply. It is high time to address this challenging problem by taking appropriate measures for the improvement of water utility services linked with better understanding of demand side management (DSM), which leads to an effective state of water supply governance. We propose a dynamic framework for preventive DSM that results in optimization of water resource management. This paper uses Agent Based Modeling (ABM) with Digital Twin (DT) to model water consumption behavior of a population and consequently forecast water demand. DT creates a digital clone of the system using physical model, sensors, and data analytics to integrate multi-physical quantities. By doing so, the proposed model replicates the physical settings to perform the remote monitoring and controlling jobs on the digital format, whilst offering support in decision making to the relevant authorities.
Jenchung Shao;M. Nasir Noor;P. Ken;Chuho Chang;R. Wang
Structural Engineering and Mechanics
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v.89
no.2
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pp.213-223
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2024
This paper proposes a composite design of fuzzy adaptive control scheme based on TMD RC structural system and the gain of two-dimensional fuzzy control is controlled by parameters. Monitoring and learning in LMI then produces performance indicators with a weighting matrix as a function of cost. It allows to control the trade-off between the two efficiencies by adjusting the appropriate weighting matrix. The two-dimensional Boost control model is equivalent to the LMI-constrained multi-objective optimization problem under dual performance criteria. By using the proposed intelligent control model, the fuzzy nonlinear criterion is satisfied. Therefore, the data connection can be further extended. Evaluation of controller performance the proposed controller is compared with other control techniques. This ensures good performance of the control routines used for position and trajectory control in the presence of model uncertainties and external influences. Quantitative verification of the effectiveness of monitoring and control. The purpose of this article is to ensure access to adequate, safe and affordable housing and basic services. Therefore, it is assumed that this goal will be achieved in the near future through the continuous development of artificial intelligence and control theory.
In recent years, artificial intelligence, especially object detection-based deep learning in computer vision, has made significant advancements, driven by the development of computing power and the widespread use of graphic processor units. Object detection-based deep learning techniques have been applied in various fields, including the medical imaging domain, where remarkable achievements have been reported in disease detection. However, the application of deep learning does not always guarantee satisfactory performance, and researchers have been employing trial-and-error to identify the factors contributing to performance degradation and enhance their models. Moreover, due to the black-box problem, the intermediate processes of a deep learning network cannot be comprehended by humans; as a result, identifying problems in a deep learning model that exhibits poor performance can be challenging. This article highlights potential issues that may cause performance degradation at each deep learning step in the medical imaging domain and discusses factors that must be considered to improve the performance of deep learning models. Researchers who wish to begin deep learning research can reduce the required amount of trial-and-error by understanding the issues discussed in this study.
Guodong Qin;Yong Cheng;Aihong Ji;Hongtao Pan;Yang Yang;Zhixin Yao;Yuntao Song
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.2
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pp.498-505
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2024
In this paper, a cable-driven endoscopic manipulator (CEM) is designed for the Chinese latest compact fusion reactor. The whole CEM arm is more than 3000 mm long and includes end vision tools, an endoscopic manipulator/control system, a feeding system, a drag chain system, support systems, a neutron shield door, etc. It can cover a range of ±45° of the vacuum chamber by working in a wrap-around mode, etc., to meet the need for observation at any position and angle. By placing all drive motors in the end drive box via a cable drive, cooling, and radiation protection of the entire robot can be facilitated. To address the CEM motion control problem, a discrete trajectory tracking method is proposed. By restricting each joint of the CEM to the target curve through segmental fitting, the trajectory tracking control is completed. To avoid the joint rotation angle overrun, a joint limit rotation angle optimization method is proposed based on the equivalent rod length principle. Finally, the CEM simulation system is established. The rationality of the structure design and the effectiveness of the motion control algorithm are verified by the simulation.
This paper proposes a composite form of fuzzy adaptive control plan based on a robust observer. The fuzzy 2D control gains are regulated by the parameters in the LMIs. Then, control and learning performance indices with weight matrices are constructed as the cost functions, which allows the regulation of the trade-off between the two performance by setting appropriate weight matrices. The design of 2D control gains is equivalent to the LMIs-constrained multi-objective optimization problem under dual performance indices. By using this proposed smart tracking design via fuzzy nonlinear criterion, the data link can be further extended. To evaluate the performance of the controller, the proposed controller was compared with other control technologies. This ensures the execution of the control program used to track position and trajectory in the presence of great model uncertainty and external disturbances. The performance of monitoring and control is verified by quantitative analysis. The goals of this paper are towards access to adequate, safe and affordable housing and basic services, promotion of inclusive and sustainable urbanization and participation, implementation of sustainable and disaster-resilient buildings, sustainable human settlement planning and manage. Therefore, the goal is believed to achieved in the near future by the ongoing development of AI and control theory.
This paper presents a motion planning algorithm of autonomous racing vehicles for mimicking the characteristics of a human driver. Time optimal maneuver of a race car has been actively studied as a major research area over the past decades. Although the time optimization problem yields a single time series solution of minimum time maneuver inputs for the vehicle, human drivers achieve similar lap times while taking various racing lines and velocity profiles. In order to model the characteristics of a specific driver and reproduce the motion, a stochastic motion planning framework based on kernelized motion primitive is introduced. The proposed framework imitates the behavior of the generated reference motion, which is based on a small number of human demonstration laps along the racetrack using Gaussian mixture model and Gaussian mixture regression. The mean and covariance of the racing line and velocity profile mimicking the driver are obtained by accumulating the outputs tested at equidistantly sampled input points. The results confirmed that the obtained lateral and longitudinal motion simulates the driver's driving characteristics, which are feasible for actual vehicle test environments.
Copper canisters are commonly employed to contain HLW for the long-term, making it crucial to understand how corrosion affects the canister. This study conducted a comparative analysis of two widely used calculation methods for modeling canister corrosion within a 3-D DGR domain. The first method, termed transport-limited corrosion, assumes an immediate sulfide-copper reaction and has been traditionally used due to its conservative nature. The second method, known as the potential-limited corrosion, considers coupled redox reactions at the canister surface and computes corrosion rates through anodic current density. From the results, we found that the edge of the canister geometry and the omission of electrochemical kinetics impose critical limitations with the transport-limited corrosion method. These limitations include the singularity problem, excessive sensitivity to the curvature of the canister's edge, and an inability to evaluate the distribution of corrosion rate over the canister surface as a function of the sulfide concentration. On the other hand, the potential-limited corrosion method avoided the limitations found in the other method. Since the factors relating to these limitations are critical to the design and optimization of the copper disposal canister, careful consideration when selecting appropriate calculation methods for corrosion will be required.
An Internet shopping mall for clothing operates a warehouse for packing and shipping products to fulfill its orders. All the products in the warehouse are put into the boxes of same brands and the boxes are stored in a row on shelves equiped in the warehouse. To make picking and managing easy, boxes of the same brands are located side by side on the shelves. When new products arrive to the warehouse for storage, the products of a brand are put into boxes and those boxes are located adjacent to the boxes of the same brand. If there is not enough space for the new coming boxes, however, some boxes of other brands should be moved away and then the new coming boxes are located adjacent in the resultant vacant spaces. We want to minimize the movement of the existing boxes of other brands to another places on the shelves during the warehousing of new coming boxes, while all the boxes of the same brand are kept side by side on the shelves. Firstly, we define the adjacency of boxes by looking the shelves as an one dimensional series of spaces to store boxes, i.e. cells, tagging the series of cells by a series of numbers starting from one, and considering any two boxes stored in the cells to be adjacent to each other if their cell numbers are continuous from one number to the other number. After that, we tried to formulate the problem into an integer programming model to obtain an optimal solution. An integer programming formulation and Branch-and-Bound technique for this problem may not be tractable because it would take too long time to solve the problem considering the number of the cells or boxes in the warehouse and the computing power of the Internet shopping mall. As an alternative approach, we designed a fast heuristic method for this reallocation problem by focusing on just the unused spaces-empty cells-on the shelves, which results in an assignment problem model. In this approach, the new coming boxes are assigned to each empty cells and then those boxes are reorganized so that the boxes of a brand are adjacent to each other. The objective of this new approach is to minimize the movement of the boxes during the reorganization process while keeping the boxes of a brand adjacent to each other. The approach, however, does not ensure the optimality of the solution in terms of the original problem, that is, the problem to minimize the movement of existing boxes while keeping boxes of the same brands adjacent to each other. Even though this heuristic method may produce a suboptimal solution, we could obtain a satisfactory solution within a satisfactory time, which are acceptable by real world experts. In order to justify the quality of the solution by the heuristic approach, we generate 100 problems randomly, in which the number of cells spans from 2,000 to 4,000, solve the problems by both of our heuristic approach and the original integer programming approach using a commercial optimization software package, and then compare the heuristic solutions with their corresponding optimal solutions in terms of solution time and the number of movement of boxes. We also implement our heuristic approach into a storage location assignment system for the Internet shopping mall.
Kim, Soo-Won;Yuh, Baeg-Youh;Park, Choon-Wok;Kang, Moon-Myung
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.4
no.2
s.12
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pp.89-97
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2004
The objective of this study is the development of a scheme and discrete optimum design algorithm, which is based on the genetic algorithm. The algorithm can perform both scheme and size optimum designs of plane trusses. The developed Scheme genetic algorithm was implemented in a computer program. For the optimum design, the objective function is the weight of structures and the constraints are limits on loads and serviceability. The basic search method for the optimum design is the genetic algorithm. The algorithm is known to be very efficient for the discrete optimization. However, its application to the complicated structures has been limited because of the extreme time need for a number of structural analyses. This study solves the problem by introducing the size & scheme genetic algorithm operators into the genetic algorithm. The genetic process virtually takes no time. However, the evolutionary process requires a tremendous amount of time for a number of structural analyses. Therefore, the application of the genetic algorithm to the complicated structures is extremely difficult, if not impossible. The scheme genetic algorithm operators was introduced to overcome the problem and to complement the evolutionary process. It is very efficient in the approximate analyses and scheme and size optimization of plane trusses structures and considerably reduces structural analysis time. Scheme and size discrete optimum combined into the genetic algorithm is what makes the practical discrete optimum design of plane fusses structures possible. The efficiency and validity of the developed discrete optimum design algorithm was verified by applying the algorithm to various optimum design examples: plane pratt, howe and warren truss.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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