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        XML 기반 강건 타입형 유전자 프로그램의 이식 · 독립적 표현

        이승익(Seung-Ik Lee),Ivan Tanev(Ivan Tanev),Katsunori Shimohara(Katsunori Shimohara) 한국정보과학회 2005 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.32 No.4

        선택과 재생산을 특징으로 하는 계통적 학습에서 유전자 프로그램이 가지는 긴 설계시간/높은 계산노력/낮은 계산효율을 극복하고자, 이 논문은 XML에 기반을 둔 유전적 표현 방법을 제안한다. 이 방법에서 유전자 프로그램과 유전자 연산은 기성 DOM 파서의 API 호출에 의하여 관리되기 때문에, 유전자프로그램을 설계하는데 소비되는 시간이 상당히 단축되는 특징이 있다. 또 표준 XML 스키마를 기반으로 의미적으로 올바른 유전자 프로그램만을 다루기 때문에 탐색공간과 계산노력이 감소된다. 그리고 이형 분산 컴퓨팅 환경에서 유전자 프로그램의 이주에 적합한 시스템 및 형식인 XML을 사용하기 때문에 유전자 프로그램이 병렬적으로 수행될 수 있고, 이에 따라 계산효율이 향상된다. 제안된 방법의 검증을 위하여 포식자-피식자 문제에서 다중 에이전트의 사회적 행동의 진화에 적용한 결과, 유전자 프로그램에 대한 계산 시간이 단축됨을 보인다. To overcome the long design time/high computational effort/low computational performance of phylogenetic learning featuring selection and reproduction, this paper proposes a genetic representation based on XML. Since genetic programs (GP) and genetic operations of this representation are maintained by the invocation of the built-in off-the-shelf XML parser's API, the proposed approach features significant reduced time consumption of GP design process. Handling only semantically correct GPs with standard XML schema can reduce search space and computational effort. Furthermore, computational performance can be improved by the parallelism of GP caused by the utilization of XML, which is a feasible system and wire format for migration of genetic programs in heterogeneous distributed computer environments. To verify the proposed approach, it is applied to the evolution of social behaviors of multiple agents modeling the predator-prey pursuit problem. The results show that the approach can be applied for fast development and time efficiency of GPs.

      • Fitness function for evolutionary system to predict unknown gene regulatory networks

        Tetsuya Maeshiro,Katsunori Shimohara,Shin-ichi Nakayama 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2009 No.8

        This paper proposes a method, denoted pulse flux analysys, to evaluate computationally generated gene regulatory networks, without using biological knowledge related to the target gene regulatory network. Furthermore, the quantification of networks enables the ranking of predicted gene regulatory networks, and prioritization of network candidates to examine by biological experiments is also possible. A short pulse is injected to input nodes of the target network, and the response behavior is analyzed. The method also detects logical ambiguities that cannot be revealed by methods that analyze the static structure of networks. The presented method is incorporated into our system to predict gene regulatory networks, which relies on evolutionary mechanism and high simulation speed.

      • Interactively Learned Probabilistic Context-sensitive Grammar in Genetic Programming for the Evolution of Snake-like Robot

        Ivan Tanev,Katsunori Shimohara 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2009 No.8

        We discuss an approach of incorporating interactively learned consensus sequences (ILCS) in genetic programming (GP) for efficient evolution of simulated Snakebot situated in a challenging environment. ILCS introduce a biased mutation in GP via probabilistic context sensitive grammar, in which the probabilities of applying the production rules with multiple right-hand side alternatives depend on the grammatical context. The distribution of these probabilities is learned interactively from the syntax of the Snakebots, exhibiting behavioral traits that according to the human observer are relevant for the emergence of ability to overcome obstacles. Because at the earlier stages of evolution these behavioral traits are not necessarily pertinent to the best performing (i.e. fastest) Snakebots, the user feedback provides the evolution with an additional insight about the promising areas in the fitness landscape. Empirical results verify that employing ILCS improves the efficiency of GP in that the evolved Snakebots are faster than those obtained via canonical GP.

      • Personalized Adaptive Strategies in Human-PC Learning Game

        Masao Morizane,Yukiko Nakano,Katsunori Shimohara,Ivan Tanev 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2009 No.8

        This paper describes the effect of introducing personalized adaptive strategies into a human-PC interactivelearning game. In this game, a computer can execute adaptive strategies according to a user’s performance level. Throughsimulations with subjects, we verified that we could control the user’s score by changing the computer’s ability. It meansthat we can identify a user’s ability by referring to the computer’s level, because the computer adapts its ability so that wethere should be small deference between the user’s ability and computer’s one.

      • Dynamics of Relationship: For Goal-Oriented Control of Group Behavior

        Yoshiaki Senda,Ivan Tanev,Katsunori Shimohara 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2009 No.8

        When a critical amount of pedestrians herd together, pedestrians are showed several series of group behaviors. Existing dynamical model can duplicate pedestrian’s group behavior. But we create dynamical model in each case. Why do we need to create dynamical model in each case? We believe that we don’t understand what are the assumed forces and interactions. Our challenge is to explain forces and interactions between pedestrians in a more detailed, primitive level. We are using Direct-Vision-Based Reinforcement Learning to construct the primitive model. This learning system needs not a priori assumption ? only a reward.

      • XML 기반 강건 타입형 유전자 프로그램의 이식${\cdot}$독립적 표현

        Lee Seung-Ik,Tanev Ivan,Shimohara Katsunori 한국정보과학회 2005 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.32 No.4

        선택과 재생산을 특징으로 하는 계통적 학습에서 유전자 프로그램이 가지는 긴 설계시간/높은 계산노력/낮은 계산효율을 극복하고자, 이 논문은 XML에 기반을 둔 유전적 표현 방법을 제안한다. 이 방법에서 유전자 프로그램과 유전자 연산은 기성 DOM 파서의 API 호출에 의하여 관리되기 때문에, 유전자 프로그램을 설계하는데 소비되는 시간이 상당히 단축되는 특징이 있다. 또 표준 XML 스키마를 기반으로 의미적으로 올바른 유전자 프로그램만을 다루기 때문에 탐색공간과 계산노력이 감소된다. 그리고 이형 분산 컴퓨팅 환경에서 유전자 프로그램의 이주에 적합한 시스템 및 형식인 XML을 사용하기 때문에 유전자 프로그램이 병렬적으로 수행될 수 있고, 이에 따라 계산효율이 향상된다. 제안된 방법의 검증을 위하여 포식자-피식자 문제에서 다중 에이전트의 사회적 행동의 진화에 적용한 결과, 유전자 프로그램에 대한 계산시간이 단축됨을 .보인다 To overcome the long design time/high computational effort/low computational performance of phylogenetic learning featuring selection and reproduction, this paper proposes a genetic representation based on XML. Since genetic programs (GP) and genetic operations of this representation are maintained by the invocation of the built-in off-the-shelf XML parser's API, the proposed approach features significant reduced time consumption of GP design process. Handling only semantically correct GPs with standard XML schema can reduce search space and computational effort. Furthermore, computational performance can be improved by the parallelism of GP caused by the utilization of XML, which is a feasible system and wire format for migration of genetic programs in heterogeneous distributed computer environments. To verify the proposed approach, it is applied to the evolution of social behaviors of multiple agents modeling the predator-prey pursuit problem. The results show that the approach can be applied for fast development and time efficiency of GPs.

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