Gearbox fault diagnosis based on local mean decomposition, permutation entropy and extreme learning machine

This paper presents a fault diagnosis method for gearbox based on local mean decomposition (LMD), permutation entropy (PE) and extreme learning machine (ELM). LMD, a new self-adaptive time-frequency analysis method, is applied to decompose the vibration signal into a set of product functions (PFs). Then, PE values of the first five PFs (PF-PE) are calculated to characterize the complexity of the vibration signal. Finally, for the purpose of less time-consuming and higher accuracy, ELM is used to identify and classify of gearbox in different fault types. The experimental results demonstrate that the proposed method is effective in diagnosing and classifying different states of gearbox in short time

A New Algorithm for Multivariate Genome Wide Association Studies Based on Differential Evolution and Extreme Learning Machines

Genome-wide association studies (GWAS) are observational studies of a large set of genetic variants, whose aim is to find those that are linked to a certain trait or illness. Due to the multivariate nature of these kinds of studies, machine learning methodologies have been already applied in them, showing good performance. This work presents a new methodology for GWAS that makes use of extreme learning machines and differential evolution. The proposed methodology was tested with the help of the genetic information (370,750 single-nucleotide polymorphisms) of 2049 individuals, 1076 of whom suffer from colorectal cancer. The possible relationship of 10 different pathways with this illness was tested. The results achieved showed that the proposed methodology is suitable for detecting relevant pathways for the trait under analysis with a lower computational cost than other machine learning methodologies previously proposed

Benchmarking the selection of the hidden-layer weights in extreme learning machines

Recent years have seen a growing interest in neural networks whose hidden-layer weights are randomly selected, such as Extreme Learning Machines (ELMs). These models are motivated by their ease of development, high computational learning speed and relatively good results. Alternatively, constructive models that select the hidden-layer weights as a subset of the data have shown superior performance than random-based ones in some cases. In this work, we present a comparison between original ELMs (i.e., ELMs where the hidden-layer weights are selected randomly, that we will call ELM-Random) and a modified version of ELMs where the hidden-layer weights are a subset of the input data (that we will call ELM-Input). We will focus our comparison on the behavior of both strategies for different sizes of the training set and different network sizes. The results on several benchmark data sets for classification problems show that ELM-Input has superior performance than ELM-Random in some cases and similar in the rest. In some cases, this general trend is observed for all sizes of the training set and all network sizes. In other cases, it is mostly observed when the size of the training set is small. Therefore, the strategy of selecting the hidden-layer weights among the data can be considered as a good alternative or complement to the standard random selection for ELMs.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Theoretical results on a weightless neural classifier and application to computational linguistics

WiSARD é um classificador n-upla, historicamente usado em tarefas de reconhecimento de padrões em imagens em preto e branco. Infelizmente, não era comum que este fosse usado em outras tarefas, devido á sua incapacidade de arcar com grandes volumes de dados por ser sensível ao conteúdo aprendido. Recentemente, a técnica de bleaching foi concebida como uma melhoria à arquitetura do classificador n-upla, como um meio de coibir a sensibilidade da WiSARD. Desde então, houve um aumento na gama de aplicações construídas com este sistema de aprendizado. Pelo uso frequente de corpora bastante grandes, a etiquetação gramatical multilíngue encaixa-se neste grupo de aplicações. Esta tese aprimora o mWANN-Tagger, um etiquetador gramatical sem peso proposto em 2012. Este texto mostra que a pesquisa em etiquetação multilíngue com WiSARD foi intensificada através do uso de linguística quantitativa e que uma configuração de parâmetros universal foi encontrada para o mWANN-Tagger. Análises e experimentos com as bases da Universal Dependencies (UD) mostram que o mWANN-Tagger tem potencial para superar os etiquetadores do estado da arte dada uma melhor representação de palavra. Esta tese também almeja avaliar as vantagens do bleaching em relação ao modelo tradicional através do arcabouço teórico da teoria VC. As dimensões VC destes foram calculadas, atestando-se que um classificador n-upla, seja WiSARD ou com bleaching, que possua N memórias endereçadas por n-uplas binárias tem uma dimensão VC de exatamente N (2n − 1) + 1. Um paralelo foi então estabelecido entre ambos os modelos, onde deduziu-se que a técnica de bleaching é uma melhoria ao método n-upla que não causa prejuízos à sua capacidade de aprendizado.WiSARD é um classificador n-upla, historicamente usado em tarefas de reconhecimento de padrões em imagens em preto e branco. Infelizmente, não era comum que este fosse usado em outras tarefas, devido á sua incapacidade de arcar com grandes volumes de dados por ser sensível ao conteúdo aprendido. Recentemente, a técnica de bleaching foi concebida como uma melhoria à arquitetura do classificador n-upla, como um meio de coibir a sensibilidade da WiSARD. Desde então, houve um aumento na gama de aplicações construídas com este sistema de aprendizado. Pelo uso frequente de corpora bastante grandes, a etiquetação gramatical multilíngue encaixa-se neste grupo de aplicações. Esta tese aprimora o mWANN-Tagger, um etiquetador gramatical sem peso proposto em 2012. Este texto mostra que a pesquisa em etiquetação multilíngue com WiSARD foi intensificada através do uso de linguística quantitativa e que uma configuração de parâmetros universal foi encontrada para o mWANN-Tagger. Análises e experimentos com as bases da Universal Dependencies (UD) mostram que o mWANN-Tagger tem potencial para superar os etiquetadores do estado da arte dada uma melhor representação de palavra. Esta tese também almeja avaliar as vantagens do bleaching em relação ao modelo tradicional através do arcabouço teórico da teoria VC. As dimensões VC destes foram calculadas, atestando-se que um classificador n-upla, seja WiSARD ou com bleaching, que possua N memórias endereçadas por n-uplas binárias tem uma dimensão VC de exatamente N (2n − 1) + 1. Um paralelo foi então estabelecido entre ambos os modelos, onde deduziu-se que a técnica de bleaching é uma melhoria ao método n-upla que não causa prejuízos à sua capacidade de aprendizado

Assessing Atmospheric Pollution and Its Impacts on the Human Health

This reprint contains articles published in the Special Issue entitled "Assessing Atmospheric Pollution and Its Impacts on the Human Health" in the journal Atmosphere. The research focuses on the evaluation of atmospheric pollution by statistical methods on the one hand, and on the other hand, on the evaluation of the relationship between the level of pollution and the extent of its effect on the population's health, especially on pulmonary diseases