Accelerating recurrent neural network training using sequence bucketing and multi-GPU data parallelization

An efficient algorithm for recurrent neural network training is presented. The approach increases the training speed for tasks where a length of the input sequence may vary significantly. The proposed approach is based on the optimal batch bucketing by input sequence length and data parallelization on multiple graphical processing units. The baseline training performance without sequence bucketing is compared with the proposed solution for a different number of buckets. An example is given for the online handwriting recognition task using an LSTM recurrent neural network. The evaluation is performed in terms of the wall clock time, number of epochs, and validation loss value.Comment: 4 pages, 5 figures, Comments, 2016 IEEE First International Conference on Data Stream Mining & Processing (DSMP), Lviv, 201

Modélisation et compensation des déficiences linéaires et non linéaires dans les transmissions électromécaniques des robots humanoïdes

Walking robots need precise control for legs articulations because it influence their equilibrium. It is necessary to compensate vibrational effects caused by imperfections in their articulations, like elasticities, mechanical backlashes, frictions and structural deformations and those appearing during shocks with the ground or when forces become significant. Our approach consists in correcting the inputs of the robot control system in a robust way according to variations of functional conditions and robot parameters. To reach this objective, we use adaptive and learning control methods, nonlinear oscillators.The research problematic, objectives, and state of the art are presented in the chapter 1. As it’s necessary to know exact torques of a robot, we present in the chapter 2 an approach of polyarticulated multi-masses systems modeling that takes into account its control system, mechanical transmissions and nonlinearities of transmissions. Experimental validations are carried on the biped robot ROBIAN. The chapter 3 explains the instrumentation of the non-direct articulation accelerations measurement method based on distributed accelerometer measurements on the body of the robot. The chapter 4 concerns experimental validation of compensation and control methods for ROBIAN for different kinds of flexion/extension movements.Les robots marcheurs demandent un contrôle articulaire des jambes précis car cela influence leur équilibre. Il est important de compenser les effets vibratoires provoqués par les imperfections dans leurs articulations comme les élasticités, les jeux mécaniques, les frottements, les déformations structurelles et celles qui apparaissent lors des chocs contre le sol ou lorsque les efforts deviennent importants.Notre démarche consiste à ajouter une correction dans les boucles d’asservissement articulaires du robot qui améliore la robustesse par rapport aux changements des conditions du fonctionnement et aux paramètres du robot. Pour atteindre cet objectif, nous comparons différentes méthodes dont celles de contrôle par adaptation et par apprentissage, à base d’oscillateurs non linéaires.Dans le chapitre 1, la problématique et les objectifs de la recherche, l’état de l’art sont présentés. Dans le but de connaitre les couples articulaires exacts d’un robot, le chapitre 2 présente la modélisation des systèmes polyarticulés multimasses avec système d’asservissement, les transmissions prenant en compte les non linéarités articulaires. La validation expérimentale est donnée pour le robot bipède ROBIAN. Le chapitre 3 explique le système d’instrumentation de mesure indirecte à base d’accéléromètres permettant de calculer des accélérations articulaires à partir des mesures réparties sur le corps d’un robot marcheur. Le chapitre 4 concerne la validation expérimentale des méthodes de compensation et de contrôle sur ROBIAN

On the processes of migration and diffusion in the systems with solid-state reagents

This paper deals with peculiarities of diffusion and migration in electrochemical systems with solid-state reagents (ESSSR). Contradictions of the diffusion model are analyzed. It is the difference of applied potentials and the corresponding electric field strength in the bulk solid phase and at the interfaces which is the primary driving force of charge transfer in ESSSR. The time characteristic of diffusion processes is not comparable to the duration of electrode processes at charging/discharging of batteries and especially electrochemical capacitors. In many real systems involving ESSSR, the process of diffusion in solid phase is absent. Examples of charge transfer processes in ESSSR (nickel hydroxide electrode, sparingly soluble quinoid compounds, Li+ intercalation in graphite, etc.) are considered, and the processes are explained using the Grothuss, tunnel and other migration mechanisms. It is shown in this paper that the linear relationship between peak currents in voltammetric curves and the square root of potential scan rate cannot be presented as an ultimate support of the diffusion model, but as а more universal property of ESSSR. In this aspect, the efficient diffusion coefficient, Deff, could be at best discussed, not to distort the ideas of charge-transfer migration mechanisms in the ESSSR

Measurement and compensation of mechanical vibrations in articulations of electromechanical biped robot

We consider practical aspects of measurement and compensation of vibrations in articulations of biped robots. Our approach extracts angular oscillations information using two types of sensors mounted at the extremity of articulation: two axis inclination meter and tree axis accelerometer. Experiments are made to confirm this measurement method. We propose modifications to F.L. Lewis et al. neuronal network vibration compensation algorithm which simplify its practical implementation

Electronic hardware design of a low cost tactile sensor device for physical Human-Robot Interactions

International audienceWe propose in this paper a low-cost method of Electrical Impedance Tomography (EIT) data acquisition from soft conductive fabric for the design of robots artificial skin. We use a simple multiplexer/demultiplexer circuit for retrieving the resistance field from the pair-wised electrical current injected and the output voltage measured from the conductive fabric. A microcontroller controls the current injection and voltage output patterns and the analog-to-numeric conversion from the tactile material. After explaining the EIT method, we present the electronics corresponding to the data acquisition and we analyze the material property. Results show that we can acquire and localize in real time spatial patterns of the tactile contact

Electronic hardware design of a low cost tactile sensor device for physical Human-Robot Interactions

International audienceWe propose in this paper a low-cost method of Electrical Impedance Tomography (EIT) data acquisition from soft conductive fabric for the design of robots artificial skin. We use a simple multiplexer/demultiplexer circuit for retrieving the resistance field from the pair-wised electrical current injected and the output voltage measured from the conductive fabric. A microcontroller controls the current injection and voltage output patterns and the analog-to-numeric conversion from the tactile material. After explaining the EIT method, we present the electronics corresponding to the data acquisition and we analyze the material property. Results show that we can acquire and localize in real time spatial patterns of the tactile contact

Физика формирования потоков заряженных частиц в приборах для диагностики материалов атомной энергетики

В работе предложена концепция зондоформирующих систем со свободными параметрами, в качестве которых принимаются дополнительные источники питания магнитных квадрупольных линз. Представлены результаты разработки универсальной экспериментальной установки и общей методики моделирования электромагнитных процессов в многосвяз¬ных квазиоптических системах источников излучения миллиметровых и субмиллиметровых волн. Построена самосогласованная мультигармоничес-кая кубически-нелинейная теория плазменно-пучкового супергетеродинного лазера на свободных электронах с Н-убитронной накачкой. Исследовано влияние постоянной решетки нановыступа, в процессе эксфолиации графита и образования кусочка графена, которые могут быть использованы при производстве новых материалов атомной энергетики. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/453

Аналіз взаємозв’язку властивостей та мікроструктури будівельної кераміки

We have defined the basic properties of ceramic bricks for various purposes. The microstructure and phase composition of ordinary, facing and clinker bricks were investigated. We have established the interrelation between the microstructure and phase composition of the examined materials and water absorption, mechanical strength at compression, and frost resistance. The research results allowed us to identify patterns in the formation of a ceramic sherd and explain the physical-chemical processes during sintering.It was established that ordinary brick mostly contains the thermally altered clay substance with a low amount of the glass-phase. Given the above, due to the incomplete liquid-phase sintering, the ordinary brick has high water absorption values (10‒14 %) at low strength (7.5‒12.5 MPa).Facing brick has the more developed glass-phase, which firmly binds the crystalline phase. The latter is represented by such minerals as β-quartz, microcline, albite, mullite, etc. The main task in the facing brick production is to ensure the optimal dispersion of starting raw materials and to achieve even distribution of minerals throughout the entire volume of the product.Clinker brick has a more complex mechanism of sintering because when using the starting particulate mass, it is required to obtain a dense homogeneous structure of products. The main features of the ceramic mass are the introduction to its composition of emaciated additives that would ensure the resistance of products against deformation during annealing, and marshes, which should ensure the intensive liquid-phase sintering at annealing. When annealing such articles, it is necessary to select the proper temperature-time mode, which would match the sintering interval of the basic clay material. This is required to ensure that, on the one hand, a strong dense structure of the product is obtained, with a water absorption of 4‒5 %, and, on the other hand, that such kinds of defects as deformation, cracking, «over-annealing», swelling, etc. are avoided.Research results could be applied under industrial conditions at enterprises in order to control product quality and eliminate possible causes of defects related to violation of the technological production mode.Определены основные свойства керамического кирпича различного назначения. Исследована микроструктура и фазовый состав рядового, лицевого и клинкерного кирпича. Установлена взаимосвязь микроструктуры и фазового состава исследованных материалов с водопоглощением, механической прочностью при сжатии и морозостойкостью. Результаты исследований позволили определить особенности формирования керамического черепка и объяснить физико-химические процессы при спекании.Установлено, что рядовой кирпич содержит преимущественно термически измененное глинистое вещество, с невысоким количеством стеклофазы. В связи с указанным, из-за неполного жидкофазного спекания, рядовой кирпич имеет высокие значения водопоглощения (10–14 %) при низкой прочности (7,5–12,5 МПа).Лицевой кирпич имеет более развитую стеклофазу, которая прочно соединяет кристаллическую фазу. Последняя представлена такими минералами, как β-кварц, микроклин, альбит, муллит и др. Главной задачей производства лицевого кирпича является обеспечить оптимальную дисперсность исходных сырьевых материалов и достичь равномерного распределения минералов по всему объему изделия.Клинкерный кирпич имеет более сложный механизм спекания, поскольку при использовании исходной грубодисперсной массы необходимо получить плотную однородную структуру изделий. Главными особенностями керамической массы является введение в ее состав отощающих добавок, которые обеспечат устойчивость изделий к деформации во время обжига, и плавней, которые должны обеспечить при обжиге интенсивное жидкофазное спекание. При обжиге таких изделий нужно правильно выбрать температурно-временной режим, который будет соответствовать интервалу спекания основного глинистого материала. Это необходимо для того, чтобы, с одной стороны, получить прочную плотную структуру изделия с водопоглощением 4–5 %, а с другой – избежать таких видов брака, как деформация, растрескивание, «переобжиг», вспучивание и т.д.Результаты исследований могут быть применены в производственных условиях на предприятиях отрасли с целью контроля качества продукции и устранения возможных причин брака, связанного с нарушением технологического режима производстваВизначено основні властивості керамічної цегли різного призначення. Досліджено мікроструктуру та фазовий склад рядової, лицьової та клінкерної цегли. Встановлено взаємозв’язок мікроструктури і фазового складу дослідних матеріалів з водопоглинанням, механічною міцністю при стисканні та морозостійкістю. Результати досліджень дали можливість визначити особливості формування керамічного черепка та пояснити фізико-хімічні процеси при спіканні.Встановлено, що рядова цегла містить переважно термічно змінену глинисту речовину з невисокою кількістю склофази. У зв’язку з зазначеним, через неповне рідкофазне спікання, рядова цегла має високі значення водопоглинання (10–14 %) при низькій міцності (7,5‒12,5 МПа).Лицьова цегла має більш розвинену склофазу, яка міцно з'єднує кристалічну фазу. Остання представлена такими мінералами, як β-кварц, мікроклін, альбіт, муліт та ін. Головним завданням виробництва лицьової цегли є забезпечити оптимальну дисперсність вихідних сировинних матеріалів і досягти рівномірного розподілу мінералів по всьому об'єму виробу.Клінкерна цегла має більш складний механізм спікання, оскільки при використанні вихідної грубодисперсної маси необхідно отримати щільну однорідну структуру виробів. Головними особливостями керамічної маси є введення до її складу опіснюючих добавок, які забезпечать стійкість виробів до деформації під час випалу, і плавнів, які мають забезпечити інтенсивне рідкофазне спікання. При випалі таких виробів потрібно правильно вибрати температурно-часовий режим, який буде відповідати інтервалу спікання основного глинистого матеріалу. Це необхідно для того, щоб, з одного боку, отримати міцну щільну структуру виробу з водопоглинанням 4‒5 %, а з іншого – уникнути таких видів браку, як деформація, розтріскування, «перевипал», спучування і т.д.Результати досліджень можуть бути застосовані у виробничих умовах на підприємствах галузі з метою контролю якості продукції і усунення можливих причин браку, пов'язаного з порушенням технологічного режиму виробництв

generalized model of articulated electromechanical systems with elasticities in transmissions

International audienc

Sensor network architecture to measure characteristics of a handshake between humans

International audienceHandshaking is an important component of social interaction between people in many cultures. Thus, for further applications in human/humanoid-robot interaction it is important to understand and measure the characteristics of a handshake during interaction between humans. In this paper, a new wearable sensor network to measure a handshake is described. It consists of a set of several sensors (accelerometers, gyroscopes and force sensors) attached to the glove, and of a microcontroller for signal acquisition and conditioning. The paper focuses on the applicability and qualitative analysis of the proposed architecture of sensors through several experiments of handshaking between two human subjects. The results show that the proposed system allows reproducible experiments to quantify handshake characteristics such as duration and strength of the grip, vigor and rhythmicity of a handshake