현대의 인공지능은 사회를 구성하는 필수적인 기술로 여겨지고 있다. 특히, 인공지능에서 프라이버시 침해 문제는 현대 사회에서 심각한 문제로 자리 잡고 있다. 개인정보보호를 위해 2019년 MIT에서 제안된 분할 학습은 연합 학습의 기술 중 하나로 개인정보보호 효과를 지닌다. 본 연구에서는 데이터를 안전하게 관리하기 위해 알려진 차분 프라이버시를 이용하여 안전하고 정확한 분할 학습 모델을 연구한다. 또한, SVHN과 GTSRB 데이터 세트를 15가지의 차등적인 차분 프라이버시를 적용한 분할 학습 모델에 학습시키고 학습이 안정적으로 되는지를 확인한다. 최종적으로, 학습 데이터 추출 공격을 진행하여, 공격을 예방하는 차분 프라이버시 예산을 MSE를 통해 정량적으로 도출한다.
기존의 영역 병합을 통한 이미지 분할 방법에서는 이웃한 두 영역 사이의 정보만을 이용하여 병합 모델을 학습한다. 학습 과정에서는 두 영역 사이의 지역적인 정보뿐만 아니라 물체 정보와 같은 전역적인 정보 또한 활용 가능하므로 주어진 모든 정보를 활용하여 병합 모델의 성능을 높이는 것이 바람직하다. 본 논문에서는 학습 기반의 이미지 분할 알고리즘에서 학습 시에만 사용 가능한 특권정보를 활용하는 SVM+ 방법을 제안한다. 특권정보는 학습 시에만 사용 가능한 정보이므로 전통적인 지도학습 방법으로는 학습이 불가하다. SVM+와 같은 특권정보를 학습할 수 있는 구조를 통해 지역 정보뿐만 아니라 물체 정보를 포함하여 영역 간의 병합 여부를 결정하는 모델을 학습하였다. BSDS 500 데이터 세트와 VOC 2012 데이터 세트에서 벤치마크를 수행하였으며 대부분의 평가 지표에서 개선된 성능을 보여 주었다. 특히 학습 데이터 세트가 작은 경우에 기존의 알고리즘에 비해서 월등히 뛰어난 성능을 보인다.
본 논문은 수학 학습부진 학생의 수학 학습 성취도 향상을 위한 하나의 방법으로 매 수업초 5분 동안 이전 차시에 학습한 내용을 중심으로 5분 테스트를 도입하여 실시하고, 각 단원별 단원평가를 통해 5분 테스트가 수학 학습부진 학생들의 수학 학습 성취도 향상에 미치는 효과에 대해 분석하였다. 전라남도 해남군에 소재하고 있는 H중학교 2학년 학생 중 수학 학습부진 학생 48명을 연구 대상자로 선정하여 2학년 1학기말 수학 성적을 기준으로 '2+1' 제수준별 이동반을 편성하였다. 실험반 학생을 대상으로 5분 테스트를 실시한 결과 5분 테스트를 활용한 수업이 수학 학습부진 학생들의 문제 해결력이 향상과 수학적 성향의 변화에 대하여 긍정적인 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
머신 러닝 환경에서 많은 양의 데이터를 한꺼번에 학습하게 되면 데이터 트래픽이 증가함에 따라 흐름 정체가 발생하고 학습 품질이 저하되며 학습속도 지연 등의 문제가 발생한다. 본 연구는 머신러닝 환경에서 빅 데이터 학습 데이터 분할을 위한 핵심 목표인 Greedy 알고리즘에 대해 설명하고 간단한 Greedy 알고리즘을 사용하여 각각의 데이터 파티션을 생성하여 학습 속도의 효율성을 향상시키는 방법을 제안한다.
최근 건설현장의 안전사고 문제를 해결하기 위해 컴퓨터 비전 기술을 활용한 안전관리에 관한 연구를 많이 수행하고 있다. 최근 딥러닝 기반 객체 인식 및 영역 분할 연구에서 앵커 박스 파라미터를 사용하고 있다. 일관적인 정확도를 확보하기 위하여 학습 과정에서 앵커 박스 파라미터의 최적화가 중요하다. 앵커 박스 관련 파라미터는 일반적으로 학습자의 휴리스틱 방법으로 모양과 크기를 고정하여 학습을 수행하고 있고, 파라미터는 단일로 구성된다. 하지만 파라미터는 객체 종류와 객체 크기에 따라 민감하고 수가 증가하면 단일 파라미터로 데이터의 모든 특성을 반영하는데 한계가 발생한다. 따라서 본 논문은 분할 학습을 통해 최적화된 다중 파라미터를 적용하는 방법을 제안하여 단일 파라미터로 모든 객체의 특성을 반영하기 어려운 문제를 해결하고자 한다. 통합 데이터를 객체 크기, 객체 수, 객체의 형상에 따라 효율적으로 분할하는 기준을 정립하였으며, 최종으로 통합 학습과 분할 학습 방법의 성능 비교를 통해 제안한 학습 방법의 효과를 검증하였다.
최근 딥러닝 기술이 급속히 발전하며 현대 사회의 다양한 응용분야에서 빠르게 적용되고 있다. 특히 영상 기반의 딥러닝 기술은 자연어 처리와 함께 인공지능 기술의 핵심 연구 분야로 많은 연구가 진행되고 있다. 논문에서는 최근 많은 연구가 진행되고 있는 영상의 의미적 분할 (Semantic Segmentation) 성능을 향상하기 위한 연구를 진행한다. 특히 모델에서 고정밀의 의미적 분할을 수행할 수 있도록 추가적인 정보로써 의사 깊이맵 (Pseudo Depth-Map)을 활용하는 방법을 제안하였다. 더불어, 의사 깊이맵을 모델 상에서 효과적으로 학습시키기 위하여 다중 디코더 모델과 학습 효율을 높이는 학습 스케줄링 전략을 제안한다. 의사 깊이맵과 다중 디코더 모델 기반의 제안 모델은 기존 의미적 분할 모델과 비교하여 iIoU 기준 2%의 성능 향상을 보였다.
본 논문에서는 실내 공간 이미지의 의미론적 영상 분할을 위해 배경과 물체로 재설계된 클래스를 학습하는 방법을 제안한다. 의미론적 영상 분할은 이미지의 벽이나 침대 등 의미를 갖는 부분들을 픽셀 단위로 나누는 기술이다. 기존 의미론적 영상 분할에 대한 연구들은 신경망을 통해 이미지의 다양한 객체 클래스들을 학습하는 방법들을 제시해왔고, 긴 학습 시간에 비해 정확도가 부족하다는 문제가 지적되었다. 그러나 물체와 배경을 분리하는 문제에서는, 다양한 객체 클래스를 학습할 필요가 없다. 따라서 우리는 이 문제에 집중해, 클래스를 단순화 후에 학습하는 방법을 제안한다. 학습 방법의 실험 결과로 기존 방법들보다 정확도가 약 5~12% 정도 높았다. 그리고 같은 환경에서 클래스를 달리 구성했을 때 학습 시간이 약 14 ~ 60분 정도 단축됐으며, 이에 따라 물체와 배경을 분리하는 문제에 대해 제안하는 방법이 효율적임을 보인다.
중국어의 품사 태깅(part-of-speech tagging)을 위해서는 중국어 문장들은 내부 단어간의 명확한 분리가 없기 때문에 단어 분할(word segmentation)과 품사 태깅을 동시에 처리해야 한다. 본 논문은 규칙 기반(rule base)과 사전 기반(dictionary base) 기법을 혼합하여 구현한 단어 분할 시스템을 사용하여 입력 문장을 단어 단위로 분할하고, HMM(hidden Markov model) 기반 통계적 품사 태깅 기법을 사용한다. 특히, 본 논문에서는 주어진 말뭉치(corpus)로부터 자동 학습(automatic training)을 통해 품사 사전을 구축하여 구현된 시스템과 말뭉치간의 독립성을 유지한다. 말뭉치는 중국어 간체와 번체 모두를 대상으로 하고, 각 말뭉치로부터 자동 학습을 통해 얻어진 품사 사전으로 단어 분할과 품사 태깅을 한다. 실험결과들은 간체, 번체 각각의 단어 분할 성능과 품사 태깅 성능을 보여준다.
본 논문은 스마트폰을 활용한 모바일 학습환경에서 학습자의 사전지식 수준과 동영상 강의의 분할시간이 학업성취도와 만족도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 사전지식 수준에 따라 상위 35%, 하위 35% 두 집단으로 구분하였으며 각 집단에 동영상 강의를 5분, 10분, 15분, 20분으로 분할하여 제공하였다. 먼저, 동영상 분할시간의 주효과를 보면 학업성취도에서는 10, 15분 동영상이 좀 더 효과적이었으며, 만족도에서는 15분, 20분 동영상이 가장 효과적이었다. 학습자의 사전지식 수준과 동영상 강의 분할시간 간에 상호작용 효과는 학업성취도에 있어서만 나타났는데 특히, 사전지식 상위 35% 집단은 15분, 20분 동영상에서, 하위 35% 집단은 10분 동영상에서 가장 높은 학업성취도를 보였다. 상기 연구결과는 사전지식이 높은 집단에게는 좀 더 긴 동영상 강의를 제공할 수 있으며, 5분 동영상 강의는 스마트폰을 활용한 학습환경에서 적합하지 않음을 시사한다.
본 논문은 회귀트리에 기반을 둔 회귀 신경망을 제안한다. 회귀트리를 세 개의 계층을 갖는 전향 신경망에 사상하고, 첫 번째 계층에 다중특징 분할함수를 형성시켜 신경망이 보다 더 최적인 입력 공간의 분할을 갖도록 한다. 본 연구에서는 신경망 트레이닝을 위한 두 가지 지도 학습 알고리즘을 제안하여 단일특징 분할함수와 다중특징 분할함수에 실험한다. 실험결과, 제안된 회귀 신경망은 기존의 단일특징 분할 회귀트리 및 단일특징 분할 회귀신경망보다 학습능력이 우수함을 입증한다. 또한 본 논문에서 제안한 알고리즘이 학습 능력을 저하시키지 않으면서도 효과적으로 과성장한 회귀트리를 가지치기 할 수 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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