The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.13
no.2
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pp.76-90
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2024
Although artificial intelligence (AI) can be utilized in various domains such as smart city, healthcare, it is limited due to concerns about the exposure of personal and sensitive information. In response, the concept of distributed machine learning has emerged, wherein learning occurs locally before training a global model, mitigating the concentration of data on a central server. However, overall learning phase in a collaborative way among multiple participants poses threats to data privacy. In this paper, we systematically analyzes recent trends in privacy protection within the realm of distributed machine learning, considering factors such as the presence of a central server, distribution environment of the training datasets, and performance variations among participants. In particular, we focus on key distributed machine learning techniques, including horizontal federated learning, vertical federated learning, and swarm learning. We examine privacy protection mechanisms within these techniques and explores potential directions for future research.
The occurrence and intensity of wildfires are increasing with climate change. Emissions from forest fire smoke are recognized as one of the major causes affecting air quality and the greenhouse effect. The use of satellite product and machine learning is essential for detection of forest fire smoke. Until now, research on forest fire smoke detection has had difficulties due to difficulties in cloud identification and vague standards of boundaries. The purpose of this study is to detect forest fire smoke using Level 1 and Level 2 data of Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS), a Korean environmental satellite sensor, and machine learning. In March 2022, the forest fire in Gangwon-do was selected as a case. Smoke pixel classification modeling was performed by producing wildfire smoke label images and inputting GEMS Level 1 and Level 2 data to the random forest model. In the trained model, the importance of input variables is Aerosol Optical Depth (AOD), 380 nm and 340 nm radiance difference, Ultra-Violet Aerosol Index (UVAI), Visible Aerosol Index (VisAI), Single Scattering Albedo (SSA), formaldehyde (HCHO), nitrogen dioxide (NO2), 380 nm radiance, and 340 nm radiance were shown in that order. In addition, in the estimation of the forest fire smoke probability (0 ≤ p ≤ 1) for 2,704 pixels, Mean Bias Error (MBE) is -0.002, Mean Absolute Error (MAE) is 0.026, Root Mean Square Error (RMSE) is 0.087, and Correlation Coefficient (CC) showed an accuracy of 0.981.
Park, Sangchul;Park, Yeongbin;Jang, Soyeong;Kim, Tae-Ho
Korean Journal of Remote Sensing
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v.38
no.6_1
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pp.1463-1478
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2022
Maritime transport accounts for 99.7% of the exports and imports of the Republic of Korea; therefore, developing a vessel monitoring system for efficient operation is of significant interest. Several studies have focused on tracking and monitoring vessel movements based on automatic identification system (AIS) data; however, ships without AIS have limited monitoring and tracking ability. High-resolution optical satellite images can provide the missing layer of information in AIS-based monitoring systems because they can identify non-AIS vessels and small ships over a wide range. Therefore, it is necessary to investigate vessel monitoring and small vessel classification systems using high-resolution optical satellite images. This study examined the possibility of developing ship monitoring systems using Compact Advanced Satellite 500-1 (CAS500-1) satellite images by first training a deep learning model using satellite image data and then performing detection in other images. To determine the effectiveness of the proposed method, the learning data was acquired from ships in the Yellow Sea and its major ports, and the detection model was established using the You Only Look Once (YOLO) algorithm. The ship detection performance was evaluated for a domestic and an international port. The results obtained using the detection model in ships in the anchorage and berth areas were compared with the ship classification information obtained using AIS, and an accuracy of 85.5% and 70% was achieved using domestic and international classification models, respectively. The results indicate that high-resolution satellite images can be used in mooring ships for vessel monitoring. The developed approach can potentially be used in vessel tracking and monitoring systems at major ports around the world if the accuracy of the detection model is improved through continuous learning data construction.
Recently, the crime that utilizes the digital platform is continuously increasing. About 140,000 cases occurred in 2015 and about 150,000 cases occurred in 2016. Therefore, it is considered that there is a limit handling those online crimes by old-fashioned investigation techniques. Investigators' manual online search and cognitive investigation methods those are broadly used today are not enough to proactively cope with rapid changing civil crimes. In addition, the characteristics of the content that is posted to unspecified users of social media makes investigations more difficult. This study suggests the site-based collection and the Open API among the content web collection methods considering the characteristics of the online media where the infringement crimes occur. Since illegal content is published and deleted quickly, and new words and alterations are generated quickly and variously, it is difficult to recognize them quickly by dictionary-based morphological analysis registered manually. In order to solve this problem, we propose a tokenizing method in the existing dictionary-based morphological analysis through WPM (Word Piece Model), which is a data preprocessing method for quick recognizing and responding to illegal contents posting online infringement crimes. In the analysis of data, the optimal precision is verified through the Vote-based ensemble method by utilizing a classification learning model based on supervised learning for the investigation of illegal contents. This study utilizes a sorting algorithm model centering on illegal multilevel business cases to proactively recognize crimes invading the public economy, and presents an empirical study to effectively deal with social data collection and content investigation.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.20
no.2
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pp.149-155
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2020
The Korea Highway Traffic Authority provides statistics that analyze the causes of traffic accidents that occurred since 2015 using the Traffic Accident Analysis System (TAAS). it was reported Through TAAS that the driver's forward carelessness was the main cause of traffic accidents in 2018. As statistics on the cause of traffic accidents, 51.2 percent used mobile phones and watched DMB while driving, 14 percent did not secure safe distance, and 3.6 percent violated their duty to protect pedestrians, representing a total of 68.8 percent. In this paper, we propose a system that has improved the advanced driver assistance system ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) by utilizing CNN (Convolutional Neural Network) among the algorithms of Deep Learning. The proposed system learns a model that classifies the movement of the driver's face and eyes using Conv2D techniques which are mainly used for Image processing, while recognizing and detecting objects around the vehicle with cameras attached to the front of the vehicle to recognize the driving environment. Then, using the learned visual steering model and driving environment data, the hazard is classified and detected in three stages, depending on the driver's view and driving environment to assist the driver with the forward and blind spots.
Floods are becoming more severe and frequent due to global warming-induced climate change. Water disasters are rising in Korea due to severe rainfall and wet seasons. This makes preventive climate change measures and efficient water catastrophe responses crucial, and synthetic aperture radar satellite imagery can help. This research created 1,423 water body learning datasets for individual water body regions along the Han and Nakdong waterways to reflect domestic water body properties discovered by Sentinel-1 satellite radar imagery. We created a document with exact data annotation criteria for many situations. After the dataset was processed, U-Net, a deep learning model, analyzed water body detection results. The results from applying the learned model to water body locations not involved in the learning process were studied to validate soil water body monitoring on a national scale. The analysis showed that the created water body area detected water bodies accurately (F1-Score: 0.987, Intersection over Union [IoU]: 0.955). Other domestic water body regions not used for training and evaluation showed similar accuracy (F1-Score: 0.941, IoU: 0.89). Both outcomes showed that the computer accurately spotted water bodies in most areas, however tiny streams and gloomy areas had problems. This work should improve water resource change and disaster damage surveillance. Future studies will likely include more water body attribute datasets. Such databases could help manage and monitor water bodies nationwide and shed light on misclassified regions.
Park, Myeongnam;Kim, Byungkwon;Hong, Gi Hoon;Shin, Dongil
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.26
no.4
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pp.41-57
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2022
The global demand for carbon neutrality in response to climate change is in a situation where it is necessary to prepare countermeasures for carbon trade barriers for some countries, including Korea, which is classified as an export-led economic structure and greenhouse gas exporter. Therefore, digital transformation, which is one of the predictable ways for the carbon-neutral transition model to be applied, should be introduced early. By applying digital technology to industrial gas manufacturing facilities used in one of the major industries, high-tech manufacturing industry, and hydrogen gas facilities, which are emerging as eco-friendly energy, abnormal detection, and diagnosis services are provided with cloud-based predictive diagnosis monitoring technology including operating knowledge. Here are the trends. Small and medium-sized companies that are in the blind spot of carbon-neutral implementation by confirming the direction of abnormal diagnosis predictive monitoring through optimization, augmented reality technology, IoT and AI knowledge inference, etc., rather than simply monitoring real-time facility status It can be seen that it is possible to disseminate technologies such as consensus knowledge in the engineering domain and predictive diagnostic monitoring that match the economic feasibility and efficiency of the technology. It is hoped that it will be used as a way to seek countermeasures against carbon emission trade barriers based on the highest level of ICT technology.
Since small and medium-sized enterprises fell short of the securement of technological competitiveness in the field of big data and artificial intelligence (AI) field-core technologies of the Fourth Industrial Revolution, it is important to strengthen the competitiveness of the overall industry through technology commercialization. In this study, we aimed to propose a priority related to technology transfer and commercialization for practical use of public research results. We utilized public research performance information, improving missing values of 6T classification by deep learning model with an ensemble method. Then, we conducted topic modeling to derive the converging fields of big data and AI. We classified the technology fields into four different segments in the technology portfolio based on technology activity and technology efficiency, estimating the potential of technology commercialization for those fields. We proposed a priority of technology commercialization for 10 detailed technology fields that require long-term investment. Through systematic analysis, active utilization of technology, and efficient technology transfer and commercialization can be promoted.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.21
no.1
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pp.105-122
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2022
According to the statistics about the fatal crashes that have occurred on the expressways for the last 5 years, those who died on the shoulders of the road has been as 3 times high as the others who died on the expressways. It suggests that the crashes on the shoulders of the road should be fatal, and that it would be important to prevent the traffic crashes by cracking down on the vehicles intruding the shoulders of the road. Therefore, this study proposed a method to detect a vehicle that violates the shoulder lane by using the Faster R-CNN. The vehicle was detected based on the Faster R-CNN, and an additional reading module was configured to determine whether there was a shoulder violation. For experiments and evaluations, GTAV, a simulation game that can reproduce situations similar to the real world, was used. 1,800 images of training data and 800 evaluation data were processed and generated, and the performance according to the change of the threshold value was measured in ZFNet and VGG16. As a result, the detection rate of ZFNet was 99.2% based on Threshold 0.8 and VGG16 93.9% based on Threshold 0.7, and the average detection speed for each model was 0.0468 seconds for ZFNet and 0.16 seconds for VGG16, so the detection rate of ZFNet was about 7% higher. The speed was also confirmed to be about 3.4 times faster. These results show that even in a relatively uncomplicated network, it is possible to detect a vehicle that violates the shoulder lane at a high speed without pre-processing the input image. It suggests that this algorithm can be used to detect violations of designated lanes if sufficient training datasets based on actual video data are obtained.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.8
no.6
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pp.487-492
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2022
Universities are looking for various methods to enhance educational competence level suitable for the rapidly changing social environment. This study suggests a method to promote academic and educational achievements by reducing drop-out rate from their majors through implementation of pre-survey of satisfaction that revised and complemented survey items. To supplement the CQI method implemented after a general satisfaction survey, a pre-survey of satisfaction was carried out. To consolidate students' competences, this study made prediction and analysis of data with more importance possible using the Random Forest of the machine learning technique that can be applied to AI Medici platform, whose design is underway. By pre-processing the pre-survey of satisfaction, the students information enrolled in classes were defined as an explanatory variable, and they were classified, and a model was created and learning was conducted. For the experimental environment, the algorithms and sklearn library related in Jupyter notebook 3.7.7, Python 3.7 were used together. This study carried out a comparative analysis of change in educational satisfaction survey, carried out after classes, and trends in the drop-out students by reflecting the results of the suggested method in the classes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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