Edge computing architecture has effectively alleviated the computing pressure on cloud platforms, reduced network bandwidth consumption, and improved the quality of service for user experience; however, it has also introduced new security issues. Existing anomaly detection methods in big data scenarios with cloud-edge computing collaboration face several challenges, such as sample imbalance, difficulty in dealing with complex network traffic attacks, and difficulty in effectively training large-scale data or overly complex deep-learning network models. A lightweight deep-learning model was proposed to address these challenges. First, normalization on the user side was used to preprocess the traffic data. On the edge side, a trained Wasserstein generative adversarial network (WGAN) was used to supplement the data samples, which effectively alleviates the imbalance issue of a few types of samples while occupying a small amount of edge-computing resources. Finally, a trained lightweight deep learning network model is deployed on the edge side, and the preprocessed and expanded local data are used to fine-tune the trained model. This ensures that the data of each edge node are more consistent with the local characteristics, effectively improving the system's detection ability. In the designed lightweight deep learning network model, two sets of convolutional pooling layers of convolutional neural networks (CNN) were used to extract spatial features. The bidirectional long short-term memory network (BiLSTM) was used to collect time sequence features, and the weight of traffic features was adjusted through the attention mechanism, improving the model's ability to identify abnormal traffic features. The proposed model was experimentally demonstrated using the NSL-KDD, UNSW-NB15, and CIC-ISD2018 datasets. The accuracies of the proposed model on the three datasets were as high as 0.974, 0.925, and 0.953, respectively, showing superior accuracy to other comparative models. The proposed lightweight deep learning network model has good application prospects for anomaly traffic detection in cloud-edge collaborative computing architectures.
Shiyu Liu;Hongyan Qiao;Lianhong Yuan;Yuan Yuan;Jun Liu
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.6
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pp.1530-1544
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2023
Data monitoring is an important foundation of modern science. In most cases, the monitoring data is time-series data, which has high application value. The deep learning algorithm has a strong nonlinear fitting capability, which enables the recognition of time series by capturing anomalous information in time series. At present, the research of time series recognition based on deep learning is especially important for data monitoring. Deep learning algorithms require a large amount of data for training. However, abnormal sample is a small sample in time series, which means the number of abnormal time series can seriously affect the accuracy of recognition algorithm because of class imbalance. In order to increase the number of abnormal sample, a data augmentation method called GANBATS (GAN-based Bi-LSTM and Attention for Time Series) is proposed. In GANBATS, Bi-LSTM is introduced to extract the timing features and then transfer features to the generator network of GANBATS.GANBATS also modifies the discriminator network by adding an attention mechanism to achieve global attention for time series. At the end of discriminator, GANBATS is adding averagepooling layer, which merges temporal features to boost the operational efficiency. In this paper, four time series datasets and five data augmentation algorithms are used for comparison experiments. The generated data are measured by PRD(Percent Root Mean Square Difference) and DTW(Dynamic Time Warping). The experimental results show that GANBATS reduces up to 26.22 in PRD metric and 9.45 in DTW metric. In addition, this paper uses different algorithms to reconstruct the datasets and compare them by classification accuracy. The classification accuracy is improved by 6.44%-12.96% on four time series datasets.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.10
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pp.246-256
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2022
Recently, parents and teachers consider physical education as a minor subject for students in elementary and secondary schools. Physical education performance has become increasingly significant as parents and schools pay more attention to physical schooling. The sports mining with distribution analysis model considers different factors, including the games, comments, conversations, and connection made on numerous sports interests. Using different machine learning/deep learning approach, children's athletic and academic interests can be tracked over the course of their academic lives. There have been a number of studies that have focused on predicting the success of students in higher education. Sports interest prediction research at the secondary level is uncommon, but the secondary level is often used as a benchmark to describe students' educational development at higher levels. An Automated Student Interest Prediction on Sports Mining using DL Based Bi-directional Long Short-Term Memory model (BiLSTM) is presented in this article. Pre-processing of data, interest classification, and parameter tweaking are all the essential operations of the proposed model. Initially, data augmentation is used to expand the dataset's size. Secondly, a BiLSTM model is used to predict and classify user interests. Adagrad optimizer is employed for hyperparameter optimization. In order to test the model's performance, a dataset is used and the results are analysed using precision, recall, accuracy and F-measure. The proposed model achieved 95% accuracy on 400th instances, where the existing techniques achieved 93.20% accuracy for the same. The proposed model achieved 95% of accuracy and precision for 60%-40% data, where the existing models achieved 93% for accuracy and precision.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.12
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pp.3868-3888
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2022
A widely used social networking service like Twitter has the ability to disseminate information to large groups of people even during a pandemic. At the same time, it is a convenient medium to share irrelevant and unverified information online and poses a potential threat to society. In this research, conventional machine learning algorithms are analyzed to classify the data as either non-rumor data or rumor data. Machine learning techniques have limited tuning capability and make decisions based on their learning. To tackle this problem the authors propose a deep learning-based Rumor Detection Neural Network model to predict the rumor tweet in real-world events. This model comprises three layers, AttCNN layer is used to extract local and position invariant features from the data, AttBi-LSTM layer to extract important semantic or contextual information and HPOOL to combine the down sampling patches of the input feature maps from the average and maximum pooling layers. A dataset from Kaggle and ground dataset #gaja are used to train the proposed Rumor Detection Neural Network to determine the veracity of the rumor. The experimental results of the RDNN Classifier demonstrate an accuracy of 93.24% and 95.41% in identifying rumor tweets in real-time events.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2021.06a
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pp.28-31
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2021
전세계적으로 우울증은 정신 건강 질환으로써 문제가 되고 있으며, 이를 해결하기 위해 일상생활에서의 우울증 탐지에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 일상생활에 밀접하게 연관되어 있는 AI 스피커를 사용한 어텐션 메커니즘(Attention Mechanism) 기반 멀티모달 우울증 감지 시스템을 제안한다. 제안된 방법은 AI 스피커로부터 수집할 수 있는 음성 및 텍스트 데이터를 수집하고 CNN(Convolutional Neural Network)과 BiLSTM(Bidirectional Long Short-Term Memory Network)를 통해 각 데이터에서의 학습을 진행한다. 학습과정에서 Self-Attention 을 적용하여 특징 벡터에 추가적인 가중치를 부여하는 어텐션 메커니즘을 사용한다. 최종적으로 음성 및 텍스트 데이터에서 어텐션 가중치가 추가된 특징들을 합하여 SoftMax 를 통해 우울증 점수를 예측한다.
Park, Sungwoo;Jung, Seungmin;Moon, Jaeuk;Hwang, Eenjun
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.11
no.8
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pp.339-346
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2022
Recently, the resource depletion and climate change problem caused by the massive usage of fossil fuels for electric power generation has become a critical issue worldwide. According to this issue, interest in renewable energy resources that can replace fossil fuels is increasing. Especially, photovoltaic power has gaining much attention because there is no risk of resource exhaustion compared to other energy resources and there are low restrictions on installation of photovoltaic system. In order to use the power generated by the photovoltaic system efficiently, a more accurate photovoltaic power forecasting model is required. So far, even though many machine learning and deep learning-based photovoltaic power forecasting models have been proposed, they showed limited success in terms of interpretability. Deep learning-based forecasting models have the disadvantage of being difficult to explain how the forecasting results are derived. To solve this problem, many studies are being conducted on explainable artificial intelligence technique. The reliability of the model can be secured if it is possible to interpret how the model derives the results. Also, the model can be improved to increase the forecasting accuracy based on the analysis results. Therefore, in this paper, we propose an explainable photovoltaic power forecasting scheme based on BiLSTM (Bidirectional Long Short-Term Memory) and SHAP (SHapley Additive exPlanations).
Annual Conference on Human and Language Technology
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2018.10a
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pp.19-22
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2018
본 논문에서는 기존 Stack Pointer Network의 의존 파싱 모델을 확장한 Bi-Stack Pointer Network를 제안한다. Stack Pointer Network는 기존의 Pointer Network에 내부 stack을 만들어 전체 문장을 읽어 dependency tree를 구성한다. stack은 tree의 깊이 우선 탐색을 통해 선정되고 Pointer Network는 stack의 top 단어(head)의 자식(child)을 선택한다. 제안한 모델은 기존의 Stack Pointer Network가 지배소(head)정보로 의존소(child)를 예측하는 부분에 Biaffine attention을 통해 의존소(child)에서 지배소(head)를 예측하는 방향을 추가하여 양방향 예측이 가능하게 한 모델이다. 실험 결과, 제안 Bi-Stack Pointer Network모델은 UAS 91.53%, LAS 90.93%의 성능을 보여주어 기존 최고 성능을 개선시켰다.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.1
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pp.1-7
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2021
Investor mood from social media is gaining increasing attention for leading a price movement in stock market. Based on the behavioral finance theory, this study argues that sentiment extracted from social media using big data technique can predict a real-time (short-run) price momentum in Chinese stock market. Collecting Sina Weibo posts that related to COVID-19 using keyword method, a daily influential weighted sentiment factors is extracted from the sizable raw data of over 2 millions of posts. We examine one supervised and 4 unsupervised sentiment analysis model, and use the best performed word-frequency and BiLSTM mdoel. The test result shows a similar movement between stock price change and sentiment factor. It indicates that public mood extracted from social media can in some extent represent the investors' sentiment and make a difference in stock market fluctuation when people are concentrating on a special events that can cause effect on the stock market.
An, Sojung;Lee, O-jun;Lee, Jung-Hyeon;Jung, Jason J.;Yong, Hwan-Sung
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2019.05a
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pp.79-82
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2019
This study aims to design and implement automated SEO tools that has applied the artificial intelligence techniques for search engine optimization (SEO; Search Engine Optimization). Traditional Search Engine Optimization (SEO) on-page optimization show limitations that rely only on knowledge of webpage administrators. Thereby, this paper proposes the metadata generation system. It introduces three approaches for recommending metadata; i) Downloading the metadata which is the top of webpage ii) Generating terms which is high relevance by using bi-directional Long Short Term Memory (LSTM) based on attention; iii) Learning through the Generative Adversarial Network (GAN) to enhance overall performance. It is expected to be useful as an optimizing tool that can be evaluated and improve the online marketing processes.
Annual Conference on Human and Language Technology
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2018.10a
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pp.296-298
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2018
기존의 Word2Vec이나 Glove 등의 단어 임베딩 모델은 문맥에 상관없이 단어의 Vector들이 고정된 Vector를 가지는 문제가 있다. ELMo는 훈련된 Bi-LSTM 모델을 통해서 문장마다 Word Embedding을 수행하기 때문에 문맥에 상관없이 고정된 Vector를 가지는 문제를 해결하였다. 본 논문에서는 한국어와 같이 형태적으로 복잡한 언어의 경우 수 많은 단어가 파생될 수 있어 단어 임베딩 벡터를 직접적으로 얻는 방식에는 한계가 있기 때문에 형태소의 표상들을 결합하여 단어 표상을 사용한 ELMo를 제안한다. ELMo 단어 임베딩을 Biaffine attention 파싱 모델에 적용 결과 UAS에서 91.39%, LAS에서 90.79%으로 기존의 성능보다 향상된 성능을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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