• 지구물리와물리탐사
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• 제25권3호
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• pp.140-161
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• 2022

탄성파 탐사 자료 획득 시 자료의 일부가 손실되는 문제가 발생할 수 있으며 이를 위해 자료 보간이 필수적으로 수행된다. 최근 기계학습 기반 탄성파 자료 보간법 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 영상처리 분야에서 이미지 초해상화에 활용되고 있는 CNN (Convolutional Neural Network) 기반 알고리즘과 GAN (Generative Adversarial Network) 기반 알고리즘이 탄성파 탐사 자료 보간법으로도 활용되고 있다. 본 연구에서는 손실된 탄성파 탐사 자료를 높은 정확도로 복구하는 보간법을 찾기 위해 CNN 기반 알고리즘인 U-Net과 GAN 기반 알고리즘인 cWGAN (conditional Wasserstein Generative Adversarial Network)을 탄성파 탐사 자료 보간 모델로 사용하여 성능 평가 및 결과 비교를 진행하였다. 이때 예측 과정을 Case I과 Case II로 나누어 모델 학습 및 성능 평가를 진행하였다. Case I에서는 규칙적으로 50% 트레이스가 손실된 자료만을 사용하여 모델을 학습하였고, 생성된 모델을 규칙/불규칙 및 샘플링 비율의 조합으로 구성된 총 6가지 테스트 자료 세트에 적용하여 모델 성능을 평가하였다. Case II에서는 6가지 테스트 자료와 동일한 형식으로 샘플링된 자료를 이용하여 해당 자료별 모델을 생성하였고, 이를 Case I과 동일한 테스트 자료 세트에 적용하여 결과를 비교하였다. 결과적으로 cWGAN이 U-Net에 비해 높은 정확도의 예측 성능을 보였으며, 정량적 평가지수인 PSNR과 SSIM에서도 cWGAN이 높은 값이 나타나는 것을 확인하였다. 하지만 cWGAN의 경우 예측 결과에서 추가적인 잡음이 생성되었으며, 잡음을 제거하고 정확도를 개선하기 위해 앙상블 작업을 수행하였다. Case II에서 생성된 cWGAN 모델들을 이용하여 앙상블을 수행한 결과, 성공적으로 잡음이 제거되었으며 PSNR과 SSIM 또한 기존의 개별 모델 보다 향상된 결과를 나타내었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.107-115
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• 2023

고 탁도의 원수는 정수장 운영 및 수 생태 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있어 관리가 필요한 수질 인자이며, 하천의 탁도 예측을 통해 고 탁도의 원수의 효율적 관리를 수행하기 위해 관련분야에 대한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 앙상블 머신러닝 알고리즘 중 하나인 LightGBM (light gradient boosting machine)을 이용하여 탁도를 예측하는 다중 분류 모형을 구축하였다. 모형의 구축을 위해 입력자료를 탁도값에 따라 탁도가 낮은 경우부터 높은 경우까지 4개의 class로 구분하였으며, class 1 - 4에 속하는 자료수는 각각 945개, 763개, 95개, 25개로 분류되었다. 구축한 모형의 class 1 - 4에 대한 정밀도 (Precision) 각각 0.85, 0.71, 0.26, 0.30 재현율 (Recall)은 각각 0.82, 0.76, 0.19, 0.60로 데이터 수가 적은 소수 class에서 상대적으로 모형이 성능이 낮은 경향을 보였다. 데이터 불균형을 해소하기 위해 over-sampling알고리즘 중 SMOTE를 적용한 결과 개선된 모형의 class 1 - 4에 대한 정밀도 및 재현율은 각각 0.88, 0.71, 0.26, 0.25 및 0.79, 0.76, 0.38, 0.60으로 데이터 불균형 해소를 통해 모형의 재현율이 크게 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 데이터 구성비율이 모형성능에 미치는 영향에 대한 확인을 위하여 입력자료의 구성비를 다양하게 하고 각각의 자료로 구축된 모형의 결과를 비교하여 입력자료 구성비에 따른 모형성능의 차이를 분석하였으며, 모형 입력자료의 구성비의 적정한 산정을 통해 모형의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.185-195
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• 2018

최근 산업현장에서 기계의 자동화가 크게 가속화됨에 따라 자동화 기계의 관리 및 유지보수에 대한 중요성이 갈수록 커지고 있다. 자동화 기계에 부착된 센서의 고장이 발생할 경우 기계가 오동작함으로써 공정라인 운용에 막대한 피해가 발생할 수 있다. 이를 막기 위해 센서의 상태를 모니터링하고 고장의 진단 및 분류를 하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 센서에서 발생하는 대표적인 고장 유형인 erratic fault, drift fault, hard-over fault, spike fault, stuck fault를 기계학습 알고리즘인 SVM과 CNN을 적용하여 검출하고 분류하였다. SVM의 학습 및 테스트를 위해 데이터 샘플들로부터 시간영역 통계 특징들을 추출하고 최적의 특징을 찾기 위해 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 적용하였다. Multi-class를 분류하기 위해 multi-layer SVM을 구성하여 센서 고장을 분류하였다. CNN에 대해서는 데이터 샘플들을 사용하여 학습시키고 성능을 높이기 위해 앙상블 기법을 적용하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 유전 알고리즘에 의해 선별된 특징들을 사용한 SVM의 분류 결과는 모든 특징이 사용된 SVM 분류기 보다는 성능이 향상되었으나 전반적으로 CNN의 성능이 SVM보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권2호
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• pp.241-251
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• 2020

Due to the undeniable importance of approximating the concrete compressive strength (CSC) in civil engineering, this paper focuses on presenting four novel optimizations of multi-layer perceptron (MLP) neural network, namely artificial bee colony (ABC-MLP), grasshopper optimization algorithm (GOA-MLP), shuffled frog leaping algorithm (SFLA-MLP), and salp swarm algorithm (SSA-MLP) for predicting this crucial parameter. The used dataset consists of 103 rows of information concerning seven influential parameters (cement, slag, water, fly ash, superplasticizer, fine aggregate, and coarse aggregate). In this work, the best-fitted complexity of each ensemble is determined by a population-based sensitivity analysis. The GOA distinguished its self by the least complexity (population size = 50) and emerged as the second time-effective optimizer. Referring to the prediction results, all tested algorithms are able to construct reliable networks. However, the SSA (Correlation = 0.9652 and Error = 1.3939) and GOA (Correlation = 0.9629 and Error = 1.3922) performed more accurately than ABC (Correlation = 0.7060 and Error = 4.0161) and SFLA (Correlation = 0.8890 and Error = 2.5480). Therefore, the SSA-MLP and GOA-MLP can be promising alternatives to laboratorial and traditional CSC evaluative methods.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권8호
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• pp.4043-4060
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• 2017

Network Intrusion Detection (NID), an important topic in the field of information security, can be viewed as a pattern recognition problem. The existing pattern recognition methods can achieve a good performance when the number of training samples is large enough. However, modern network attacks are diverse and constantly updated, and the training samples have much smaller size. Furthermore, to improve the learning ability of SVM, the research of kernel functions mainly focus on the selection, construction and improvement of kernel functions. Nonetheless, in practice, there are no theories to solve the problem of the construction of kernel functions perfectly. In this paper, we effectively integrate the advantages of the radial basis function kernel and the polynomial kernel on the notion of the game theory and propose a novel kernel SVM algorithm with game theory for NID, called GTNID-SVM. The basic idea is to exploit the game theory in NID to get a SVM classifier with better learning ability and generalization performance. To the best of our knowledge, GTNID-SVM is the first algorithm that studies ensemble kernel function with game theory in NID. We conduct empirical studies on the DARPA dataset, and the results demonstrate that the proposed approach is feasible and more effective.

• Asia pacific journal of information systems
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• 제29권4호
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• pp.789-816
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• 2019

Text classification is a challenging task, especially when dealing with a huge amount of text data. The performance of a classification model can be varied depending on what type of words contained in the document corpus and what type of features generated for classification. Aside from proposing a new modified version of the existing algorithm or creating a new algorithm, we attempt to modify the use of data. The classifier performance is usually affected by the quality of learning data as the classifier is built based on these training data. We assume that the data from different domains might have different characteristics of noise, which can be utilized in the process of learning the classifier. Therefore, we attempt to enhance the robustness of the classifier by injecting the heterogeneous data artificially into the learning process in order to improve the classification accuracy. Semi-supervised approach was applied for utilizing the heterogeneous data in the process of learning the document classifier. However, the performance of document classifier might be degraded by the unlabeled data. Therefore, we further proposed an algorithm to extract only the documents that contribute to the accuracy improvement of the classifier.

• International Journal of Contents
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• 제15권4호
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• pp.8-15
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• 2019

This paper presents a solution of the 'Quick, Draw! Doodle Recognition Challenge' hosted by Google. Doodles are drawings comprised of concrete representational meaning or abstract lines creatively expressed by individuals. In this challenge, a doodle is presented as a sequence of sketches. From the view of at the sketch level, to learn the pattern of strokes representing a doodle, we propose a sequential model stacked with multiple convolution layers and Long Short-Term Memory (LSTM) cells following the attention mechanism [15]. From the view at the image level, we use multiple models pre-trained on ImageNet to recognize the doodle. Finally, an ensemble and a post-processing method using the minimum cost flow algorithm are introduced to combine multiple models in achieving better results. In this challenge, our solutions garnered 11th place among 1,316 teams. Our performance was 0.95037 MAP@3, only 0.4% lower than the winner. It demonstrates that our method is very competitive. The source code for this competition is published at: https://github.com/ngxbac/Kaggle-QuickDraw.

• KIEAE Journal
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• 제17권5호
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• pp.77-86
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• 2017

Purpose: Because of the growing concern over fossil fuel use and increasing demand for greenhouse gas emission reduction since the 1990s, the building energy analysis field has produced various types of methods, which are being applied more often and broadly than ever. A lot of research products have been actively proposed in the area of the building energy simulation for over 50 years around the world. However, in the last 20 years, there have been only a few research cases where the trend of building energy analysis is examined, estimated or compared. This research aims to investigate a trend of the building energy analysis by focusing on methodology and characteristics of each method. Method: The research papers addressing the building energy analysis are classified into two types of method: engineering analysis and algorithm estimation. Especially, EPG(Energy Performance Gap), which is the limit both for the existing engineering method and the single algorithm-based estimation method, results from comparing data of two different levels- in other words, real time data and simulation data. Result: When one or more ensemble algorithms are used, more accurate estimations of energy consumption and performance are produced, and thereby improving the problem of energy performance gap.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권6호
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• pp.3144-3164
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• 2019

Face recognition systems have several potential applications, such as security and biometric access control. Ongoing research is focused to develop a robust face recognition algorithm that can mimic the human vision system. Face pose, non-uniform illuminations, and low-resolution are main factors that influence the performance of face recognition algorithms. This paper proposes a novel method to handle the aforementioned aspects. Proposed face recognition algorithm initially uses 68 points to locate a face in the input image and later partially uses the PCA to extract mean image. Meanwhile, the AdaBoost and the LDA are used to extract face features. In final stage, classic nearest centre classifier is used for face classification. Proposed method outperforms recent state-of-the-art face recognition algorithms by producing high recognition rate and yields much lower error rate for a very challenging situation, such as when only frontal ($0^{\circ}$) face sample is available in gallery and seven poses ($0^{\circ}$, ${\pm}30^{\circ}$, ${\pm}35^{\circ}$, and ${\pm}45^{\circ}$) as a probe on the LFW and the CMU Multi-PIE databases.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.9-15
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• 2018

확장된 데이터 표현의 주요 목표는 유비쿼터스 환경에서 일반적인 문제에 적합한 데이터 구조를 개발하는 것이다. 이 방법의 가장 큰 특징은 속성 값을 확률로 표현할 수 있다는 것이다. 다음 특성은 훈련 데이터의 각 이벤트가 중요도를 나타내는 가중치 값을 갖도록 한다는 것이다. 데이터 구조가 개발된 후에 이를 학습할 수 있는 알고리즘이 고안된다. 그 동안 이 알고리즘은 여러 분야에서 여러 문제에 적용하여 좋은 결과를 산출해 왔다. 본 논문은 먼저 데이터 표현 기법인 UChoo를 소개하고 이론적인 배경이 되는 규칙 개선 문제를 소개한다. 그리고 규칙 개선, 손실 데이터 처리, BEWS 문제, 앙상블 시스템과 같은 응용 분야의 예를 소개한다.