Purpose This study attempted to predict corporate innovation and business performance using ensemble learning. Design/methodology/approach The ensemble techniques uses weak learning to create robust learning, which combines several weak models to derive improved performance. In this study, XGboost, LightGBM, and Catboost were used among ensemble techniques. It was compared and evaluated with traditional machine learning methods. Findings The summary of the research results is as follows. First, the type of innovation is expanding from technical innovation to non-technical areas. Second, it was confirmed that LightGBM performed best for radical innovation prediction, and XGboost performed best for incremental innovation prediction. Third, Catboost performed best for firm performance prediction. Although there was no significant difference in predictive power between ensemble techniques, we found that comparative analysis was necessary to confirm better prediction performance.
Squat reinforced concrete (SRC) shear walls are a critical part of the structure for both office/residential buildings and nuclear structures due to their significant role in withstanding seismic loads. Despite this, empirical formulae in current design standards and published studies demonstrate a considerable disparity in predicting SRC wall shear strength. The goal of this research is to develop and evaluate hybrid and ensemble artificial neural network (ANN) models. State-of-the-art population-based algorithms are used in this research for hybrid intelligence algorithms. Six models are developed, including Honey Badger Algorithm (HBA) with ANN (HBA-ANN), Hunger Games Search with ANN (HGS-ANN), fitness-distance balance coyote optimization algorithm (FDB-COA) with ANN (FDB-COA-ANN), Averaging Ensemble (AE) neural network, Snapshot Ensemble (SE) neural network, and Stacked Generalization (SG) ensemble neural network. A total of 434 test results of SRC walls is utilized to train and assess the models. The results reveal that the SG model not only minimizes prediction variance but also produces predictions (with R2= 0.99) that are superior to other models.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.18
no.2
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pp.75-81
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2020
Approximately 1.3 million people die from traffic accidents each year, and smartphone usage while driving is one of the main causes of such accidents. Therefore, detection of smartphone usage by drivers has become an important part of distracted driving detection. Previous studies have used single camera-based methods to collect the driver images. However, smartphone usage detection by employing a single camera can be unsuccessful if the driver occludes the phone. In this paper, we present a driver smartphone usage detection system that uses multiple cameras to collect driver images from different perspectives, and then processes these images with ensemble convolutional neural networks. The ensemble method comprises three individual convolutional neural networks with a simple voting system. Each network provides a distinct image perspective and the voting mechanism selects the final classification. Experimental results verified that the proposed method avoided the limitations observed in single camera-based methods, and achieved 98.96% accuracy on our dataset.
Guangwei Lin;Yi Zhang;Enjian Cai;Taisen Zhao;Zhaoyan Li
Smart Structures and Systems
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v.32
no.1
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pp.61-81
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2023
This study presents an ensemble learning based Bayesian model updating approach for structural damage diagnosis. In the developed framework, the structure is initially decomposed into a set of substructures. The autoregressive moving average (ARMAX) model is established first for structural damage localization based structural motion equation. The wavelet packet decomposition is utilized to extract the damage-sensitive node energy in different frequency bands for constructing structural surrogate models. Four methods, including Kriging predictor (KRG), radial basis function neural network (RBFNN), support vector regression (SVR), and multivariate adaptive regression splines (MARS), are selected as candidate structural surrogate models. These models are then resampled by bootstrapping and combined to obtain an ensemble model by probabilistic ensemble. Meanwhile, the maximum entropy principal is adopted to search for new design points for sample space updating, yielding a more robust ensemble model. Through the iterations, a framework of surrogate ensemble learning based model updating with high model construction efficiency and accuracy is proposed. The specificities of the method are discussed and investigated in a case study.
This paper analyzes the feasibility of using machine learning methods to forecast the employment. The machine learning methods, such as decision tree, artificial neural network, and ensemble models such as random forest and gradient boosting regression tree were used to forecast the employment in Busan regional economy. The following were the main findings of the comparison of their predictive abilities. First, the forecasting power of machine learning methods can predict the employment well. Second, the forecasting values for the employment by decision tree models appeared somewhat differently according to the depth of decision trees. Third, the predictive power of artificial neural network model, however, does not show the high predictive power. Fourth, the ensemble models such as random forest and gradient boosting regression tree model show the higher predictive power. Thus, since the machine learning method can accurately predict the employment, we need to improve the accuracy of forecasting employment with the use of machine learning methods.
We present a new ensemble learning method that employs the set of region experts, each of which learns to handle a subset of the training data. We split the training data and generate experts for different regions in the feature space. When classifying a data, we apply a weighted voting among the experts that include the data in their region. We used ten datasets to compare the performance of our new ensemble method with that of single classifiers as well as other ensemble methods such as Bagging and Adaboost. We used SMO, Naive Bayes and C4.5 as base learning algorithms. As a result, we found that the performance of our method is comparable to that of Adaboost and Bagging when the base learner is C4.5. In the remaining cases, our method outperformed the benchmark methods.
In our previous study, we investigated the use of ensemble models based on LeNet and MiniVGGNet to classify the images of transverse and longitudinal surfaces of five Korean softwoods (cedar, cypress, Korean pine, Korean red pine, and larch). It had accomplished an average F1 score of more than 98%; the classification performance of the longitudinal surface image was still less than that of the transverse surface image. In this study, ensemble methods of two different convolutional neural network models (LeNet3 for smartphone camera images and NIRNet for NIR spectra) were applied to lumber species classification. Experimentally, the best classification performance was obtained by the averaging ensemble method of LeNet3 and NIRNet. The average F1 scores of the individual LeNet3 model and the individual NIRNet model were 91.98% and 85.94%, respectively. By the averaging ensemble method of LeNet3 and NIRNet, an average F1 score was increased to 95.31%.
Several reasons such as no free lunch theorem indicate that there is not a universal Feature selection (FS) technique that outperforms other ones. Moreover, some approaches such as using synthetic dataset, in presence of large number of FS techniques, are very tedious and time consuming task. In this study to tackle the issue of dependency of estimation accuracy on the selected FS technique, a methodology based on the heterogeneous ensemble is proposed. The performance of the major learning algorithms of neural network (i.e. the FFNN-BR, the FFNN-LM) in combination with the diverse FS techniques (i.e. the NCA, the F-test, the Kendall's tau, the Pearson, the Spearman, and the Relief) and different combination techniques of the heterogeneous ensemble (i.e. the Min, the Median, the Arithmetic mean, and the Geometric mean) are considered. The target parameters/transients of Bushehr nuclear power plant (BNPP) are examined as the case study. The results show that the Min combination technique gives the more accurate estimation. Therefore, if the number of FS techniques is m and the number of learning algorithms is n, by the heterogeneous ensemble, the search space for acceptable estimation of the target parameters may be reduced from n × m to n × 1. The proposed methodology gives a simple and practical approach for more reliable and more accurate estimation of the target parameters compared to the methods such as the use of synthetic dataset or trial and error methods.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.6
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pp.1540-1561
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2024
This research proposes a novel approach for Tamil Handwritten Character Recognition (THCR) that combines feature selection and ensemble learning techniques. The Tamil script is complex and highly variable, requiring a robust and accurate recognition system. Feature selection is used to reduce dimensionality while preserving discriminative features, improving classification performance and reducing computational complexity. Several feature selection methods are compared, and individual classifiers (support vector machines, neural networks, and decision trees) are evaluated through extensive experiments. Ensemble learning techniques such as bagging, and boosting are employed to leverage the strengths of multiple classifiers and enhance recognition accuracy. The proposed approach is evaluated on the HP Labs Dataset, achieving an impressive 95.56% accuracy using an ensemble learning framework based on support vector machines. The dataset consists of 82,928 samples with 247 distinct classes, contributed by 500 participants from Tamil Nadu. It includes 40,000 characters with 500 user variations. The results surpass or rival existing methods, demonstrating the effectiveness of the approach. The research also offers insights for developing advanced recognition systems for other complex scripts. Future investigations could explore the integration of deep learning techniques and the extension of the proposed approach to other Indic scripts and languages, advancing the field of handwritten character recognition.
In machine learning, the ensemble classifier that is a set of classifiers have been introduced for higher accuracy than individual classifiers. We propose a new ensemble learning method that employs a set of region based classifiers. To show the performance of the proposed method. we compared its performance with that of bagging and boosting, which ard existing ensemble methods. Since the distribution of data can be different in different regions in the feature space, we split the data and generate classifiers based on each region and apply a weighted voting among the classifiers. We used 11 data sets from the UCI Machine Learning Repository to compare the performance of our new ensemble method with that of individual classifiers as well as existing ensemble methods such as bagging and boosting. As a result, we found that our method produced improved performance, particularly when the base learner is Naive Bayes or SVM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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