This study used the OLS model to estimate the determinants affecting the tenure of a home and then compared the predictive power of each model with SVM, Decision Tree, Random Forest, Gradient Boosting, XGBooest and LightGBM. There is a difference from the preceding study in that the Stacking model, one of the ensemble models, can be used as a base model to establish a more predictable model to identify the volume of housing transactions in the housing market. OLS analysis showed that sales profits, housing prices, the number of household members, and the type of residential housing (detached housing, apartments) affected the period of housing ownership, and compared the predictability of the machine learning model with RMSE, the results showed that the machine learning model had higher predictability. Afterwards, the predictive power was compared by applying each machine learning after rebuilding the data with the influencing variables, and the analysis showed the best predictive power of Random Forest. In addition, the most predictable Random Forest, Decision Tree, Gradient Boosting, and XGBooost models were applied as individual models, and the Stacking model was constructed using Linear, Ridge, and Lasso models as meta models. As a result of the analysis, the RMSE value in the Ridge model was the lowest at 0.5181, thus building the highest predictive model.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.2
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pp.171-177
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2021
Through the rapid developments in machine learning, there have been diverse utilization approaches not only in industrial fields but also in daily life. Implementations of machine learning on financial data, also have been of interest. Herein, we employ machine learning algorithms to store sales data and present future applications for fintech enterprises. We utilize diverse missing data processing methods to handle missing data and apply gradient boosting machine learning algorithms; XGBoost, LightGBM, CatBoost to predict the future revenue of individual stores. As a result, we found that using median imputation onto missing data with the appliance of the xgboost algorithm has the best accuracy. By employing the proposed method, fintech enterprises and customers can attain benefits. Stores can benefit by receiving financial assistance beforehand from fintech companies, while these corporations can benefit by offering financial support to these stores with low risk.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.13
no.5
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pp.217-220
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2024
Predicting earthquake occurrences accurately is challenging, and preparing all buildings with seismic design for such random events is a difficult task. Analyzing building features to predict potential damage and reinforcing vulnerabilities based on this analysis can minimize damages even in buildings without seismic design. Therefore, research analyzing the efficiency of building damage prediction models is essential. In this paper, we compare the accuracy of earthquake damage prediction models using machine learning classification algorithms, including Random Forest, Extreme Gradient Boosting, LightGBM, and CatBoost, utilizing data from buildings damaged during the 2015 Nepal earthquake.
Seongmin Lee;Kyoung-Chul Kim;Kangjin Lee;Jinhwan Ryu;Youngki Hong;Byeong-Hyo Cho
Korean Journal of Agricultural Science
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v.50
no.3
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pp.527-538
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2023
In this study, we aimed to apply multispectral imaging (713 - 920 nm, 10 bands) for maturity classification and recognition of oriental melons grown in hydroponic greenhouses. A total of 20 oriental melons were selected, and time series multispectral imaging of oriental melons was 7 - 9 times for each sample from April 21, 2023, to May 12, 2023. We used several approaches, such as Savitzky-Golay (SG), standard normal variate (SNV), and Combination of SG and SNV (SG + SNV), for pre-processing the multispectral data. As a result, 713 - 759 nm bands were preprocessed with SG for the maturity classification of oriental melons. Additionally, a Light Gradient Boosting Machine (LightGBM) was used to train the recognition model for oriental melon. R2 of recognition model were 0.92, 0.91 for the training and validation sets, respectively, and the F-scores were 96.6 and 79.4% for the training and testing sets, respectively. Therefore, multispectral imaging in the range of 713 - 920 nm can be used to classify oriental melons maturity and recognize their fruits.
The technique of experimentally determining concrete's compressive strength for a given mix design is time-consuming and difficult. The goal of the current work is to propose a best working predictive model based on different machine learning algorithms such as Gradient Boosting Machine (GBM), Stacked Ensemble (SE), Distributed Random Forest (DRF), Extremely Randomized Trees (XRT), Generalized Linear Model (GLM), and Deep Learning (DL) that can forecast the compressive strength of ternary geopolymer concrete mix without carrying out any experimental procedure. A geopolymer mix uses supplementary cementitious materials obtained as industrial by-products instead of cement. The input variables used for assessing the best machine learning algorithm not only include individual ingredient quantities, but molarity of the alkali activator and age of testing as well. Myriad statistical parameters used to measure the effectiveness of the models in forecasting the compressive strength of ternary geopolymer concrete mix, it has been found that GBM performs better than all other algorithms. A sensitivity analysis carried out towards the end of the study suggests that GBM model predicts results close to the experimental conditions with an accuracy between 95.6 % to 98.2 % for testing and training datasets.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.8
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pp.49-58
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2023
Dropouts of students not only cause financial loss to the university, but also have negative impacts on individual students and society together. To resolve this issue, various studies have been conducted to predict student dropout using machine learning. This paper presents a model implemented using DNN (Deep Neural Network) and LGBM (Light Gradient Boosting Machine) to predict dropout of university students and compares their performance. The academic record and grade data collected from 20,050 students at A University, a small and medium-sized 4-year university in Seoul, were used for learning. Among the 140 attributes of the collected data, only the attributes with a correlation coefficient of 0.1 or higher with the attribute indicating dropout were extracted and used for learning. As learning algorithms, DNN (Deep Neural Network) and LightGBM (Light Gradient Boosting Machine) were used. Our experimental results showed that the F1-scores of DNN and LGBM were 0.798 and 0.826, respectively, indicating that LGBM provided 2.5% better prediction performance than DNN.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.17
no.4
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pp.221-228
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2024
Predicting insurance claims is a key task for insurance companies to manage risks and maintain financial stability. Accurate insurance claim predictions enable insurers to set appropriate premiums, reduce unexpected losses, and improve the quality of customer service. This study aims to enhance the performance of insurance claim prediction models by applying ensemble learning techniques. The predictive performance of models such as Random Forest, Gradient Boosting Machine (GBM), XGBoost, Stacking, and the proposed Dynamic Weighted Ensemble (DWE) model were compared and analyzed. Model performance was evaluated using Mean Absolute Error (MAE), Mean Squared Error (MSE), and the Coefficient of Determination (R2). Experimental results showed that the DWE model outperformed others in terms of evaluation metrics, achieving optimal predictive performance by combining the prediction results of Random Forest, XGBoost, LR, and LightGBM. This study demonstrates that ensemble learning techniques are effective in improving the accuracy of insurance claim predictions and suggests the potential utilization of AI-based predictive models in the insurance industry.
Glass fiber reinforced polymer (GFRP) elastic gridshells consist of long continuous GFRP tubes that form elastic deformations. In this paper, a method for the form-finding of gridshell structures is presented based on the interpretable machine learning (ML) approaches. A comparative study is conducted on several ML algorithms, including support vector regression (SVR), K-nearest neighbors (KNN), decision tree (DT), random forest (RF), AdaBoost, XGBoost, category boosting (CatBoost), and light gradient boosting machine (LightGBM). A numerical example is presented using a standard double-hump gridshell considering two characteristics of deformation as objective functions. The combination of the grid search approach and k-fold cross-validation (CV) is implemented for fine-tuning the parameters of ML models. The results of the comparative study indicate that the LightGBM model presents the highest prediction accuracy. Finally, interpretable ML approaches, including Shapely additive explanations (SHAP), partial dependence plot (PDP), and accumulated local effects (ALE), are applied to explain the predictions of the ML model since it is essential to understand the effect of various values of input parameters on objective functions. As a result of interpretability approaches, an optimum gridshell structure is obtained and new opportunities are verified for form-finding investigation of GFRP elastic gridshells during lifting construction.
Kidega, Richard;Ondiaka, Mary Nelima;Maina, Duncan;Jonah, Kiptanui Arap Too;Kamran, Muhammad
Geomechanics and Engineering
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v.30
no.3
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pp.259-272
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2022
Rockburst is a dynamic, multivariate, and non-linear phenomenon that occurs in underground mining and civil engineering structures. Predicting rockburst is challenging since conventional models are not standardized. Hence, machine learning techniques would improve the prediction accuracies. This study describes decision based uncertainty models to predict rockburst in underground engineering structures using gradient boosting algorithms (GBM). The model input variables were uniaxial compressive strength (UCS), uniaxial tensile strength (UTS), maximum tangential stress (MTS), excavation depth (D), stress ratio (SR), and brittleness coefficient (BC). Several models were trained using different combinations of the input variables and a 3-fold cross-validation resampling procedure. The hyperparameters comprising learning rate, number of boosting iterations, tree depth, and number of minimum observations were tuned to attain the optimum models. The performance of the models was tested using classification accuracy, Cohen's kappa coefficient (k), sensitivity and specificity. The best-performing model showed a classification accuracy, k, sensitivity and specificity values of 98%, 93%, 1.00 and 0.957 respectively by optimizing model ROC metrics. The most and least influential input variables were MTS and BC, respectively. The partial dependence plots revealed the relationship between the changes in the input variables and model predictions. The findings reveal that GBM can be used to anticipate rockburst and guide decisions about support requirements before mining development.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2019.10a
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pp.585-588
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2019
Predictions of Energy Consumption for Industries gain an important place in energy management and control system, as there are dynamic and seasonal changes in the demand and supply of energy. This paper presents and discusses the predictive models for energy consumption of the steel industry. Data used includes lagging and leading current reactive power, lagging and leading current power factor, carbon dioxide (tCO2) emission and load type. In the test set, four statistical models are trained and evaluated: (a) Linear regression (LR), (b) Support Vector Machine with radial kernel (SVM RBF), (c) Gradient Boosting Machine (GBM), (d) random forest (RF). Root Mean Squared Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE) are used to measure the prediction efficiency of regression designs. When using all the predictors, the best model RF can provide RMSE value 7.33 in the test set.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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