Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.10
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pp.1-9
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2024
In this paper, we propose a comparative analysis to evaluate the impact of activation functions and attention mechanisms on the performance of time-series models for Mars meteorological data. Mars meteorological data are nonlinear and irregular due to low atmospheric density, rapid temperature variations, and complex terrain. We use long short-term memory (LSTM), bidirectional LSTM (BiLSTM), gated recurrent unit (GRU), and bidirectional GRU (BiGRU) architectures to evaluate the effectiveness of different activation functions and attention mechanisms. The activation functions tested include rectified linear unit (ReLU), leaky ReLU, exponential linear unit (ELU), Gaussian error linear unit (GELU), Swish, and scaled ELU (SELU), and model performance was measured using mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) metrics. Our results show that the integration of attentional mechanisms improves both MAE and RMSE, with Swish and ReLU achieving the best performance for minimum temperature prediction. Conversely, GELU and ELU were less effective for pressure prediction. These results highlight the critical role of selecting appropriate activation functions and attention mechanisms in improving model accuracy for complex time-series forecasting.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.4
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pp.772-780
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2008
K-means is one of the simplest unsupervised learning algorithms that solve the clustering problem. However K-means suffers the basic shortcoming: the number of clusters k has to be known in advance. In this paper, we propose extensions of X-means, which can estimate the number of clusters using Bayesian information criterion(BIC). We introduce two different versions of algorithm: modified X-means(MX-means) and generalized X-means(GX-means), which employ one full covariance matrix for one cluster and so can estimate the number of clusters efficiently without severe over-fitting which X-means suffers due to its spherical cluster assumption. The algorithms start with one cluster and try to split a cluster iteratively to maximize the BIC score. The former uses K-means algorithm to find a set of optimal clusters with current k, which makes it simple and fast. However it generates wrongly estimated centers when the clusters are overlapped. The latter uses EM algorithm to estimate the parameters and generates more stable clusters even when the clusters are overlapped. Experiments with synthetic data show that the purposed methods can provide a robust estimate of the number of clusters and cluster parameters compared to other existing top-down algorithms.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.3
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pp.25-33
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2023
Noise generated during the acquisition and transmission of CT images acts as a factor that degrades image quality. Therefore, noise removal to solve this problem is an important preprocessing process in image processing. In this paper, we remove noise by using a deformable convolutional autoencoder (DeCAE) model in which deformable convolution operation is applied instead of the existing convolution operation in the convolutional autoencoder (CAE) model of deep learning. Here, the deformable convolution operation can extract features of an image in a more flexible area than the conventional convolution operation. The proposed DeCAE model has the same encoder-decoder structure as the existing CAE model, but the encoder is composed of deformable convolutional layers and the decoder is composed of conventional convolutional layers for efficient noise removal. To evaluate the performance of the DeCAE model proposed in this paper, experiments were conducted on CT images corrupted by various noises, that is, Gaussian noise, impulse noise, and Poisson noise. As a result of the performance experiment, the DeCAE model has more qualitative and quantitative measures than the traditional filters, that is, the Mean filter, Median filter, Bilateral filter and NL-means method, as well as the existing CAE models, that is, MAE (Mean Absolute Error), PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) and SSIM. (Structural Similarity Index Measure) showed excellent results.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.9
no.1
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pp.51-60
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2014
In this study, ICT medical service provider's level of knowledge fire fighting safety and methods on coping with fires in the regions of Gwangju and Jeonam Province of Korea were investigated to determine the elements affecting such levels and provide basic information on the manuals for educating how to cope with the fire fighting safety in medical facilities. The data were analyzed using SPSS Win 14.0. The scores of level of knowledge fire fighting safety of ICT medical service provider's were 7.06(10 point scale), and the scores of level of recognizing how to cope with fire fighting safety were 6.61(11 point scale). level of recognizing how to cope with fire fighting safety were significantly different according to gender(t=4.12, p<.001), age(${\chi}^2$=17.24, p<.001), length of career(${\chi}^2$=22.76, p<.001), experience with fire fighting safety education(t=6.10, p<.001), level of subjective knowledge on fire fighting safety(${\chi}^2$=53.83, p<.001). In order to enhance the level of understanding of fire fighting safety and methods of coping by the ICT medical service providers it is found that: self-directed learning through avoiding the education just conveying knowledge by lecture tailored learning for individuals fire fighting education focused on experiencing actual work by developing various contents emphasizing cooperative learning deploying patients by classification systems using simulations and a study on the implementation of digital anti-fire monitoring system with multipoint communication protocol, a design and development of the smoke detection system using infra-red laser for fire detection in the wide space, video based fire detection algorithm using gaussian mixture mode developing an education manual for coping with fire fighting safety through multi learning approach at the medical facilities are required.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.43
no.6
s.312
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pp.34-42
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2006
As art analytic method to uncover interesting patterns hidden under a large volume of data, data mining research has been actively done so far in various fields. However, current state-of-the-arts in data mining research have several challenging problems such as being too ad-hoc. The existing techniques are mostly the ones designed for individual problems, so there is no unifying theory applicable for more general data mining problems. In this paper, we address the problem of classification, which is one of significant data mining tasks. Specifically, our objective is to evaluate radial basis function (RBF) model for classification tasks and investigate its usefulness. For evaluation, we analyze the popular Monk's problems which are well-known datasets in data mining research. First, we develop RBF models by using the representational capacity based learning algorithm, and then perform a comparative assessment of the results with other models generated by the existing techniques. Through a variety of experiments, it is empirically shown that the RBF model has not only the superior performance on the Monk's problems but also its modeling process can be controlled in a systematic way, so the RBF model with RC-based algorithm might be a good candidate to handle the current ad-hoc problem.
The use of induction motors has been recently increasing with automation in aeronautical and automotive industries, and it playes a significant role. This has motivated that many researchers have studied on developing fault detection and classification systems of an induction motor in order to minimize economical damage caused by its fault. With this reason, this paper proposed feature vector extraction methods based on STE (short-time energy)+SVD (singular value decomposition) and DCT (discrete cosine transform)+SVD techniques to early detect and diagnose faults of induction motors, and classified faults of an induction motor into different types of them by using extracted features as inputs of BPNN (back propagation neural network) and multi-layer SVM (support vector machine). When BPNN and multi-lay SVM are used as classifiers for fault classification, there are many settings that affect classification performance: the number of input layers, the number of hidden layers and learning algorithms for BPNN, and standard deviation values of Gaussian radial basis function for multi-layer SVM. Therefore, this paper quantitatively simulated to find appropriate settings for those classifiers yielding higher classification performance than others.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.6
no.11
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pp.537-542
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2017
Aggressive driving is a major cause of car accidents. Previous studies have mainly analyzed young driver's aggressive driving tendency, yet they were only done through pure clustering or classification technique of machine learning. However, since elderly people have different driving habits due to their fragile physical conditions, it is necessary to develop a new method such as enhancing the characteristics of driving data to properly analyze aggressive driving of elderly drivers. In this study, acceleration data collected from a smartphone of a driving vehicle is analyzed by a newly proposed ECA(Enhanced Clustering method for Acceleration data) technique, coupled with a conventional clustering technique (K-means Clustering, Expectation-maximization algorithm). ECA selects high-intensity data among the data of the cluster group detected through K-means and EM in all of the subjects' data and models the characteristic data through the scaled value. Using this method, the aggressive driving data of all youth and elderly experiment participants were collected, unlike the pure clustering method. We further found that the K-means clustering has higher detection efficiency than EM method. Also, the results of K-means clustering demonstrate that a young driver has a driving strength 1.29 times higher than that of an elderly driver. In conclusion, the proposed method of our research is able to detect aggressive driving maneuvers from data of the elderly having low operating intensity. The proposed method is able to construct a customized safe driving system for the elderly driver. In the future, it will be possible to detect abnormal driving conditions and to use the collected data for early warning to drivers.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.1
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pp.56-63
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2016
In this study, we introduce a design of Fuzzy RBFNNs-based digit recognition system using the incremental-PCA in order to recognize the handwritten digits. The Principal Component Analysis (PCA) is a widely-adopted dimensional reduction algorithm, but it needs high computing overhead for feature extraction in case of using high dimensional images or a large amount of training data. To alleviate such problem, the incremental-PCA is proposed for the computationally efficient processing as well as the incremental learning of high dimensional data in the feature extraction stage. The architecture of Fuzzy Radial Basis Function Neural Networks (RBFNN) consists of three functional modules such as condition, conclusion, and inference part. In the condition part, the input space is partitioned with the use of fuzzy clustering realized by means of the Fuzzy C-Means (FCM) algorithm. Also, it is used instead of gaussian function to consider the characteristic of input data. In the conclusion part, connection weights are used as the extended diverse types in polynomial expression such as constant, linear, quadratic and modified quadratic. Experimental results conducted on the benchmarking MNIST handwritten digit database demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed digit recognition system when compared with other studies.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.3
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pp.639-647
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2011
In this paper, we introduce a design methodology of data-centroid Radial Basis Function neural networks with extended polynomial function. The two underlying design mechanisms of such networks involve K-means clustering method and Particle Swarm Optimization(PSO). The proposed algorithm is based on K-means clustering method for efficient processing of data and the optimization of model was carried out using PSO. In this paper, as the connection weight of RBF neural networks, we are able to use four types of polynomials such as simplified, linear, quadratic, and modified quadratic. Using K-means clustering, the center values of Gaussian function as activation function are selected. And the PSO-based RBF neural networks results in a structurally optimized structure and comes with a higher level of flexibility than the one encountered in the conventional RBF neural networks. The PSO-based design procedure being applied at each node of RBF neural networks leads to the selection of preferred parameters with specific local characteristics (such as the number of input variables, a specific set of input variables, and the distribution constant value in activation function) available within the RBF neural networks. To evaluate the performance of the proposed data-centroid RBF neural network with extended polynomial function, the model is experimented with using the nonlinear process data(2-Dimensional synthetic data and Mackey-Glass time series process data) and the Machine Learning dataset(NOx emission process data in gas turbine plant, Automobile Miles per Gallon(MPG) data, and Boston housing data). For the characteristic analysis of the given entire dataset with non-linearity as well as the efficient construction and evaluation of the dynamic network model, the partition of the given entire dataset distinguishes between two cases of Division I(training dataset and testing dataset) and Division II(training dataset, validation dataset, and testing dataset). A comparative analysis shows that the proposed RBF neural networks produces model with higher accuracy as well as more superb predictive capability than other intelligent models presented previously.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.22
no.3
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pp.471-479
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2018
Recently, the spread of smart TV based Android iOS Set Top box has become common. This paper propose a new approach to control the TV using gestures away from the era of controlling the TV using remote control. In this paper, the AdaBoost algorithm is applied to gesture recognition by using a mono camera. First, we use Camshift-based Body tracking and estimation algorithm based on Gaussian background removal for body coordinate extraction. Using global and local feature vectors, we recognized gestures with speed change. By tracking the time interval trajectories of hand and wrist, the AdaBoost algorithm with CART algorithm is used to train and classify gestures. The principal component feature vector with high classification success rate is searched using CART algorithm. As a result, 24 optimal feature vectors were found, which showed lower error rate (3.73%) and higher accuracy rate (95.17%) than the existing algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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