In recent, the hydrological regime of the Mekong river is changing drastically due to climate change and haphazard watershed development including dam construction. Information of hydrologic feature like streamflow of the Mekong river are required for water disaster prevention and sustainable water resources development in the river sharing countries. In this study, runoff simulations at the Kratie station of the lower Mekong river are performed using SWAT (Soil and Water Assessment Tool), a physics-based hydrologic model, and LSTM (Long Short-Term Memory), a data-driven deep learning algorithm. The SWAT model was set up based on globally-available database (topography: HydroSHED, landuse: GLCF-MODIS, soil: FAO-Soil map, rainfall: APHRODITE, etc) and then simulated daily discharge from 2003 to 2007. The LSTM was built using deep learning open-source library TensorFlow and the deep-layer neural networks of the LSTM were trained based merely on daily water level data of 10 upper stations of the Kratie during two periods: 2000~2002 and 2008~2014. Then, LSTM simulated daily discharge for 2003~2007 as in SWAT model. The simulation results show that Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) of each model were calculated at 0.9(SWAT) and 0.99(LSTM), respectively. In order to simply simulate hydrological time series of ungauged large watersheds, data-driven model like the LSTM method is more applicable than the physics-based hydrological model having complexity due to various database pressure because it is able to memorize the preceding time series sequences and reflect them to prediction.
This paper proposes an algorithm for signal validation using unsupervised methods in emergency situations at nuclear power plants (NPPs) when signals are rapidly changing. The algorithm aims to determine the stuck failures of signals in real time based on a variational auto-encoder (VAE), which employs unsupervised learning, and long short-term memory (LSTM). The application of unsupervised learning enables the algorithm to detect a wide range of stuck failures, even those that are not trained. First, this paper discusses the potential failure modes of signals in NPPs and reviews previous studies conducted on signal validation. Then, an algorithm for detecting signal failures is proposed by applying LSTM and VAE. To overcome the typical problems of unsupervised learning processes, such as trainability and performance issues, several optimizations are carried out to select the inputs, determine the hyper-parameters of the network, and establish the thresholds to identify signal failures. Finally, the proposed algorithm is validated and demonstrated using a compact nuclear simulator.
Flood damage is becoming more serious due to the heavy rainfall caused by climate change. Physically based hydrological models have been utilized to predict stream water level variability and provide flood forecasting. Recently, hydrological simulations using machine learning and deep learning algorithms based on nonlinear relationships between hydrological data have been getting attention. In this study, the Long Short-Term Memory (LSTM) algorithm is used to predict the water level of the Seomjin River watershed. In addition, Climate Prediction Center morphing method (CMORPH)-based gridded precipitation data is applied as input data for the algorithm to overcome for the limitations of ground data. The water level prediction results of the LSTM algorithm coupling with the CMORPH data showed that the mean CC was 0.98, RMSE was 0.07 m, and NSE was 0.97. It is expected that deep learning and remote data can be used together to overcome for the shortcomings of ground observation data and to obtain reliable prediction results.
In China, Weibo is one of the social platforms with more users. It has the characteristics of fast information transmission and wide coverage. People can comment on a certain event on Weibo to express their emotions and attitudes. Judging the emotional tendency of users' comments is not only beneficial to the monitoring of the management department, but also has very high application value for rumor suppression, public opinion guidance, and marketing. This paper proposes a two-input Adaboost model based on TextCNN and BiLSTM. Use the TextCNN model that can perform local feature extraction and the BiLSTM model that can perform global feature extraction to process comment data in parallel. Finally, the classification results of the two models are fused through the improved Adaboost algorithm to improve the accuracy of text classification.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.20
no.4
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pp.295-302
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2022
This paper contains the development of a smart power device designed to collect load power data from industrial manufacturing machines, predict future variations in load power data, and detect abnormal data in advance by applying a machine learning-based prediction algorithm. The proposed load power data prediction model is implemented using a Long Short-Term Memory (LSTM) algorithm with high accuracy and relatively low complexity. The Flask and REST API are used to provide prediction results to users in a graphical interface. In addition, we present the results of experiments conducted to evaluate the performance of the proposed approach, which show that our model exhibited the highest accuracy compared with Multilayer Perceptron (MLP), Random Forest (RF), and Support Vector Machine (SVM) models. Moreover, we expect our method's accuracy could be improved by further optimizing the hyperparameter values and training the model for a longer period of time using a larger amount of data.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.21
no.3
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pp.42-52
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2022
Bus Information System (BIS) services are expanding nationwide to small and medium-sized cities, including large cities, and user satisfaction is continuously improving. In addition, technology development related to improving reliability of bus arrival time and improvement research to minimize errors continue, and above all, the importance of information accuracy is emerging. In this study, accuracy performance was evaluated using LSTM, a machine learning method, and compared with existing methodologies such as Kalman filter and neural network. As a result of analyzing the standard error for the actual travel time and predicted values, it was analyzed that the LSTM machine learning method has about 1% higher accuracy and the standard error is about 10 seconds lower than the existing algorithm. On the other hand, 109 out of 162 sections (67.3%) were analyzed to be excellent, indicating that the LSTM method was not entirely excellent. It is judged that further improved accuracy prediction will be possible when algorithms are fused through section characteristic analysis.
Lexical ambiguity means that a word can be interpreted as two or more meanings, such as homonym and polysemy, and there are many cases of word sense ambiguation in words expressing emotions. In terms of projecting human psychology, these words convey specific and rich contexts, resulting in lexical ambiguity. In this study, we propose an emotional classification model that disambiguate word sense using bidirectional LSTM. It is based on the assumption that if the information of the surrounding context is fully reflected, the problem of lexical ambiguity can be solved and the emotions that the sentence wants to express can be expressed as one. Bidirectional LSTM is an algorithm that is frequently used in the field of natural language processing research requiring contextual information and is also intended to be used in this study to learn context. GloVe embedding is used as the embedding layer of this research model, and the performance of this model was verified compared to the model applied with LSTM and RNN algorithms. Such a framework could contribute to various fields, including marketing, which could connect the emotions of SNS users to their desire for consumption.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.2
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pp.187-192
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2022
Even the announcing date for the staring date of "With Corona" has been decided, still many people have not completed vaccination, the most important condition for starting the With Corona, because of concerns for its side effects. In addition, although the economy may can be recovered by the With Corona, but the number of infected people may can be surged. In this paper, in order to awaken the people for the awareness of Corona 19 in advance of the With Corona, the Corona 19 is predicted through a non-linear probability process. Here, among the deep learning RNN, BI-LSTM, which is a bidirectional LSTM, and GRU, gates decreased than LSTM have been used. And this has been compared and analyzed through train set, test set, loss function, residual analysis, normal distribution, and autocorrelation, and compared and predicted for which has a better performance.
With the development of network technologies, the security to protect organizational resources from internal and external intrusions and threats becomes more important. Therefore in recent years, the anomaly detection algorithm that detects and prevents security threats with respect to various security log events has been actively studied. Security anomaly detection algorithms that have been developed based on rule-based or statistical learning in the past are gradually evolving into modeling based on machine learning and deep learning. In this study, we propose a deep-autoencoder model that transforms LSTM-autoencoder as an optimal algorithm to detect insider threats in advance using various machine learning analysis methodologies. This study has academic significance in that it improved the possibility of adaptive security through the development of an anomaly detection algorithm based on unsupervised learning, and reduced the false positive rate compared to the existing algorithm through supervised true positive labeling.
Heesung Lim;Hyunuk An;Gyeongsuk Choi;Jaenam Lee;Jongwon Do
Korean Journal of Agricultural Science
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v.49
no.2
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pp.193-202
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2022
The recurrent neural network (RNN) algorithm has been widely used in water-related research areas, such as water level predictions and water quality predictions, due to its excellent time series learning capabilities. However, studies on water quality predictions using RNN algorithms are limited because of the scarcity of water quality data. Therefore, most previous studies related to water quality predictions were based on monthly predictions. In this study, the quality of the water in a reservoir in Nonsan, Chungcheongnam-do Republic of Korea was predicted using the RNN-LSTM algorithm. The study was conducted after constructing data that could then be, linearly interpolated as daily data. In this study, we attempt to predict the water quality on the 7th, 15th, 30th, 45th and 60th days instead of making daily predictions of water quality factors. For daily predictions, linear interpolated daily water quality data and daily weather data (rainfall, average temperature, and average wind speed) were used. The results of predicting water quality concentrations (chemical oxygen demand [COD], dissolved oxygen [DO], suspended solid [SS], total nitrogen [T-N], total phosphorus [TP]) through the LSTM algorithm indicated that the predictive value was high on the 7th and 15th days. In the 30th day predictions, the COD and DO items showed R2 that exceeded 0.6 at all points, whereas the SS, T-N, and T-P items showed differences depending on the factor being assessed. In the 45th day predictions, it was found that the accuracy of all water quality predictions except for the DO item was sharply lowered.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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