A graph is a data structure consisting of nodes and edges between these nodes. Graph embedding is to generate a low dimensional vector for a given graph that best represents the characteristics of the graph. Recently, there have been studies on graph embedding, especially using deep learning techniques. However, until now, most deep learning-based graph embedding techniques have focused on unweighted graphs. Therefore, in this paper, we propose a graph embedding technique for weighted graphs based on long short-term memory (LSTM) autoencoders. Given weighted graphs, we traverse each graph to extract node-weight sequences from the graph. Each node-weight sequence represents a path in the graph consisting of nodes and the weights between these nodes. We then train an LSTM autoencoder on the extracted node-weight sequences and encode each nodeweight sequence into a fixed-length vector using the trained LSTM autoencoder. Finally, for each graph, we collect the encoding vectors obtained from the graph and combine them to generate the final embedding vector for the graph. These embedding vectors can be used to classify weighted graphs or to search for similar weighted graphs. The experiments on synthetic and real datasets show that the proposed method is effective in measuring the similarity between weighted graphs.
Youn Sang Cho;Man Sung Kang;Hyun Jun Jung;Yun-Kyu An
Smart Structures and Systems
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v.33
no.5
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pp.325-332
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2024
This study proposes a novel long short-term memory (LSTM)-based approach for predicting carbonation depth, with the aim of enhancing the durability evaluation of concrete structures. Conventional carbonation depth prediction relies on statistical methodologies using carbonation influencing factors and in-situ carbonation depth data. However, applying in-situ data for predictive modeling faces challenges due to the lack of time-series data. To address this limitation, an LSTM-based carbonation depth prediction technique is proposed. First, training data are generated through random sampling from the distribution of carbonation velocity coefficients, which are calculated from in-situ carbonation depth data. Subsequently, a Bayesian theorem is applied to tailor the training data for each target bridge, which are depending on surrounding environmental conditions. Ultimately, the LSTM model predicts the time-dependent carbonation depth data for the target bridge. To examine the feasibility of this technique, a carbonation depth dataset from 3,960 in-situ bridges was used for training, and untrained time-series data from the Miho River bridge in the Republic of Korea were used for experimental validation. The results of the experimental validation demonstrate a significant reduction in prediction error from 8.19% to 1.75% compared with the conventional statistical method. Furthermore, the LSTM prediction result can be enhanced by sequentially updating the LSTM model using actual time-series measurement data.
Kim, GyeongMin;Kim, Kuekyeng;Jo, Jaechoon;Lim, HeuiSeok
Journal of the Korea Convergence Society
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v.9
no.12
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pp.47-52
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2018
Named Entity Recognition is a system that extracts entity names such as Persons(PS), Locations(LC), and Organizations(OG) that can have a unique meaning from a document and determines the categories of extracted entity names. Recently, Bi-LSTM-CRF, which is a combination of CRF using the transition probability between output data from LSTM-based Bi-LSTM model considering forward and backward directions of input data, showed excellent performance in the study of object name recognition using deep-learning, and it has a good performance on the efficient embedding vector creation by character and word unit and the model using CNN and LSTM. In this research, we describe the Bi-LSTM-CNN-CRF model that enhances the features of the Korean named entity recognition system and propose a method for constructing the traditional culture corpus. We also present the results of learning the constructed corpus with the feature augmentation model for the recognition of Korean object names.
Vibration-based structural health monitoring is used to ensure the safety of structures by installing sensors in structures. The peak picking method, one of the applications of vibration-based structural health monitoring, is a method that analyze the dynamic characteristics of a structure using the peaks of the frequency response function. However, the results may vary depending on the person predicting the peak point; further, the method does not predict the exact peak point in the presence of noise. To overcome the limitations of the existing peak picking methods, this study proposes a new method to automate the modal analysis process by utilizing long short-term memory, a type of recurrent neural network. The method proposed in this study uses the time series data of the frequency response function directly as the input of the LSTM network. In addition, the proposed method improved the accuracy by using the phase as well as amplitude information of the frequency response function. Simulation experiments and lab-scale model experiments are performed to verify the performance of the LSTM network developed in this study. The result reported a modal assurance criterion of 0.8107, and it is expected that the dynamic characteristics of a civil structure can be predicted with high accuracy using data without experts.
Kim, Jinah;Park, Junhee;Shin, Minchan;Lee, Jihoon;Moon, Nammee
Journal of Information Processing Systems
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v.17
no.4
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pp.707-720
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2021
To improve the accuracy of the recommendation system, multi-criteria recommendation systems have been widely researched. However, it is highly complicated to extract the preferred features of users and items from the data. To this end, subjective indicators, which indicate a user's priorities for personalized recommendations, should be derived. In this study, we propose a method for generating recommendation candidates by predicting multi-criteria ratings from reviews and using them to derive user priorities. Using a deep learning model based on convolutional neural network (CNN) and bidirectional long short-term memory (BiLSTM), multi-criteria prediction ratings were derived from reviews. These ratings were then aggregated to form a linear regression model to predict the overall rating. This model not only predicts the overall rating but also uses the training weights from the layers of the model as the user's priority. Based on this, a new score matrix for recommendation is derived by calculating the similarity between the user and the item according to the criteria, and an item suitable for the user is proposed. The experiment was conducted by collecting the actual "TripAdvisor" dataset. For performance evaluation, the proposed method was compared with a general recommendation system based on singular value decomposition. The results of the experiments demonstrate the high performance of the proposed method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.11
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pp.310-318
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2018
Recently, the importance of big data analysis is increasing as a large amount of data is generated by various devices connected to the Internet with the advent of Internet of Things (IoT). Especially, it is necessary to analyze various large-scale IoT streaming sensor data generated in real time and provide various services through new meaningful prediction. This paper proposes a real-time indoor PM10 concentration prediction LSTM model based on streaming data generated from IoT sensor using AWS. We also construct a real-time indoor PM10 concentration prediction service based on the proposed model. Data used in the paper is streaming data collected from the PM10 IoT sensor for 24 hours. This time series data is converted into sequence data consisting of 30 consecutive values from time series data for use as input data of LSTM. The LSTM model is learned through a sliding window process of moving to the immediately adjacent dataset. In order to improve the performance of the model, incremental learning method is applied to the streaming data collected every 24 hours. The linear regression and recurrent neural networks (RNN) models are compared to evaluate the performance of LSTM model. Experimental results show that the proposed LSTM prediction model has 700% improvement over linear regression and 140% improvement over RNN model for its performance level.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2018.05a
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pp.147-147
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2018
In this article, we use an open source software library: TensorFlow, developed for the purposes of conducting very complex machine learning and deep neural network applications. However, the system is general enough to be applicable in a wide variety of other domains as well. The proposed model based on a deep neural network model, LSTM (Long Short-Term Memory) to predict the river water level at Okcheon Station of the Guem River without utilization of rainfall - forecast information. For LSTM modeling, the input data is hourly water level data for 15 years from 2002 to 2016 at 4 stations includes 3 upstream stations (Sutong, Hotan, and Songcheon) and the forecasting-target station (Okcheon). The data are subdivided into three purposes: a training data set, a testing data set and a validation data set. The model was formulated to predict Okcheon Station water level for many cases from 3 hours to 12 hours of lead time. Although the model does not require many input data such as climate, geography, land-use for rainfall-runoff simulation, the prediction is very stable and reliable up to 9 hours of lead time with the Nash - Sutcliffe efficiency (NSE) is higher than 0.90 and the root mean square error (RMSE) is lower than 12cm. The result indicated that the method is able to produce the river water level time series and be applicable to the practical flood forecasting instead of hydrologic modeling approaches.
With the development of the Internet and smartphones, digital sound sources are easily accessible, and accordingly, interest in music search and recommendation is increasing. As a method of recommending music, research using melodies such as pitch, tempo, and beat to classify genres or emotions is being conducted. However, since lyrics are becoming one of the means of expressing human emotions in music, the role of the lyrics is increasing, so a study of emotion classification based on lyrics is needed. Therefore, in this thesis, we analyze the emotions of the farewell lyrics in order to subdivide the farewell emotions based on the lyrics. After constructing an emotion dictionary by vectoriziong the similarity between words appearing in the parting lyrics through Word2Vec learning, we propose a method of classifying parting lyrics emotions using Word2Vec and LSTM, which classify lyrics by similar emotions by learning lyrics using LSTM.
The purpose of this study was to apply the deep running method to real estate price index predicting and to compare it with the time series analysis method to test the possibility of its application to real estate market forecasting. Various real estate price indices were predicted using the DNN (deep neural networks) and LSTM (long short term memory networks) models, both of which draw on the deep learning method, and the ARIMA (autoregressive integrated moving average) model, which is based on the time seies analysis method. The results of the study showed the following. First, the predictive power of the deep learning method is superior to that of the time series analysis method. Second, among the deep learning models, the predictability of the DNN model is slightly superior to that of the LSTM model. Third, the deep learning method and the ARIMA model are the least reliable tools for predicting the housing sales prices index among the real estate price indices. Drawing on the deep learning method, it is hoped that this study will help enhance the accuracy in predicting the real estate market dynamics.
In this paper, we propose a vocal and nonvocal separation method which uses a combination of kernel model and LSTM (Long-Short Term Memory) networks. Conventional vocal and nonvocal separation methods estimate the vocal component even in sections where only non-vocal components exist. This causes a problem of the source estimation error. Therefore we combine the existing kernel based separation method with the vocal/nonvocal classification based on LSTM networks in order to overcome the limitation of the existing separation methods. We propose a parallel combined separation algorithm and series combined separation algorithm as combination structures. The experimental results verify that the proposed method achieves better separation performance than the conventional approaches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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