International Journal of Advanced Culture Technology
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v.7
no.2
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pp.60-66
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2019
The purpose of this study was to compare the effect of educational smartphone app with the effect of learning using conventional paper material. We developed an educational app for nursing students to learn how to read blood pressure and how to take a pulse. Evaluated was the effect of the app-based education by measuring the short term memory (right after the education), the long term memory (a week later) and the satisfaction. 25 college nursing students participated for the experiment group using the app-based education and 25 for the control group using paper-based education. We applied for statistical analysis Fisher's exact test and Independent t-test. The satisfaction of the app user's appeared significantly higher than that of the paper material user's (t=2.322, p=0.024). The short term memory score was 0.23 points higher in the experimental group (6.46 points) than in the control group (6.23 points), which was not statistically significant (t =0.422, p =0.675). Similar result came for the long term memory (t=1.006, p=0.320). After adjusting for the effect of a college grade using ANCOVA, the effect on memory was significantly higher in the experiment group. There might be differences in learning ability between the experimental and the control groups.
A number of sensing techniques have been implemented for detecting defects in civil infrastructures instead of onsite human inspections in structural health monitoring. However, the issue of faults in sensors has not received much attention. This issue may lead to incorrect interpretation of data and false alarms. To overcome these challenges, this article presents a deep learning-based method with a new architecture of Stateful Long Short Term Memory Neural Networks (S-LSTM NN) for detecting sensor fault without going into details of the fault features. As LSTMs are capable of learning data features automatically, and the proposed method works without an accurate mathematical model. The detection of four types of sensor faults are studied in this paper. Non-stationary acceleration responses of a three-span continuous bridge when under operational conditions are studied. A deep network model is applied to the measured bridge data with estimation to detect the sensor fault. Another set of sensor output data is used to supervise the network parameters and backpropagation algorithm to fine tune the parameters to establish a deep self-coding network model. The response residuals between the true value and the predicted value of the deep S-LSTM network was statistically analyzed to determine the fault threshold of sensor. Experimental study with a cable-stayed bridge further indicated that the proposed method is robust in the detection of the sensor fault.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.6
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pp.2612-2633
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2020
Due to the explosive growth of multimedia speech data, how to protect the privacy of speech data and how to efficiently retrieve speech data have become a hot spot for researchers in recent years. In this paper, we proposed an encrypted speech retrieval scheme based on long short-term memory (LSTM) neural network and deep hashing. This scheme not only achieves efficient retrieval of massive speech in cloud environment, but also effectively avoids the risk of sensitive information leakage. Firstly, a novel speech encryption algorithm based on 4D quadratic autonomous hyperchaotic system is proposed to realize the privacy and security of speech data in the cloud. Secondly, the integrated LSTM network model and deep hashing algorithm are used to extract high-level features of speech data. It is used to solve the high dimensional and temporality problems of speech data, and increase the retrieval efficiency and retrieval accuracy of the proposed scheme. Finally, the normalized Hamming distance algorithm is used to achieve matching. Compared with the existing algorithms, the proposed scheme has good discrimination and robustness and it has high recall, precision and retrieval efficiency under various content preserving operations. Meanwhile, the proposed speech encryption algorithm has high key space and can effectively resist exhaustive attacks.
Sentiment analysis is the process of determining whether a piece of document, text or conversation is positive, negative, neural or other emotion. Sentiment analysis has been applied for several real-world applications, such as chatbot. In the last five years, the practical use of the chatbot has been prevailing in many field of industry. In the chatbot applications, to recognize the user emotion, sentiment analysis must be performed in advance in order to understand the intent of speakers. The specific emotion is more than describing positive or negative sentences. In light of this context, we propose deep learning models for conducting multi-class sentiment analysis for identifying speaker's emotion which is categorized to be joy, fear, guilt, sad, shame, disgust, and anger. Thus, we develop convolutional neural network (CNN), long short term memory (LSTM), and multi-layer neural network models, as deep neural networks models, for detecting emotion in a sentence. In addition, word embedding process was also applied in our research. In our experiments, we have found that long short term memory (LSTM) model performs best compared to convolutional neural networks and multi-layer neural networks. Moreover, we also show the practical applicability of the deep learning models to the sentiment analysis for chatbot.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.2
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pp.329-338
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2021
This study predicts the amount of wind power generation for rational operation plan of wind power generation and capacity calculation of ESS. For forecasting, we present a method of predicting wind power generation by combining a physical approach and a statistical approach. The factors of wind power generation are analyzed and variables are selected. By collecting historical data of the selected variables, the amount of wind power generation is predicted using deep learning. The model used is a hybrid model that combines a bidirectional long short term memory (LSTM) and a convolution neural network (CNN) algorithm. To compare the prediction performance, this model is compared with the model and the error which consist of the MLP(:Multi Layer Perceptron) algorithm, The results is presented to evaluate the prediction performance.
Kim, Tae-Jeong;Jung, Min-Kyu;Hwang, Kyu-Nam;Kwon, Hyun-Han
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2019.05a
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pp.340-340
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2019
지구온난화로 유발되는 기후변동성이 증가함에 따라서 정확한 수문인자의 예측은 전 세계적으로 주요 관심사항이 되고 있다. 최근에는 고성능 컴퓨터 자원의 증가로 수문기상학 연구에서 동일한 학습량에 비하여 정확도의 향상이 뚜렷한 기계학습 구조를 활용하여 위성영상 기반의 대기예측, 태풍위치 추적 및 강수량 예측 등의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에는 기계학습 중 시계열 분석에 널리 활용되고 있는 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기법의 대표적인 LSTM(Long Short-Term Memory) 네트워크를 이용하여 수문인자를 예측하였다. LSTM 네트워크는 가중치 및 메모리 요소에 대한 추가정보를 셀 상태에 저장하고 시계열의 길이 조정하여 모형의 탄력적 활용이 가능하다. LSTM 네트워크를 이용한 다양한 수문인자 예측결과 RMSE의 개선을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 개발된 기계학습을 통한 수문인자 예측기술은 권역별 수계별 홍수 및 가뭄대응 계획을 능동적으로 수립하는데 활용될 것으로 판단된다. 향후 연구에서는 LSTM의 입력영역을 Bayesian 추론기법을 활용하여 구성함으로 학습과정의 불확실성을 정량적으로 제어하고자 한다.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.33
no.6
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pp.238-245
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2021
In this study, we carried out case study to predict dissolved oxygen (DO) concentration of Nakdong river estuary with LSTM model. we aimed to figure out a optimal model condition and appropriate predictor for prediction in dissolved oxygen concentration with model parameter and predictor as cases. Model parameter case study results showed that Epoch = 300 and Sequence length = 1 showed higher accuracy than other conditions. In predictor case study, it was highest accuracy where DO and Temperature were used as a predictor, it was caused by high correlation between DO concentration and Temperature. From above results, we figured out an appropriate model condition and predictor for prediction in DO concentration of Nakdong river estuary.
This article proposes a subject-independent application of brain-computer interfacing (BCI). A 32-channel Electroencephalography (EEG) device is used to measure imagined speech (SI) of four words (sos, stop, medicine, washroom) and one phrase (come-here) across 13 subjects. A deep long short-term memory (LSTM) network has been adopted to recognize the above signals in seven EEG frequency bands individually in nine major regions of the brain. The results show a maximum accuracy of 73.56% and a network prediction time (NPT) of 0.14 s which are superior to other state-of-the-art techniques in the literature. Our analysis reveals that the alpha band can recognize SI better than other EEG frequencies. To reinforce our findings, the above work has been compared by models based on the gated recurrent unit (GRU), convolutional neural network (CNN), and six conventional classifiers. The results show that the LSTM model has 46.86% more average accuracy in the alpha band and 74.54% less average NPT than CNN. The maximum accuracy of GRU was 8.34% less than the LSTM network. Deep networks performed better than traditional classifiers.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2021.06a
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pp.373-373
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2021
Rainfall forecasting is an important issue that is applied in many areas, such as agriculture, flood warning, and water resources management. In this context, this study proposed a statistical and machine learning-based forecasting model for monthly rainfall. The Bayesian Gaussian process was chosen to optimize the hyperparameters of the Stacked Long Short-term memory (SLSTM) model. The proposed SLSTM model was applied for predicting monthly precipitation of Seoul station, South Korea. Data were retrieved from the Korea Meteorological Administration (KMA) in the period between 1960 and 2019. Four schemes were examined in this study: (i) prediction with only rainfall; (ii) with deseasonalized rainfall; (iii) with rainfall and minimum temperature; (iv) with deseasonalized rainfall and minimum temperature. The error of predicted rainfall based on the root mean squared error (RMSE), 16-17 mm, is relatively small compared with the average monthly rainfall at Seoul station is 117mm. The results showed scheme (iv) gives the best prediction result. Therefore, this approach is more straightforward than the hydrological and hydraulic models, which request much more input data. The result indicated that a deep learning network could be applied successfully in the hydrology field. Overall, the proposed method is promising, given a good solution for rainfall prediction.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.10a
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pp.391-393
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2021
In this paper, we introduce a long short-term memory (LSTM)-based fall detection system using TensorFlow that can detect falls occurring in the elderly in daily living. 3-axis accelerometer data are aggregated for fall detection, and then three types of parameter are calculated. 4 types of activity of daily living (ADL) and 3 types of fall situation patterns are classified. The parameterized data applied to LSTM. Learning proceeds until the Loss value becomes 0.5 or less. The results are calculated for each parameter θ, SVM, and GSVM. The best result was GSVM, which showed Sensitivity 98.75%, Specificity 99.68%, and Accuracy 99.28%.
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