• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제29권7호
• /
• pp.73-80
• /
• 2024

본 연구는 토픽 모델링과 장단기 기억(LSTM) 신경망을 결합하여 한국 종합주가지수(KOSPI) 예측의 정확도를 향상하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 LDA(Latent Dirichlet Allocation) 기법을 이용해 금융 뉴스 데이터에서 금리 인상 및 인하와 관련된 10개의 주요 주제를 추출하고, 추출된 주제를 과거 KOSPI 지수와 함께 LSTM 모델에 입력하여 KOSPI 지수를 예측하는 모델을 제안한다. 제안된 모델은 과거 KOSPI 지수를 LSTM 모델에 입력하여 시계열 예측 방법과 뉴스 데이터를 입력하여 토픽 모델링하는 방법을 결합하여 KOSPI 지수를 예측하는 특성을 가진다. 제안된 모델의 성능을 검증하기 위해, 본 논문에서는 LSTM의 입력 데이터의 종류에 따라 4개의 모델(LSTM_K 모델, LSTM_KNS 모델, LDA_K 모델, LDA_KNS 모델)을 설계하고 각 모델의 예측 성능을 제시하였다. 예측 성능을 비교한 결과, 금융 뉴스 주제 데이터와 과거 KOSPI 지수 데이터를 입력으로 하는 LSTM 모델(LDA_K 모델)이 가장 낮은 RMSE(Root Mean Square Error)를 기록하여 가장 좋은 예측 성능을 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제91권1호
• /
• pp.39-47
• /
• 2024

Bridge deterioration shows the change of bridge condition during its operation, and predicting bridge deterioration is important for implementing predictive protection and planning future maintenance. However, in practical application, the raw inspection data of bridges are not continuous, which has a greater impact on the accuracy of the prediction results. Therefore, two kinds of bridge deterioration models are established in this paper: one is based on the traditional regression theory, combined with the distribution fitting theory to preprocess the data, which solves the problem of irregular distribution and incomplete quantity of raw data. Secondly, based on the theory of Long Short-Term Memory (LSTM) Recurrent Neural Network (RNN), the network is trained using the raw inspection data, which can realize the prediction of the future deterioration of bridges through the historical data. And the inspection data of 60 prestressed concrete box girder bridges in Xiamen, China are used as an example for validation and comparative analysis, and the results show that both deterioration models can predict the deterioration of prestressed concrete box girder bridges. The regression model shows that the bridge deteriorates gradually, while the LSTM-RNN model shows that the bridge keeps great condition during the first 5 years and degrades rapidly from 5 years to 15 years. Based on the current inspection database, the LSTM-RNN model performs better than the regression model because it has smaller prediction error. With the continuous improvement of the database, the results of this study can be extended to other bridge types or other degradation factors can be introduced to improve the accuracy and usefulness of the deterioration model.

• Journal of Information Processing Systems
• /
• 제20권3호
• /
• pp.375-390
• /
• 2024

Edge computing architecture has effectively alleviated the computing pressure on cloud platforms, reduced network bandwidth consumption, and improved the quality of service for user experience; however, it has also introduced new security issues. Existing anomaly detection methods in big data scenarios with cloud-edge computing collaboration face several challenges, such as sample imbalance, difficulty in dealing with complex network traffic attacks, and difficulty in effectively training large-scale data or overly complex deep-learning network models. A lightweight deep-learning model was proposed to address these challenges. First, normalization on the user side was used to preprocess the traffic data. On the edge side, a trained Wasserstein generative adversarial network (WGAN) was used to supplement the data samples, which effectively alleviates the imbalance issue of a few types of samples while occupying a small amount of edge-computing resources. Finally, a trained lightweight deep learning network model is deployed on the edge side, and the preprocessed and expanded local data are used to fine-tune the trained model. This ensures that the data of each edge node are more consistent with the local characteristics, effectively improving the system's detection ability. In the designed lightweight deep learning network model, two sets of convolutional pooling layers of convolutional neural networks (CNN) were used to extract spatial features. The bidirectional long short-term memory network (BiLSTM) was used to collect time sequence features, and the weight of traffic features was adjusted through the attention mechanism, improving the model's ability to identify abnormal traffic features. The proposed model was experimentally demonstrated using the NSL-KDD, UNSW-NB15, and CIC-ISD2018 datasets. The accuracies of the proposed model on the three datasets were as high as 0.974, 0.925, and 0.953, respectively, showing superior accuracy to other comparative models. The proposed lightweight deep learning network model has good application prospects for anomaly traffic detection in cloud-edge collaborative computing architectures.

• 대한치매학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.146-160
• /
• 2024

Background and Purpose: The emotions of people at various stages of dementia need to be effectively utilized for prevention, early intervention, and care planning. With technology available for understanding and addressing the emotional needs of people, this study aims to develop speech emotion recognition (SER) technology to classify emotions for people at high risk of dementia. Methods: Speech samples from people at high risk of dementia were categorized into distinct emotions via human auditory assessment, the outcomes of which were annotated for guided deep-learning method. The architecture incorporated convolutional neural network, long short-term memory, attention layers, and Wav2Vec2, a novel feature extractor to develop automated speech-emotion recognition. Results: Twenty-seven kinds of Emotions were found in the speech of the participants. These emotions were grouped into 6 detailed emotions: happiness, interest, sadness, frustration, anger, and neutrality, and further into 3 basic emotions: positive, negative, and neutral. To improve algorithmic performance, multiple learning approaches were applied using different data sources-voice and text-and varying the number of emotions. Ultimately, a 2-stage algorithm-initial text-based classification followed by voice-based analysis-achieved the highest accuracy, reaching 70%. Conclusions: The diverse emotions identified in this study were attributed to the characteristics of the participants and the method of data collection. The speech of people at high risk of dementia to companion robots also explains the relatively low performance of the SER algorithm. Accordingly, this study suggests the systematic and comprehensive construction of a dataset from people with dementia.

• 한국재료학회지
• /
• 제34권8호
• /
• pp.400-407
• /
• 2024

The reversible metal electrodeposition (RME) process is used to prepare electrochromic mirrors with reflective-transparent optical states, by depositing metal particles on transparent conductive substrates. These RME based devices can be used in smart windows to regulate indoor temperatures and light levels, serving dual purposes as lighting elements. Commercialization efforts are focused on achieving large-scale production, long-term durability, and a memory effect that maintains coloration without applied voltage. Enhancing durability has received particular attention, leading to the development of electrochromic mirrors that employ gel electrolytes, which are expected to reduce electrolyte leakage and improve mechanical stability compared to traditional liquid electrolyte devices. The gel electrolytes offer the additional advantage of various colors, by controlling the metal particle size and enabling smoother, denser formations. In this study, we investigated improving the durability of RME devices by adding polyvinyl butyral (PVB) to the liquid electrolyte and optimizing the concentration of PVB. Incorporating 10 % PVB resulted in excellent interfacial properties and superior electrochromic stability, with 92.6 % retention after 1,000 cycles.

• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.13-24
• /
• 2024

본 논문에서는 다양한 신경망 모델과 입출력 구조에 따른 정규화 기법의 성능을 비교 분석하였다. 분석을 위해 균등한 잡음과 최대 3개의 간섭 신호가 있는 잡음 환경에 대한 시뮬레이션 기반의 데이터 세트를 사용하였다. 실험 결과, 잡음 분산을 직접 출력하는 End-to-End 구조에 대해서 1-D 콘볼루션 신경망과 BiLSTM 모델을 사용할 경우 우수한 성능을 보였으며, 특히 간섭 신호에 대해 강건한 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 다층 퍼셉트론 신경망과 트랜스포머보다 1-D 콘볼루션 신경망 및 BiLSTM 모델이 귀납적 편향이 강하기 때문에 나타난 것으로 판단된다. 이 논문의 분석 결과는 향후 딥러닝 기반 정규화 기법 연구에 유용한 기준점으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지능정보연구
• /
• 제25권1호
• /
• pp.163-177
• /
• 2019

스마트폰이 널리 보급되고 현대인들의 생활 속에 깊이 자리 잡으면서, 스마트폰에서 수집된 다종 데이터를 바탕으로 사용자 개인의 행동을 인식하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 타인과의 상호작용 행동 인식에 대한 연구는 아직까지 상대적으로 미진하였다. 기존 상호작용 행동 인식 연구에서는 오디오, 블루투스, 와이파이 등의 데이터를 사용하였으나, 이들은 사용자 사생활 침해 가능성이 높으며 단시간 내에 충분한 양의 데이터를 수집하기 어렵다는 한계가 있다. 반면 가속도, 자기장, 자이로스코프 등의 물리 센서의 경우 사생활 침해 가능성이 낮으며 단시간 내에 충분한 양의 데이터를 수집할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 점에 주목하여, 스마트폰 상의 다종 물리 센서 데이터만을 활용, 딥러닝 모델에 기반을 둔 사용자의 동행 상태 인식 방법론을 제안한다. 사용자의 동행 여부 및 대화 여부를 분류하는 동행 상태 분류 모델은 컨볼루션 신경망과 장단기 기억 순환 신경망이 혼합된 구조를 지닌다. 먼저 스마트폰의 다종 물리 센서에서 수집한 데이터에 존재하는 타임 스태프의 차이를 상쇄하고, 정규화를 수행하여 시간에 따른 시퀀스 데이터 형태로 변환함으로써 동행 상태분류 모델의 입력 데이터를 생성한다. 이는 컨볼루션 신경망에 입력되며, 데이터의 시간적 국부 의존성이 반영된 요인 지도를 출력한다. 장단기 기억 순환 신경망은 요인 지도를 입력받아 시간에 따른 순차적 연관 관계를 학습하며, 동행 상태 분류를 위한 요인을 추출하고 소프트맥스 분류기에서 이에 기반한 최종적인 분류를 수행한다. 자체 제작한 스마트폰 애플리케이션을 배포하여 실험 데이터를 수집하였으며, 이를 활용하여 제안한 방법론을 평가하였다. 최적의 파라미터를 설정하여 동행 상태 분류 모델을 학습하고 평가한 결과, 동행 여부와 대화 여부를 각각 98.74%, 98.83%의 높은 정확도로 분류하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권3호
• /
• pp.273-283
• /
• 2020

기후변화의 영향으로 국지성 및 집중호우에 대한 발생 가능성이 높아지는 시점에서 과거에 침수피해를 입은 도시 유역에 대하여 실제 호우에 대한 침수 양상을 예측하는 것은 중요하다. 이에 수치해석 기반 프로그램과 함께 기계학습을 이용한 홍수 분석에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서 적용한 LSTM 신경망은 일련의 자료를 분석하는데 유용하지만, 딥 러닝을 수행하기 위하여 충분한 양의 자료를 필요로 한다. 그러나 단일 도시유역에 홍수를 일으킬 강우가 매년 일어나지 않기에 많은 홍수 자료를 수집하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 대상 유역에서 관측되는 강우 외에 전국 단위의 실제 호우를 예측 모형에 반영하였다. LSTM (Long Short-Term Memory) 신경망은 강우에 대한 총 월류량을 예측하기 위하여 사용되었으며, 목표값으로 SWMM (Storm Water Management Model)의 유출 모의 결과를 사용하였다. 침수 범위 예측을 위해서는 로지스틱 회귀를 사용하였으며, 로지스틱 회귀 모형의 독립 변수는 총 월류량이며 종속 변수는 격자 별 침수 발생 유무이다. 침수 범위 자료는 SWMM의 유출 결과를 바탕으로 수행된 2차원 침수해석 모의 결과를 통해 수집하였다. LSTM의 매개변수 조건에 따라 총 월류량 예측 결과를 비교하였다. 매개변수 설정에 따른 4가지의 LSTM 모형을 사용하였는데, 검증과 테스트 단계에 대한 평균 RMSE (Root Mean Square Error)는 1.4279 ㎥/s, 1.0079 ㎥/s으로 산정되었다. 최소 RMSE는 검증과 테스트에 대하여 각각 1.1656 ㎥/s, 0.8797㎥/s 으로 산정되었으며, SWMM모의 결과를 적절히 재현할 수 있음을 확인하였다. LSTM 신경망의 결과와 로지스틱 회귀를 연계하여 침수 범위 예측을 수행하였으며, 침수심 0.5m 이상을 고려하였을 때에 최대 침수면적 적합도가 97.33 %으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 방법론은 딥 러닝에 기반하여 도시 홍수 대응능력을 향상 시키는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 경영과정보연구
• /
• 제33권1호
• /
• pp.139-155
• /
• 2014

본 연구는 글로벌 경제통합화를 통한 인도의 주식시장과 다른 주식시장의 변동성간에 연관성을 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과, 첫째, 분산비검정에서 모든 기간의 주식시장은 자기상관이 존재하지 않았고 또한 고전적 RS모형에서 모든 기간이 자기상관이 존재하지 않았으나, 수정된 RS모형에서도 거의 모든 기간에서 장기기억이 존재하였다. 둘째, 단위근검정에서 모든 기간이 단위근이 존재하지 않아 시계열이 안정적이고, 모든 수정$R^2$는 높은 설명력을 나타냈다. 또한 ARFIMA모형에서 모두 정상적 조건을 만족하고 모든 시계열이 장기기억을 나타내었다. 셋째, VAR과 다변량 비대칭 BEKK모형에서 글로벌 금융위기전의 경우, 조건부 평균식에서 영국과 대만의 자국시장이 강하고, 일방향으로 일본에서 인도로, 대만에서 중국(한국, 미국)으로, 미국(일본)에서 영국으로 강한 조건부 평균전이효과가 존재하였다. 조건부 분산식에서 GARCH는 시장자체의 ARCH계수의 결과와 동일한 방향의 강한 조건부 변동성전이효과를 보여주었다. 세 자국시장에서 비대칭효과가 존재하며, 시장간 일방향의 비대칭효과가 존재하였다. 넷째, 글로벌 금융위기후의 경우, 조건부 평균식에서 대만의 자국시장만이 강하게 영향을 나타내고, 일방향으로 인도에서 미국으로, 대만에서 일본으로, 한국에서 독일로 강한 조건부 평균전이효과가 존재하였다. 조건부 분산식에서는 위기전의 결과와 동일한 강한 조건부 변동성전이효과가 존재하였고 영국의 자국시장에서 비대칭효과가 존재하며, 대만에서 독일로 일방향의 비대칭효과가 존재하였다. 다섯째, 우도비검정에서는 다른 검정결과와는 다르게 모든 기간에서 인도는 타국의 주식시장에 영향을 미치지 않고 동시에 타국의 주식시장에 의해 영향을 받지 않았다. 따라서 본 연구는 글로벌 경제통합화를 통한 인도와 다른 주식시장의 변동성간에 연관성을 파악함으로써 타국의 주식시장에서 인도로의 수익률(변동성)전이효과와 타국의 주식시장간 일(양)방향의 비대칭적 반응을 관찰함으로써 타국의 주식시장간의 여러 인과관계를 확인하였다.

• 지능정보연구
• /
• 제27권1호
• /
• pp.103-128
• /
• 2021

최근 주식의 수익률과 거래량을 설명하는 주요 요인으로서 투자자의 관심도와 주식 관련 정보 전파의 영향력이 부각되고 있다. 또한 인공지능과 같은 혁신 신기술을 개발보급하거나 활용하려는 기업의 경우 거시환경 및 시장 불확실성 때문에 기업의 미래 주식 수익률과 주식 변동성을 예측하기 어렵다는 문제를 가지고 있다. 이는 인공지능 활성화의 장애요인으로 인식되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 인공지능 관련 기술 키워드의 인터넷 검색량을 투자자의 관심 척도로 사용하여, 기업의 주가 변동성을 예측하는 기계학습 모형을 제안하는 것이다. 이를 위해 심층신경망 LSTM(Long Short-Term Memory)과 벡터자기회귀(Vector Autoregression)를 통해 주식시장을 예측하고, 기술의 사회적 수용 단계에 따라 키워드 검색량을 활용한 주가예측 성능 비교를 통해 기업의 투자수익 예측이나 투자자들의 투자전략 의사결정을 지원하는 주가 예측 모형을 구축하였다. 또한 인공지능 기술의 세부 하위 기술에 대한 분석도 실시하여 기술 수용 단계에 따른 세부 기술 키워드 검색량의 변화를 살펴보고 세부기술에 대한 관심도가 주식시장 예측에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 위해 본 연구에서는 인공지능, 딥러닝, 머신러닝 키워드를 선정하여, 2015년 1월 1일부터 2019년 12월 31일까지 5년간의 인터넷 주별 검색량 데이터와 코스닥 상장 기업의 주가 및 거래량 데이터를 수집하여 분석에 활용하였다. 분석 결과 인공지능 기술에 대한 키워드 검색량은 사회적 수용 단계가 진행될수록 증가하는 것으로 나타났고, 기술 키워드를 기반으로 주가예측을 하였을 경우 인식(Awareness)단계에서 가장 높은 정확도를 보였으며, 키워드별로 가장 좋은 예측 성능을 보이는 수용 단계가 다르게 나타남을 확인하였다. 따라서 기술 키워드를 활용한 주가 예측 모델 구축을 위해서는 해당 기술의 하위 기술 분류를 고려할 필요가 있다. 본 연구의 결과는 혁신기술을 기반으로 기업의 투자수익률을 예측하기 위해서는 기술에 대한 대중의 관심이 급증하는 인식 단계를 포착하는 것이 중요하다는 점을 시사한다. 또한 최근 금융권에서 선보이고 있는 빅데이터 기반 로보어드바이저(Robo-advisor) 등 투자 의사 결정 지원 시스템 개발 시 기술의 사회적 수용도를 세분화하여 키워드 검색량 변화를 통해 예측 모델의 정확도를 개선할 수 있다는 점을 시사하고 있다.