First principle-based modeling studies have been performed to improve the heat exchange efficiency of ORV and optimize operation, but the heat transfer coefficient of ORV is an irregular system according to time and location, and it undergoes a complex modeling process. In this study, FNN, LSTM, and AutoML-based modeling were performed to confirm the effectiveness of data-based modeling for complex systems. The prediction accuracy indicated high performance in the order of LSTM > AutoML > FNN in MSE. The performance of AutoML, an automatic design method for machine learning models, was superior to developed FNN, and the total time required for model development was 1/15 compared to LSTM, showing the possibility of using AutoML. The prediction of NG and seawater discharged temperatures using LSTM and AutoML showed an error of less than 0.5K. Using the predictive model, real-time optimization of the amount of LNG vaporized that can be processed using ORV in winter is performed, confirming that up to 23.5% of LNG can be additionally processed, and an ORV optimal operation guideline based on the developed dynamic prediction model was presented.
For the implementation of a smart factory, it is necessary to collect data by connecting various sensors and devices in the manufacturing environment and to diagnose or predict failures in production facilities through data analysis. In this paper, to predict the residual useful lifetime of milling insert used for machining products in CNC machine, weight k-NN algorithm, Decision Tree, SVR, XGBoost, Random forest, 1D-CNN, and frequency spectrum based on vibration signal are investigated. As the results of the paper, the frequency spectrum does not provide a reliable criterion for an accurate prediction of the residual useful lifetime of an insert. And the weighted k-nearest neighbor algorithm performed best with an MAE of 0.0013, MSE of 0.004, and RMSE of 0.0192. This is an error of 0.001 seconds of the remaining useful lifetime of the insert predicted by the weighted-nearest neighbor algorithm, and it is considered to be a level that can be applied to actual industrial sites.
This paper presents an efficient approach to generate a new empirical formula to predict the axial compression capacity (ACC) of circular concrete-filled tube (CCFT) columns using the artificial neural network (ANN). A total of 258 test results extracted from the literature were used to develop the ANN models. The ANN model having the highest correlation coefficient (R) and the lowest mean square error (MSE) was determined as the best model. Stability analysis, sensitivity analysis, and a parametric study were carried out to estimate the stability of the ANN model and to investigate the main contributing factors on the ACC of CCFT columns. Stability analysis revealed that the ANN model was more stable than several existing formulae. Whereas, the sensitivity analysis and parametric study showed that the outer diameter of the steel tube was the most sensitive parameter. Additionally, using the validated ANN model, a new empirical formula was derived for predicting the ACC of CCFT columns. Obviously, a higher accuracy of the proposed empirical formula was achieved compared to the existing formulae.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.21
no.1
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pp.29-41
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2019
Terrestrial Gross Primary Production (GPP) is the largest global carbon flux, and forest ecosystems are important because of the ability to store much more significant amounts of carbon than other terrestrial ecosystems. There have been several attempts to estimate GPP using mechanism-based models. However, mechanism-based models including biological, chemical, and physical processes are limited due to a lack of flexibility in predicting non-stationary ecological processes, which are caused by a local and global change. Instead mechanism-free methods are strongly recommended to estimate nonlinear dynamics that occur in nature like GPP. Therefore, we used the mechanism-free machine learning techniques to estimate the daily GPP. In this study, support vector machine (SVM), random forest (RF) and artificial neural network (ANN) were used and compared with the traditional multiple linear regression model (LM). MODIS products and meteorological parameters from eddy covariance data were employed to train the machine learning and LM models from 2006 to 2013. GPP prediction models were compared with daily GPP from eddy covariance measurement in a deciduous forest in South Korea in 2014 and 2015. Statistical analysis including correlation coefficient (R), root mean square error (RMSE) and mean squared error (MSE) were used to evaluate the performance of models. In general, the models from machine-learning algorithms (R = 0.85 - 0.93, MSE = 1.00 - 2.05, p < 0.001) showed better performance than linear regression model (R = 0.82 - 0.92, MSE = 1.24 - 2.45, p < 0.001). These results provide insight into high predictability and the possibility of expansion through the use of the mechanism-free machine-learning models and remote sensing for predicting non-stationary ecological processes such as seasonal GPP.
The stochastic volatility (SV) model is one of the main methods of modeling time-varying volatility. In particular, SV model is actively used in estimation and prediction of financial market volatility and option pricing. This paper attempts to model the time-varying volatility of the bitcoin market price using SV model. Hidden Markov model (HMM) is combined with the SV model to capture characteristics of regime switching of the market. The HMM is useful for recognizing patterns of time series to divide the regime of market volatility. This study estimated the volatility of bitcoin by using data from Upbit, a cryptocurrency trading site, and analyzed it by dividing the volatility regime of the market to improve the performance of the SV model. The MCMC technique is used to estimate the parameters of the SV model, and the performance of the model is verified through evaluation criteria such as MAPE and MSE.
Kim, Hera;Son, Seok-Woo;Song, Kanghyun;Kim, Sang-Wook;Kang, Hyun-Suk;Hyun, Yu-Kyung
Journal of the Korean earth science society
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v.39
no.3
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pp.211-227
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2018
This study evaluates the prediction skills of stratospheric polar vortex intensification events (VIEs) in Global Seasonal Forecasting System (GloSea5) model, an operational subseasonal-to-seasonal (S2S) prediction model of Korea Meteorological Administration (KMA). The results show that the prediction limits of VIEs, diagnosed with anomaly correlation coefficient (ACC) and mean squared skill score (MSSS), are 13.6 days and 18.5 days, respectively. These prediction limits are mainly determined by the eddy error, especially the large-scale eddy phase error from the eddies with the zonal wavenumber 1. This might imply that better prediction skills for VIEs can be obtained by improving the model performance in simulating the phase of planetary scale eddy. The stratospheric prediction skills, on the other hand, tend to not affect the tropospheric prediction skills in the analyzed cases. This result may indicate that stratosphere-troposphere dynamic coupling associated with VIEs might not be well predicted by GloSea5 model. However, it is possible that the coupling process, even if well predicted by the model, cannot be recognized by monotonic analyses, because intrinsic modes in the troposphere often have larger variability compared to the stratospheric impact.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.1
no.1
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pp.14-22
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1994
This paper proposes two Bayes estimators and their evaluation algorithms of the software reliability at the end testing stage in the Smith's Bayesian software reliability growth model under the data prior distribution BE(a, b), which is more general than uniform distribution, as a class of prior information. We consider both a squared-error loss function and the Harris loss function in the Bayesian estimation procedures. We also compare the MSE performances of the Bayes estimators and their algorithms of software reliability using computer simulations. And we conclude that the Bayes estimator of software reliability under the Harris loss function is more efficient than other estimators in terms of the MSE performances as a is larger and b is smaller, and that the Bayes estimators using the beta prior distribution as a conjugate prior is better than the Bayes estimators under the uniform prior distribution as a noninformative prior when a>b.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.2D
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pp.137-145
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2012
According to the National Police Agency, the total number of traffic accidents which occurred in 2010 was 226,878. Intersection accidents accounts for 44.8%, the largest portion of the entire traffic accidents. An research on the signalized intersection is constantly made, while an research on the unsignalized intersection is yet insufficient. This study selected traffic volume, road width, and sight distance as the input variables which affect unsignalized intersection accidents, and number of accidents as the output variable to build a model using ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System). The forecast performance of this model is evaluated by comparing the actual measurement value with the forecasted value. The compatibility is evaluated by R2, the coefficient of determination, along with Mean Absolute Error (MAE) and Mean Square Error (MSE), the indicators which represent the degree of error and distribution. The result shows that the $R^2$ is 0.9817, while MAE and MSE are 0.4773 and 0.3037 respectively, which means that the explanatory power of the model is quite decent. This study is expected to provide the basic data for establishment of safety measure for unsignalized intersection and the improvement of traffic accidents.
The influence of material composition such as aggregate types, addition of supplementary cementitious materials as well as exposed temperature levels have significant impacts on concrete residual mechanical strength properties when exposed to elevated temperature. This study is based on data obtained from literature for fly ash blended concrete produced with natural and recycled concrete aggregates to efficiently develop prediction models for estimating its residual compressive strength after exposure to high temperatures. To achieve this, an extensive database that contains different mix proportions of fly ash blended concrete was gathered from published articles. The specific design variables considered were percentage replacement level of Recycled Concrete Aggregate (RCA) in the mix, fly ash content (FA), Water to Binder Ratio (W/B), and exposed Temperature level. Thereafter, a simplified mathematical equation for the prediction of concrete's residual compressive strength using Gene Expression Programming (GEP) was developed. The relative importance of each variable on the model outputs was also determined through global sensitivity analysis. The GEP model performance was validated using different statistical fitness formulas including R2, MSE, RMSE, RAE, and MAE in which high R2 values above 0.9 are obtained in both the training and validation phase. The low measured errors (e.g., mean square error and mean absolute error are in the range of 0.0160 - 0.0327 and 0.0912 - 0.1281 MPa, respectively) in the developed model also indicate high efficiency and accuracy of the model in predicting the residual compressive strength of fly ash blended concrete exposed to elevated temperatures.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.3
s.345
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pp.49-58
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2006
In this paper, a curve-fitting channel estimation method is proposed for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system in a time-varying frequency-selective fading channel. The method can greatly improve channel state information (CSI) estimation accuracy by performing smoothing and interpolation through consecutive curve-fitting processes in both time domain and frequency domain. It first evaluates least-squares (LS) estimates using pilot symbols and then the estimates are approximated to a polynomial with proper degree in the LS error sense, starting from one preferred domain in which pilots we densely distributed. Smoothing, interpolation, and prediction are performed subsequently to obtain CSI estimates for data transmission. The channel estimation processes are completed by smoothing and interpolating CSI estimates in the other domain once again using the channel estimates obtained in one domain. The performance of proposed method is influenced heavily on the time variation and frequency selectivity of channel and pilot arrangement. Hence, a proper degree of polynomial and an optimum approximation interval according to various system and channel conditions are required for curve-fitting. From extensive simulation results in various channel environments, we see that the proposed method performs better than the conventional methods including the optimal Wiener filtering method, in terms of the mean square error (MSE) and bit error rate (BER).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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