Machine learning is a field of artificial intelligence. It refers to an area of computer science related to providing machines the ability to perform their own data analysis, decision making and forecasting. For example, one of the representative machine learning models is artificial neural network, which is a statistical learning algorithm inspired by the neural network structure of biology. In addition, there are other machine learning models such as decision tree model, naive bayes model and SVM(support vector machine) model. Among the machine learning models, we use SVM model in this study because it is mainly used for classification and regression analysis that fits well to our study. The core principle of SVM is to find a reasonable hyperplane that distinguishes different group in the data space. Given information about the data in any two groups, the SVM model judges to which group the new data belongs based on the hyperplane obtained from the given data set. Thus, the more the amount of meaningful data, the better the machine learning ability. In recent years, many financial experts have focused on machine learning, seeing the possibility of combining with machine learning and the financial field where vast amounts of financial data exist. Machine learning techniques have been proved to be powerful in describing the non-stationary and chaotic stock price dynamics. A lot of researches have been successfully conducted on forecasting of stock prices using machine learning algorithms. Recently, financial companies have begun to provide Robo-Advisor service, a compound word of Robot and Advisor, which can perform various financial tasks through advanced algorithms using rapidly changing huge amount of data. Robo-Adviser's main task is to advise the investors about the investor's personal investment propensity and to provide the service to manage the portfolio automatically. In this study, we propose a method of forecasting the Korean volatility index, VKOSPI, using the SVM model, which is one of the machine learning methods, and applying it to real option trading to increase the trading performance. VKOSPI is a measure of the future volatility of the KOSPI 200 index based on KOSPI 200 index option prices. VKOSPI is similar to the VIX index, which is based on S&P 500 option price in the United States. The Korea Exchange(KRX) calculates and announce the real-time VKOSPI index. VKOSPI is the same as the usual volatility and affects the option prices. The direction of VKOSPI and option prices show positive relation regardless of the option type (call and put options with various striking prices). If the volatility increases, all of the call and put option premium increases because the probability of the option's exercise possibility increases. The investor can know the rising value of the option price with respect to the volatility rising value in real time through Vega, a Black-Scholes's measurement index of an option's sensitivity to changes in the volatility. Therefore, accurate forecasting of VKOSPI movements is one of the important factors that can generate profit in option trading. In this study, we verified through real option data that the accurate forecast of VKOSPI is able to make a big profit in real option trading. To the best of our knowledge, there have been no studies on the idea of predicting the direction of VKOSPI based on machine learning and introducing the idea of applying it to actual option trading. In this study predicted daily VKOSPI changes through SVM model and then made intraday option strangle position, which gives profit as option prices reduce, only when VKOSPI is expected to decline during daytime. We analyzed the results and tested whether it is applicable to real option trading based on SVM's prediction. The results showed the prediction accuracy of VKOSPI was 57.83% on average, and the number of position entry times was 43.2 times, which is less than half of the benchmark (100 times). A small number of trading is an indicator of trading efficiency. In addition, the experiment proved that the trading performance was significantly higher than the benchmark.
A disc cutter is an excavation tool on a tunnel boring machine (TBM) cutterhead; it crushes and cuts rock mass while the machine excavates using the cutterhead's rotational movement. Disc cutter wear occurs naturally. Thus, along with the management of downtime and excavation efficiency, abrasioned disc cutters need to be replaced at the proper time; otherwise, the construction period could be delayed and the cost could increase. The most common prediction models for TBM performance and for the disc cutter lifetime have been proposed by the Colorado School of Mines and Norwegian University of Science and Technology. However, design parameters of existing models do not well correspond to the field values when a TBM encounters complex and difficult ground conditions in the field. Thus, this study proposes a series of machine learning models to predict the disc cutter lifetime of a shield TBM using the excavation (machine) data during operation which is response to the rock mass. This study utilizes five different machine learning techniques: four types of classification models (i.e., K-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machine, Decision Tree, and Staking Ensemble Model) and one artificial neural network (ANN) model. The KNN model was found to be the best model among the four classification models, affording the highest recall of 81%. The ANN model also predicted the wear rate of disc cutters reasonably well.
In this paper, we analyses heart beat data to identify subjects stress state (binary) using heart rate variability (HRV) features extracted from heart beat data of the subjects and implement supervised machine learning techniques to create the mental stress classifier. There are four steps need to be done: data acquisition, data processing (HRV analysis), features selection, and machine learning, before doing performance measurement. There are 56 features generated from the HRV Analysis module with several of them are selected (using own algorithm) after computing the Pearson Correlation Matrix (p-values). The results of the list of selected features compared with all features data are compared by its model error after training using several machine learning techniques: support vector machine, decision tree, and discriminant analysis. SVM model and decision tree model with using selected features shows close results compared to using all recording by only 1% difference. Meanwhile, the discriminant analysis differs about 5%. All the machine learning method used in this works have 90% maximum average accuracy.
Machine learning is a technique for training computers to be used in classification or forecasting. Among the various types, support vector machine (SVM) is a fast and reliable machine learning mechanism. In this paper, we evaluate the stock price predictability of SVM based on financial statements, through a fundamental analysis predicting the stock price from the corporate intrinsic values. Corporate financial statements were used as the input for SVM. Based on the results, the rise or drop of the stock was predicted. The SVM results were compared with the forecasts of experts, as well as other machine learning methods such as ANN, decision tree and AdaBoost. SVM showed good predictive power while requiring less execution time than the other machine learning schemes.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.57
no.5
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pp.297-304
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2020
In this study, the prediction method was reviewed to process a cylindrical plate forming using machine learning as a data-driven approach by roll bending equipment. The calculation of the forming variables was based on the analysis using the mechanical relationship between the material properties and the roll bending machine in the bending process. Then, by applying the finite element analysis method, the accuracy of the deformation prediction model was reviewed, and a large number data set was created to apply to machine learning using the finite element analysis model for deformation prediction. As a result of the application of the machine learning model, it was confirmed that the calculation is slightly higher than the linear regression method. Applicable results were confirmed through the machine learning method.
As the elderly population gradually increases, the risk of fatal fall accidents among the elderly is increasing. One way to cope with a fall accident is to determine the fall direction before impact using a wearable inertial measurement unit (IMU). In this context, a previous study proposed a method of classifying fall directions using a support vector machine with sensor velocity, acceleration, and tilt angle as input parameters. However, in this method, the IMU signals are processed through several processes, including a Kalman filter and the integration of acceleration, which involves a large amount of computation and error factors. Therefore, this paper proposes a machine learning-based method that classifies the fall direction before impact using IMU raw signals rather than processed data. In this study, we investigated the effects of the following two factors on the classification performance: (1) the usage of processed/raw signals and (2) the selection of machine learning techniques. First, as a result of comparing the processed/raw signals, the difference in sensitivities between the two methods was within 5%, indicating an equivalent level of classification performance. Second, as a result of comparing six machine learning techniques, K-nearest neighbor and naive Bayes exhibited excellent performance with a sensitivity of 86.0% and 84.1%, respectively.
S. Cheon;J. Yu;S.H. Lee;M.-S. Lee;T.-S. Jun;T. Lee
Transactions of Materials Processing
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v.32
no.2
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pp.74-80
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2023
A deformation behavior of commercially pure titanium (CP-Ti) is highly dependent on material and processing parameters, such as deformation temperature, deformation direction, and strain rate. This study aims to predict the multivariable and nonlinear tensile behavior of CP-Ti using machine learning based on three algorithms: artificial neural network (ANN), light gradient boosting machine (LGBM), and long short-term memory (LSTM). The predictivity for tensile behaviors at the cryogenic temperature was lower than those in the room temperature due to the larger data scattering in the train dataset used in the machine learning. Although LGBM showed the lowest value of root mean squared error, it was not the best strategy owing to the overfitting and step-function morphology different from the actual data. LSTM performed the best as it effectively learned the continuous characteristics of a flow curve as well as it spent the reduced time for machine learning, even without sufficient database and hyperparameter tuning.
Francis G. Phi;Bumsu Cho;Jungeun Kim;Hyungik Cho;Yun Wook Choo;Dookie Kim;Inhi Kim
Geomechanics and Engineering
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v.37
no.6
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pp.539-554
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2024
This study explores development of prediction model for seismic site classification through the integration of machine learning techniques with horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) methodologies. To improve model accuracy, the research employs outlier detection methods and, synthetic minority over-sampling technique (SMOTE) for data balance, and evaluates using seven machine learning models using seismic data from KiK-net. Notably, light gradient boosting method (LGBM), gradient boosting, and decision tree models exhibit improved performance when coupled with SMOTE, while Multiple linear regression (MLR) and Support vector machine (SVM) models show reduced efficacy. Outlier detection techniques significantly enhance accuracy, particularly for LGBM, gradient boosting, and voting boosting. The ensemble of LGBM with the isolation forest and SMOTE achieves the highest accuracy of 0.91, with LGBM and local outlier factor yielding the highest F1-score of 0.79. Consistently outperforming other models, LGBM proves most efficient for seismic site classification when supported by appropriate preprocessing procedures. These findings show the significance of outlier detection and data balancing for precise seismic soil classification prediction, offering insights and highlighting the potential of machine learning in optimizing site classification accuracy.
Solar radiation forecasts are important for predicting the amount of ice on road and the potential solar energy. In an attempt to improve solar radiation predictability in Jeju, we conducted machine learning with various data mining techniques such as tree models, conditional inference tree, random forest, support vector machines and logistic regression. To validate machine learning models, the results from the simulation was compared with the solar radiation data observed over Jeju observation site. According to the model assesment, it can be seen that the solar radiation prediction using random forest is the most effective method. The error rate proposed by random forest data mining is 17%.
To resolve ambiguities in speech act classification, various machine learning models have been proposed over the past 10 years. In this paper, we review these machine learning models and present the results of experimental comparison of three representative models, namely the decision tree, the support vector machine (SVM), and the maximum entropy model (MEM). In experiments with a goal-oriented dialogue corpus in the schedule management domain, we found that the MEM has lighter hardware requirements, whereas the SVM has better performance characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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