• 제목/요약/키워드: Tree Modeling

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전술제대 공격작전간 전투원 생존성에 관한 연구 (Analysis of Survivability for Combatants during Offensive Operations at the Tactical Level)

  • 김재오;조형준;김각규
    • 응용통계연구
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    • 제28권5호
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    • pp.921-932
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    • 2015
  • 본 연구에서는 증강된 보병대대의 과학화 전투훈련 데이터 중 공격작전에 관한 장병들의 생존분석을 실시하였다. 과학화 전투훈련은 KCTC(Korea Combat Training Center)로 불리는 전투훈련장에서 MILES(Multiple Integrated Lazer Engagement System)와 중앙통제장비체계 등 과학화된 훈련장비와 체계 운용하 훈련부대가 적 전술 및 무기체계를 사용하는 전문 대항군과 실시하는 쌍방 자유기동훈련이다. 이는 훈련기간 동안 훈련지역의 모든 데이터가 저장되어 훈련통제 뿐 아니라 분석 및 사후검토를 할 수 있는 첨단화된 군사 훈련으로 통계적 분석이 가능한 데이터를 제공한다. 분석방법은 모수적 분포 가정이 필요하지 않은 Cox의 비례위험모형을 적용하였으며, 보다 풍부하고 용이한 해석을 위해 의사결정나무모형(CART(Classification and Regression Trees), GUIDE(Generalized, Unbiased, Interaction Detection and Estimation), CTREE(Conditional Inference Trees))을 활용하였다. Cox 비례위험모형의 비례성 가정을 확인하여 이를 위배하는 변수에 대해서 층화하여 분석하고, Cox 비례위험모형 결과 복무기간에 관한 해석이 용이하지 않아 단변량으로 local 회귀분석을 통해 추가적인 해석을 시도하였다. CART, GUIDE, CTREE는 모형의 특성별로 나무모형을 형성하며 이를 통하여 다양한 해석이 가능하다.

기계학습 기반 모델을 활용한 시화호의 수질평가지수 등급 예측 (WQI Class Prediction of Sihwa Lake Using Machine Learning-Based Models)

  • 김수빈;이재성;김경태
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제27권2호
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    • pp.71-86
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    • 2022
  • 해양환경을 정량적으로 평가하기 위해 수질평가지수(water quality index, WQI)가 사용되고 있다. 우리나라는 해양수산부고시 해양환경기준에 따라 WQI를 5개 등급으로 구분하여 수질을 평가한다. 하지만, 방대한 수질 조사 자료에 대한 WQI 계산은 복잡하고 많은 시간이 요구된다. 이 연구는 기존의 조사된 수질 자료를 활용하여 WQI 등급을 예측할 수 있는 기계학습(machine learning, ML) 기반의 모델을 제안하고자 한다. 특별관리해역인 시화호를 모델링 지역으로 선정하였다. AdaBoost와 TPOT 알고리즘을 모델 훈련을 위해 사용하였으며, 분류 모델 평가 지표(정확도, 정밀도, F1, Log loss)로 모델 성능을 평가하였다. 훈련하기 전, 각 알고리즘 모델의 최적 입력자료 조합을 탐색하기 위해 변수 중요도와 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과 저층 용존산소(dissolved oxygen, DO)는 모델의 성능에서 가장 중요한 인자였다. 반면, 표층 용존무기질소(dissolved inorganic nitrogen, DIN)와 표층 용존무기인(dissolved inorganic phosphorus, DIP)은 상대적으로 영향이 적었다. 한편, 최적 모델의 시공간적 민감도와 WQI 등급 별 민감도를 비교한 결과 각 조사 정점 및 시기, 등급 별 모델의 예측 성능이 상이하였다. 결론적으로 TPOT 알고리즘이 모든 입력자료 조합에서 성능이 더 우수하여 충분한 자료로 훈련된 최적 모델은 새로운 수질 조사 자료의 WQI 등급을 정확하게 분류할 수 있을 거라 판단된다.

화학 공정 설계 및 분석을 위한 설명 가능한 인공지능 대안 모델 (Explainable Artificial Intelligence (XAI) Surrogate Models for Chemical Process Design and Analysis)

  • 고유나;나종걸
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권4호
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    • pp.542-549
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    • 2023
  • 대안 모델링에 대한 관심이 커진 이후 데이터 기반의 기계학습을 이용하여 비선형 화학 공정을 모사하고자 하는 연구가 지속되고 있다. 그러나 기계 학습 모델의 black box 성질로 인하여 모델의 해석 가능성에 한계는 산업 적용에 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 모델의 정확도가 보장된 상태에서 해석력을 부여하는 개념인 설명 가능한 인공지능(explainable artificial intelligence, XAI)을 이용하여 화학 공정 분석을 시도하고자 한다. 기존의 화학 공정 민감도 분석이 변수의 민감도 지수를 계산하고 순위를 매기는 데에 그쳤다면, XAI를 이용하여 전역적, 국소적 민감도 분석뿐만 아니라 변수들 간의 상호작용에 대하여 분석하여 데이터로부터 물리적 통찰을 얻어내는 방법론을 제안한다. 사례 연구의 대상공정인 암모니아 합성 공정에 대하여 첫번째 반응기로 향하는 흐름에 대한 예열기(preheater)의 온도, 세 반응기로 향하는 cold-shot의 분배 비율을 공정 변수로 설정하였다. Matlab과 Aspen plus를 연동하여 공정 변수를 바꿔가면서 암모니아의 생산량과 세 반응기의 최고 온도에 대한 데이터를 얻었으며, tree 기반의 모델들을 훈련시켰다. 그리고 성능이 좋은 모델에 대하여 XAI 기법 중 하나인 SHAP 기법을 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 전역적 민감도 분석 결과, 예열기의 온도가 가장 큰 영향을 미쳤으며 국소적 민감도 분석 결과에서 생산성 향상 및 과열 방지를 위한 공정 변수들의 범위를 규정할 수 있었다. 이처럼 화학 공정의 대안 모델을 구축하고 설명 가능한 인공지능을 이용해 민감도 분석을 진행하는 방법론을 통해 공정 최적화에 대한 정량적, 정성적 피드백을 제안하는 데 도움을 줄 것이다.

Development and Validation of MRI-Based Radiomics Models for Diagnosing Juvenile Myoclonic Epilepsy

  • Kyung Min Kim;Heewon Hwang;Beomseok Sohn;Kisung Park;Kyunghwa Han;Sung Soo Ahn;Wonwoo Lee;Min Kyung Chu;Kyoung Heo;Seung-Koo Lee
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제23권12호
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    • pp.1281-1289
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    • 2022
  • Objective: Radiomic modeling using multiple regions of interest in MRI of the brain to diagnose juvenile myoclonic epilepsy (JME) has not yet been investigated. This study aimed to develop and validate radiomics prediction models to distinguish patients with JME from healthy controls (HCs), and to evaluate the feasibility of a radiomics approach using MRI for diagnosing JME. Materials and Methods: A total of 97 JME patients (25.6 ± 8.5 years; female, 45.5%) and 32 HCs (28.9 ± 11.4 years; female, 50.0%) were randomly split (7:3 ratio) into a training (n = 90) and a test set (n = 39) group. Radiomic features were extracted from 22 regions of interest in the brain using the T1-weighted MRI based on clinical evidence. Predictive models were trained using seven modeling methods, including a light gradient boosting machine, support vector classifier, random forest, logistic regression, extreme gradient boosting, gradient boosting machine, and decision tree, with radiomics features in the training set. The performance of the models was validated and compared to the test set. The model with the highest area under the receiver operating curve (AUROC) was chosen, and important features in the model were identified. Results: The seven tested radiomics models, including light gradient boosting machine, support vector classifier, random forest, logistic regression, extreme gradient boosting, gradient boosting machine, and decision tree, showed AUROC values of 0.817, 0.807, 0.783, 0.779, 0.767, 0.762, and 0.672, respectively. The light gradient boosting machine with the highest AUROC, albeit without statistically significant differences from the other models in pairwise comparisons, had accuracy, precision, recall, and F1 scores of 0.795, 0.818, 0.931, and 0.871, respectively. Radiomic features, including the putamen and ventral diencephalon, were ranked as the most important for suggesting JME. Conclusion: Radiomic models using MRI were able to differentiate JME from HCs.

AI 참모 구축을 위한 의사결심조건의 데이터 모델링 방안 (A Methodology of Decision Making Condition-based Data Modeling for Constructing AI Staff)

  • 한창희;신규용;최성훈;문상우;이치훈;이종관
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제21권1호
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    • pp.237-246
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    • 2020
  • 본 논문에서는 의사결심 지원체계인 전장관리체계의 지능화를 위해 의사결심 조건에 기초한 데이터 모델링 방안을 제시하였다. 인간처럼 보고 식별도 하고, 자유롭게 움직임을 통해 원하는 위치에 도달하는 모습은 쉽게 이해되거나 실생활에서 체감하고 있는데 비해, 원하는 위치에 도달한 이후 인간 인지 행위 중 가장 중요한 하나인 의사 결심 판단을 구현했다거나 혹은 그러한 예제를 아직은 찾아 볼 수 없는 실정이다. 도착을 원했던 회의실에 인간을 대신해 에이전트가 오기는 했지만 판단을 도와주거나 대신 해주어야 할 임무인 예컨대, 가격 정책을 올릴 것인지 내릴 것인지, 지휘관이 심사숙고하고 있는 예컨대, 역습을 하는 것이 현명한지 아닌지에 대한 판단을 지원해 주지 못하고 있다. 군 지휘 통제의 현상과 현안을 고찰하였고, 각 상황에 대한 판단을 내릴 때 기계참모의 조언이 가능하게하기 위한 많은 양의 데이터 확보가 가능하도록, 현 지휘통제 체계를 변경시킬 방안으로 의사결심 조건에 기초한 데이터 모델링 방안을 제시하였다. 또한 제시한 방안에 대해 기계가 하는 의사결정의 한 예시로써 의사결정 트리 방법론을 적용하였다. 이를 통해 향후 AI 상황 판단 참모가 어떠한 모습으로 우리에게 다가올지에 대한 혜안을 제공하고자 하였다.

The origins and evolution of cement hydration models

  • Xie, Tiantian;Biernacki, Joseph J.
    • Computers and Concrete
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    • 제8권6호
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    • pp.647-675
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    • 2011
  • Our ability to predict hydration behavior is becoming increasingly relevant to the concrete community as modelers begin to link material performance to the dynamics of material properties and chemistry. At early ages, the properties of concrete are changing rapidly due to chemical transformations that affect mechanical, thermal and transport responses of the composite. At later ages, the resulting, nano-, micro-, meso- and macroscopic structure generated by hydration will control the life-cycle performance of the material in the field. Ultimately, creep, shrinkage, chemical and physical durability, and all manner of mechanical response are linked to hydration. As a way to enable the modeling community to better understand hydration, a review of hydration models is presented offering insights into their mathematical origins and relationships one-to-the-other. The quest for a universal model begins in the 1920's and continues to the present, and is marked by a number of critical milestones. Unfortunately, the origins and physical interpretation of many of the most commonly used models have been lost in their overuse and the trail of citations that vaguely lead to the original manuscripts. To help restore some organization, models were sorted into four categories based primarily on their mathematical and theoretical basis: (1) mass continuity-based, (2) nucleation-based, (3) particle ensembles, and (4) complex multi-physical and simulation environments. This review provides a concise catalogue of models and in most cases enough detail to derive their mathematical form. Furthermore, classes of models are unified by linking them to their theoretical origins, thereby making their derivations and physical interpretations more transparent. Models are also used to fit experimental data so that their characteristics and ability to predict hydration calorimetry curves can be compared. A sort of evolutionary tree showing the progression of models is given along with some insights into the nature of future work yet needed to develop the next generation of cement hydration models.

Cost-Effectiveness Analysis of Breast Cancer Screening in Rural Iran

  • Zehtab, Nooshin;Jafari, Mohammad;Barooni, Mohsen;Nakhaee, Nouzar;Goudarzi, Reza;Zadeh, Mohammad Hassan Larry
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제17권2호
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    • pp.609-614
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    • 2016
  • Background: Although breast cancer is the most common cancer in women, economic evaluation of breast cancer screening is not fully addressed in developing countries. The main objective of the present study was to analyze the cost-effectiveness of breast cancer screening using mammography in 35-69 year old women in an Iranian setting. Materials and Methods: This was an economic evaluation study assessing the cost-effectiveness of a population-based screening program in 35-69 year old women residing in rural areas of South east Iran. The study was conducted from the perspective of policy-makers of insurance. The study population consisted of 35- to 69-year old women in rural areas of Kerman with a population of about 19,651 in 2013. The decision tree modeling and economic evaluation software were used for cost-effectiveness and sensitivity analyses of the interventions. Results: The total cost of the screening program was 7,067.69 US$ and the total effectiveness for screening and no-screening interventions was 0.06171 and 0.00864 disability adjusted life years averted, respectively. The average cost-effectiveness ratio DALY averted US$ for screening intervention was 7,7082.5 US$ per DALY averted and 589,027 US $ for no-screening intervention. The incremental cost-effectiveness ratio DALY averted was 6,264 US$ per DALY averted for screening intervention compared with no-screening intervention. Conclusions: Although the screening intervention is more cost-effective than the alternative (noscreening) strategy, it seems that including breast cancer screening program in health insurance package may not be recommended as long as the target group has a low participation rate.

정렬되지 않은 3차원 거리 데이터로부터의 NURBS 곡면 모델 생성 기법 (On Constructing NURBS Surface Model from Scattered and Unorganized 3-D Range Data)

  • 박인규;윤일동;이상욱
    • 대한전자공학회논문지SP
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    • 제37권3호
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    • pp.17-30
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    • 2000
  • 본 논문에서는 NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) 곡면 근사에 기반하여 거리 데이터로부터 3차원 곡면 모델을 생성하는 기법을 제안한다 입력으로 이용되는 거리 데이터는 연결 정보가 알려지지 않고 정렬되지 않은 일반적인 3차원 점들의 집합으로 가정한다 제안하는 알고리듬은 초기 모델 추정, 계층적 모델 표현, NURBS 곡면 네트워크 생성의 3단계로 나뉘어진다 초기 모델 추정 단계에서는 K-평균 군집화 기법을 이용하여 다각형면과 삼각형으로 표현되는 근사 모델을 생성하고, 계층적 트리 구조를 이용하여 초기 모델을 표현한다. 계층적 트리 구조로 부터 생성된 사각형면 모델에 의하여 $G^1$ 연속인 NURBS 곡면 네트워크를 효율적으로 생성한다. 제안하는 알고리듬은 초기 모델의 계층적 그래프 해석을 통하여 곡면 네트워크 형성에 필요한 계산량을 감소시켰으며, 또한 정확한 NURBS 제어점 추정을 통하여 근사 오차를 감소시킨다. 모의 실험 결과 거리 데이터로 부터 초기 모델과 다양한 해상도의 NURBS 곡면 네트워크가 효과적으로 생성되었으며 생성된 NURBS 곡면 모델의 근사 오치는 무시할 수 있는 수준임이 관찰되었다.

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VTD-XML을 적용한 NETCONF 프로토콜 Content 계층의 데이터 모델링 기법 (Data Modeling Method of NETCONF Protocol's Content Layer Applying VTD-XML)

  • 이양민;이재기
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제4권11호
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    • pp.383-390
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    • 2015
  • 이질적인 링크와 다양한 장비로 구성된 오늘날의 복잡한 네트워크를 모니터링하고 관리하기 위해서 NETCONF를 사용하는 것이 적합하다. NETCONF의 첫 표준이 배포된 이래로 여러 번의 개정이 있었으나 계층별로 기능의 단점은 여전히 존재하고 있는데, 가장 대표적인 것이 Content 계층에서의 XML 문서 처리 효율성이다. 본 논문에서는 Content 계층에 데이터 간 종속성에 기반한 서브트리를 구성하여 데이터 모델링을 수행하고, XPath 질의에 대해 확장된 VTD-XML 기술을 적용하여 XML로부터 데이터를 효율적으로 추출하는 방법을 제안한다. 제안 기법이 적용된 NETCONF와 선행 연구의 NETCONF 및 표준 NETCONF를 비교하는 실험을 수행하고 논문에서 개선한 NETCONF의 우수성을 검증한다. 실험 결과로 본 논문에서 개선한 NETCONF가 다른 두 가지 NETCONF에 비해 질의 처리율에서는 각각 4%와 10% 우수하며, 질의 처리 속도에 있어서는 각각 3.9초와 10.4초 빠름을 확인하였다.

베이즈 네트워크를 이용한 탈중앙화 암호화폐 지갑의 정량적 위험성 평가 (Quantitative Risk Assessment on a Decentralized Cryptocurrency Wallet with a Bayesian Network)

  • 유병철;김승주
    • 정보보호학회논문지
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    • 제31권4호
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    • pp.637-659
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    • 2021
  • 2009년 비트코인 블록체인이 처음 생성된 이후 암호화폐 사용자는 꾸준히 증가하고 있다. 하지만 이러한 사용자들의 암호화폐 지갑에 보관된 자산을 노리는 해킹 공격도 증가하고 있다. 따라서 우리는 시중에 나와 있는 암호화폐 지갑들이 안전하게 만들어졌는지를 점검하기 위해 각 지갑에 내재된 위험성을 평가한다. 우리는 위협 모델링을 통해 암호화폐 지갑에 내재된 위협을 식별하고 보안 요구사항을 도출한다. 그리고 도출된 보안 요구사항을 바탕으로 실제 지갑들의 보안성을 분석하고 공격트리와 베이즈 네트워크 등을 활용하여 각 지갑의 위험성을 정량적으로 측정한다. 위험성 평가 결과, 하드웨어 지갑보다 소프트웨어 지갑의 평균적인 위험성이 1.22배 높은 것으로 나타났다. 그리고 하드웨어 지갑 간 비교에서는 secure element를 내장한 Ledger Nano S 지갑보다 범용 MCU를 내장한 Trezor One 지갑의 위험성이 1.11배 높은 것으로 나타났다. 하지만 secure element를 사용하는 것은 암호화폐 지갑의 위험성을 낮추는 데에는 상대적으로 효과가 낮은 것으로 나타났다.