• 한국융합학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.1-7
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• 2019

네트워크 공격을 탐지하기 위하여 기계학습을 이용한 다양한 연구가 최근 급격히 증가하고 있다. 이러한 기계학습 방법은 많은 데이터에 의존적이며 연구를 위해 다양한 실험 데이터가 공개되어 사용되고 있다. 하지만 실험 데이터 및 실제 환경에서 수집되는 데이터는 class간의 수량이 불균형하다는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기계 학습을 이용한 침입탐지시스템의 한계점 중 학습데이터의 class간 불균형으로 인한 분류 성능 저하를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 이를 위해 네트워크 트래픽 데이터를 처리하고 seqGAN를 이용하여 부족한 데이터를 생성하였다. 제안된 방법은 NSL-KDD, UNSW-NB15 데이터 셋을 대상으로 Text-CNN을 이용하여 분류하는 테스트를 실행한 결과 정밀도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 품질경영학회지
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• 제51권1호
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• pp.119-129
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• 2023

Purpose: This study proposes a classification model for implementing condition-based maintenance (CBM) by monitoring the real-time status of a machine using acceleration sensor data collected from a vehicle. Methods: The classification model's performance was improved by applying Fourier transform to convert the acceleration sensor data from the time domain to the frequency domain. Additionally, the Generative Adversarial Network (GAN) algorithm was used to augment images and further enhance the classification model's performance. Results: Experimental results demonstrate that the GAN algorithm can effectively serve as an image augmentation technique to enhance the performance of the classification model. Consequently, the proposed approach yielded a significant improvement in the classification model's accuracy. Conclusion: While this study focused on the effectiveness of the GAN algorithm as an image augmentation method, further research is necessary to compare its performance with other image augmentation techniques. Additionally, it is essential to consider the potential for performance degradation due to class imbalance and conduct follow-up studies to address this issue.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제29권2호
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• pp.15-25
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• 2024

효과적인 동물 생태계 분석을 위해서는 동물 서식 현황을 자동으로 파악할 수 있는 동물 관제 기술이 중요하다. 특히 울음소리로 종을 판별하는 동물 소리 분류 기술은 영상을 통한 판별이 어려운 환경에서 큰 주목을 받고 있다. 기존 연구들은 단일 딥러닝 모델을 사용하여 동물 소리를 분류하였으나, 야외 환경에서 수집된 동물 소리는 많은 배경 잡음을 포함하여 단일 모델의 판별력을 악화시키며, 종에 따른 데이터 불균형으로 인해 모델의 편향된 학습을 야기한다. 이에, 본 논문에서는 클래스의 데이터 수를 고려하여 페널티를 부여하는 Focal Loss를 사용한 여러 분류 모델의 예측결과를 앙상블을 통해 결합하여 잡음이 많은 동물 소리를 효과적으로 분류할 수 있는 기법을 제안한다. 공개 데이터 셋을 사용한 실험에서, 제안된 기법은 단일 모델의 평균 성능에 비해 Recall 기준으로 최대 22.6%의 성능 개선을 달성하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권4호
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• pp.91-98
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• 2022

웨어러블 기기를 통해 지속적으로 수집되는 라이프로그 데이터는 많은 이상값을 포함할 수 있으므로 데이터품질을 향상시키기 위해서는 이상값을 찾아 제거하는 것이 필요하다. 일반적으로 이상치의 개수가 정상 데이터의 개수보다 적기 때문에 클래스 불균형 문제가 발생한다. 이러한 불균형 문제를 해결하기 위해 Variational AutoEncoder를 outlier에 적용하는 방법을 제안한다. 제안된 방법으로 이상치 데이터를 전처리한 후, 다수의 머신러닝 모델(분류)을 통해 검증한다. 체중 데이터를 이용한 검증 결과, 모든 분류 모델에서 성능이 향상됨을 확인하였다. 실험 결과를 바탕으로 라이프로그 체중 데이터 분석 시 본 연구에서 제안한 이상치 처리 방법을 이용하여 데이터를 전처리한 후 성능이 가장 좋은 LightGBM 모델을 적용할 것을 제안한다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제46권3호
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• pp.139-147
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• 2023

The metal bush assembling process is a process of inserting and compressing a metal bush that serves to reduce the occurrence of noise and stable compression in the rotating section. In the metal bush assembly process, the head diameter defect and placement defect of the metal bush occur due to metal bush omission, non-pressing, and poor press-fitting. Among these causes of defects, it is intended to prevent defects due to omission of the metal bush by using signals from sensors attached to the facility. In particular, a metal bush omission is predicted through various data mining techniques using left load cell value, right load cell value, current, and voltage as independent variables. In the case of metal bush omission defect, it is difficult to get defect data, resulting in data imbalance. Data imbalance refers to a case where there is a large difference in the number of data belonging to each class, which can be a problem when performing classification prediction. In order to solve the problem caused by data imbalance, oversampling and composite sampling techniques were applied in this study. In addition, simulated annealing was applied for optimization of parameters related to sampling and hyper-parameters of data mining techniques used for bush omission prediction. In this study, the metal bush omission was predicted using the actual data of M manufacturing company, and the classification performance was examined. All applied techniques showed excellent results, and in particular, the proposed methods, the method of mixing Random Forest and SA, and the method of mixing MLP and SA, showed better results.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.23-30
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• 2022

냉동 컨테이너의 고장은 큰 비용의 손실을 야기하지만, 현재 냉동 컨테이너의 알람 체계는 효율성이 떨어진다. 기존에 냉동 시스템의 시뮬레이션 데이터를 활용한 연구는 존재하지만, 냉동 컨테이너의 실제 운영 데이터를 활용한 연구는 부족하다. 이에 본 연구는 실제 냉동 컨테이너 운영 데이터를 활용하여 고장 원인을 분류하였다. 실제 데이터에서는 데이터 불균형이 발생하였으며 ENN-SMOTE, 클래스 가중치를 둔 Logistic 회귀분석과 본 연구에서 개발한 2-stage 알고리즘을 비교하여 데이터 불균형문제를 해결하였다. 2-stage 알고리즘은 XGboost, LGBoost, DNN을 사용하여 첫 번째 단계에서는 고장 및 정상을 분류하고, 두 번째 단계에서는 고장의 원인을 분류하는 알고리즘이다. 2-stage 알고리즘에서 LGBoost를 사용한 모델이 99.16%의 정확도로 가장 우수하였다. 본 연구는 데이터 불균형을 해결하기 위해 2-stage 알고리즘을 활용한 최종모델을 제안하며 이는 다른 산업에도 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 정보처리학회논문지B
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• 제14B권4호
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• pp.287-294
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• 2007

실세계의 문제에서 많은 기계학습의 알고리즘들은 데이터의 클래스 불균형 문제에 어려움을 겪는다. 이러한 클래스 불균형 문제를 해결하기 위하여 데이터의 비율을 변경하거나 좀 더 나은 샘플링 전략으로 극복하려는 연구들이 제안되었다. 그러나 데이터의 비율을 변경하는 연구에서는 전체 데이터 분포의 특성을 고려하지 못하고, 샘플링 전략을 제안하는 연구에서는 여러 가지 제한 조건을 고려해야만 한다. 본 논문에서는 위의 두가지 방법의 장점을 모두 포함하는 개선된 집중 샘플링 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 클래스 불균형 문제를 해결하기 위해 학습에 유용한 데이터들을 샘플링하는데 스코어링에 기반한 데이터 분할 방법을 이용한다. 즉, 입력 데이터들에 대해 SOM(Self Organizing Map)의 학습 결과로 얻은 BMU(Best Matching Unit)와의 거리를 계산하고, 이 거리론 스코어라 한다. 측정된 스코어는 오름차순으로 정렬되며, 이 과정에서 입력 데이터의 분포가 재 표현되고, 재 표현된 분포는 전체 데이터의 특성을 대표하게 된다. 그 결과로 얻은 데이터들 중에서 유용하지 못한 데이터들에 대해 제거하는 과정을 수행하여 새로운 학습 데이터 셋을 얻는다. 새로운 학습 데이터 생성 과정에서는 재 표현된 분포의 결과를 두 구간(upper, lower)으로 분할하는데, 두 추간 사이의 데이터들은 유용하지 못한 패턴들로 간주되어 학습에 이용되지 않는다. 본 논문에서 제안한 방법은 클래스 불균형의 비율 감수 훈련 데이터의 크기 감소, 과적합의 방지 등 몇 가지 장점을 보인다. 제안한 방법으로 샘플링된 데이터에 kNN 을 적용하여, 분류 실험한 결과 심한 불균형이 있는 ecoli 데이터의 분류 성능이 최대 2.27배 향상되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.924-935
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• 2023

Purpose: The central aim of this study is to leverage machine learning techniques for the classification of Intrusion Detection System (IDS) data, with a specific focus on identifying the variables responsible for enhancing overall performance. Method: First, we classified 'R2L(Remote to Local)' and 'U2R (User to Root)' attacks in the NSL-KDD dataset, which are difficult to detect due to class imbalance, using seven machine learning models, including Logistic Regression (LR) and K-Nearest Neighbor (KNN). Next, we use the SHapley Additive exPlanation (SHAP) for two classification models that showed high performance, Random Forest (RF) and Light Gradient-Boosting Machine (LGBM), to check the importance of variables that affect classification for each model. Result: In the case of RF, the 'service' variable and in the case of LGBM, the 'dst_host_srv_count' variable were confirmed to be the most important variables. These pivotal variables serve as key factors capable of enhancing performance in the context of classification for each respective model. Conclusion: In conclusion, this paper successfully identifies the optimal models, RF and LGBM, for classifying 'R2L' and 'U2R' attacks, while elucidating the crucial variables associated with each selected model.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.11-17
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• 2010

본 논문에서는 클래스 불균형 학습을 위한 이차 최적화 문제의 해를 구하는 개선된 SMO 학습 알고리즘을 제안한다. 클래스에 서로 다른 정규화 값이 부여되는 지지벡터기계의 최적화 문제의 구현에 SMO 알고리즘이 적합하며, 제안된 알고리즘은 서로 다른 클래스에서 선택된 두 라그랑지 변수의 현재 해를 구하는 학습 단계를 반복한다. 제안된 학습 알고리즘은 UCI 벤치마킹 문제에서 테스트되어 클래스 불균형 분포를 반영하는 g-mean 평가를 이용한 일반화 성능이 SMO 알고리즘과 비교되었다. 실험 결과에서 제안된 알고리즘은 SMO에 비해 적은 클래스 데이터의 예측율을 높이고 학습시간을 단축시킬 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2024년도 춘계학술발표대회
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• pp.294-297
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• 2024

Malware detection has become increasingly critical with the proliferation of end devices. To improve detection rates and efficiency, the research focus in malware detection has shifted towards leveraging machine learning and deep learning approaches. This shift is particularly relevant in the context of the widespread adoption of end devices, including smartphones, Internet of Things devices, and personal computers. Machine learning techniques are employed to train models on extensive datasets and evaluate various features, while deep learning algorithms have been extensively utilized to achieve these objectives. In this research, we introduce TabNet, a novel architecture designed for deep learning with tabular data, specifically tailored for enhancing malware detection techniques. Furthermore, the Synthetic Minority Over-Sampling Technique is utilized in this work to counteract the challenges posed by imbalanced datasets in machine learning. SMOTE efficiently balances class distributions, thereby improving model performance and classification accuracy. Our study demonstrates that SMOTE can effectively neutralize class imbalance bias, resulting in more dependable and precise machine learning models.