• 제목/요약/키워드: cross entropy

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Chiu가 제안한 2차원 유속분포식의 자연하천 적용성 분석 (Application of Chiu's Two Dimensional Velocity Distribution Equations to Natural Rivers)

  • 이찬주;서일원;김창완;김원
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제40권12호
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    • pp.957-968
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    • 2007
  • 수자원의 정량적인 계획과 관리를 위해서는 정확하고 신뢰성 높은 유량 자료가 필수적이다. 이에 따라 최근에 초음파유량계와 유속지수법 등의 실시간 유량 측정 방법이 도입되고 있다. 이러한 방법들은 단면의 일부분에서 측정한 유속을 이용하여 전체 단면의 유량을 산정하고 있으므로 하천 단면의 2차원적 유속분포에 대한 합리적이고 이론적인 기초가 필요하다. 본 연구에서는 Chiu(1987, 1988)가 제안한 2차원 유속분포식을 자연하천에 적용하고 ADCP 실측 자료를 이용하여 비교 분석함으로써 적용성을 분석하였다. 이를 위해 실측 자료로부터 최대유속과 평균유속을 계산한 후 매개변수 M을 산정하였다. 등유속선 형상 매개변수는 최소자승합 기준의 목적함수를 이용하여 추정하였다. 최적화된 매개변수를 적용하여 도출된 엔트로피 유속분포를 실측 유속분포와 비교한 결과, 대체로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 상관도가 높게 나타나는 14개의 실측 자료를 이용하여 매개변수 h, $\beta_i$의 특성을 분석한 후 미측정 단면에 적용할 수 있도록 그 값을 추정하였다. 추정된 매개변수를 검증을 위한 자료에 적용한 결과 역시 실측 자료를 대체로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 유량의 경우 최대 7% 의 오차로 실측 자료와 대체로 비슷하게 산정하였다. Chiu의 유속분포식에 관여하는 매개변수를 적절히 추정한다면 자연하천의 유속분포를 잘 모의할 수 있을 것으로 판단된다.

Neural-based prediction of structural failure of multistoried RC buildings

  • Hore, Sirshendu;Chatterjee, Sankhadeep;Sarkar, Sarbartha;Dey, Nilanjan;Ashour, Amira S.;Balas-Timar, Dana;Balas, Valentina E.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제58권3호
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    • pp.459-473
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    • 2016
  • Various vague and unstructured problems encountered the civil engineering/designers that persuaded by their experiences. One of these problems is the structural failure of the reinforced concrete (RC) building determination. Typically, using the traditional Limit state method is time consuming and complex in designing structures that are optimized in terms of one/many parameters. Recent research has revealed the Artificial Neural Networks potentiality in solving various real life problems. Thus, the current work employed the Multilayer Perceptron Feed-Forward Network (MLP-FFN) classifier to tackle the problem of predicting structural failure of multistoried reinforced concrete buildings via detecting the failure possibility of the multistoried RC building structure in the future. In order to evaluate the proposed method performance, a database of 257 multistoried buildings RC structures has been constructed by professional engineers, from which 150 RC structures were used. From the structural design, fifteen features have been extracted, where nine features of them have been selected to perform the classification process. Various performance measures have been calculated to evaluate the proposed model. The experimental results established satisfactory performance of the proposed model.

속성 변동 최소화에 의한 러프집합 누락 패턴 부합 (Missing Pattern Matching of Rough Set Based on Attribute Variations Minimization in Rough Set)

  • 이영천
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제10권6호
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    • pp.683-690
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    • 2015
  • 러프집합에서 누락된 속성 값들은 Reduct와 Core 계산, 더 나아가서 결정 트리 구축에 있어서 식별 불능의 패턴 부합 문제를 가진다. 현재 누락된 속성 값들의 추정과 관련하여 보편적인 속성 값으로의 대체, 속성들의 모든 가능한 값 할당, 이벤트 포장 방법, C4.5, 특수한 LEM2 알고리즘과 같은 접근방식들이 적용되고 있다. 그렇지만, 이들 접근방식은 결국 전형적으로 자주 등장하는 속성 값 혹은 가장 보편적인 속성 값으로의 단순 대체를 나타내기 때문에, 주요 속성 값들이 누락된 경우에 정보 손실이 큰 의사 결정 규칙들이 유도되기 때문에 의사결정 규칙들의 교차 검증에서 문제가 된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선시키기 위해 속성들간에 엔트로피 변동을 활용하여 정보 이득이 높은 방향으로 누락된 속성 값들을 대체하는 방식을 제안한다. 제안된 접근방식에 관한 타당성 검토는 비교적 가까운 유사 관계에 의해 누락 값 대체 방식을 적용하는 ROSE 프로그램과의 비교를 나타낸다.

자연하천에서 Chiu의 유속분포와 최대유속 추정을 이용한 유량산정 (Discharge Computation in Natural Rivers Using Chiu's Velocity Distribution and Estimation of Maximum Velocity)

  • 김창완;이민호;유동훈;정성원
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제41권6호
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    • pp.575-585
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    • 2008
  • 수자원의 계획 평가 관리 및 수공구조물의 설계를 위해서는 정확하고 신뢰성 높은 유량 자료가 필수적이다. 본 연구에서는 Chiu의 유속분포와 최대유속 추정을 이용하여 하천유량을 계산하는 새로운 방법을 제시하였다. 기존 면적유속법과 비교 검토한 바, 본 연구에서 개발한 방법은 기존 유속면적법과 매우 유사한 하천유량을 보였다. Price-AA를 이용하여 유속을 측정할 경우 측선의 수심에 따라 정해진 지점에서 유속을 측정하여야 하는데, 본 연구에서 제시한 방법을 이용하면 임의의 측선과 측점에서 유속을 측정하여도 정확한 유량계산이 가능하다. 그러나 흐름 단면이 매우 복잡하거나 좌우의 비대칭성이 심한 경우에는 엔트로피 개념의 Chiu의 유속분포가 실제 자연하천의 흐름분포에서 멀어지고 유량산정에 Chiu의 유속분포의 정확도가 떨어지기 때문에 본 연구에서 제시한 방법을 적용하기 어렵다.

전국자연환경조사 자료를 이용한 종분포모형 연구 (A Study on the Species Distribution Modeling using National Ecosystem Survey Data)

  • 김지연;서창완;권혁수;류지은;김명진
    • 환경영향평가
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    • 제21권4호
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    • pp.593-607
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    • 2012
  • The Ministry of Environment have started the 'National Ecosystem Survey' since 1986. It has been carried out nationwide every ten years as the largest survey project in Korea. The second one and the third one produced the GIS-based inventory of species. Three survey methods were different from each other. There were few studies for species distribution using national survey data in Korea. The purposes of this study are to test species distribution models for finding the most suitable modeling methods for the National Ecosystem Survey data and to investigate the modeling results according to survey methods and taxonominal group. Occurrence data of nine species were extracted from the National Ecosystem Survey by taxonomical group (plant, mammal, and bird). Plants are Korean winter hazel (Corylopsis coreana), Iris odaesanensis (Iris odaesanensis), and Berchemia (Berchemia berchemiaefolia). Mammals are Korean Goral (Nemorhaedus goral), Marten (Martes flavigula koreana), and Leopard cat (Felis bengalensis). Birds are Black Woodpecker (Dryocopus martius), Eagle Owl (Bubo Bubo), and Common Buzzard (Buteo buteo). Environmental variables consisted of climate, topography, soil and vegetation structure. Two modeling methods (GAM, Maxent) were tested across nine species, and predictive species maps of target species were produced. The results of this study were as follows. Firstly, Maxent showed similar 5 cross-validated AUC with GAM. Maxent is more useful model to develop than GAM because National Ecosystem Survey data has presence-only data. Therefore, Maxent is more useful species distribution model for National Ecosystem Survey data. Secondly, the modeling results between the second and third survey methods showed sometimes different because of each different surveying methods. Therefore, we need to combine two data for producing a reasonable result. Lastly, modeling result showed different predicted distribution pattern by taxonominal group. These results should be considered if we want to develop a species distribution model using the National Ecosystem Survey and apply it to a nationwide biodiversity research.

Deep Learning: High-quality Imaging through Multicore Fiber

  • Wu, Liqing;Zhao, Jun;Zhang, Minghai;Zhang, Yanzhu;Wang, Xiaoyan;Chen, Ziyang;Pu, Jixiong
    • Current Optics and Photonics
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    • 제4권4호
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    • pp.286-292
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    • 2020
  • Imaging through multicore fiber (MCF) is of great significance in the biomedical domain. Although several techniques have been developed to image an object from a signal passing through MCF, these methods are strongly dependent on the surroundings, such as vibration and the temperature fluctuation of the fiber's environment. In this paper, we apply a new, strong technique called deep learning to reconstruct the phase image through a MCF in which each core is multimode. To evaluate the network, we employ the binary cross-entropy as the loss function of a convolutional neural network (CNN) with improved U-net structure. The high-quality reconstruction of input objects upon spatial light modulation (SLM) can be realized from the speckle patterns of intensity that contain the information about the objects. Moreover, we study the effect of MCF length on image recovery. It is shown that the shorter the fiber, the better the imaging quality. Based on our findings, MCF may have applications in fields such as endoscopic imaging and optical communication.

일치성규칙과 목표값이 없는 데이터 증대를 이용하는 학습의 성능 향상 방법에 관한 연구 (A study on the performance improvement of learning based on consistency regularization and unlabeled data augmentation)

  • 김현웅;석경하
    • 응용통계연구
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    • 제34권2호
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    • pp.167-175
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    • 2021
  • 준지도학습(semi-supervised learning)은 목표값이 있는 데이터와 없는 데이터를 모두 이용하는 학습방법이다. 준지도학습에서 최근에 많은 관심을 받는 일치성규칙(consistency regularization)과 데이터 증대를 이용한 준지도학습(unsupervised data augmentation; UDA)은 목표값이 없는 데이터를 증대하여 학습에 이용한다. 그리고 성능 향상을 위해 훈련신호강화(training signal annealing; TSA)와 신뢰기반 마스킹(confidence based masking)을 이용한다. 본 연구에서는 UDA에서 사용하는 KL-정보량(Kullback-Leibler divergence)과 TSA 대신 JS-정보량(Jensen-Shanon divergene)과 역-TSA를 사용하고 신뢰기반 마스킹을 제거하는 방법을 제안한다. 실험을 통해 제안된 방법의 성능이 더 우수함을 보였다.

딥러닝 학습에서 최적의 알고리즘과 뉴론수 탐색 (Optimal Algorithm and Number of Neurons in Deep Learning)

  • 장하영;유은경;김혁진
    • 디지털융복합연구
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    • 제20권4호
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    • pp.389-396
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    • 2022
  • 딥러닝(Deep Learning)은 퍼셉트론을 기반으로 하고 있으며 현재에는 이미지 인식, 음성 인식, 객체 검출 및 약물 개발 등과 같은 다양한 영역에서 사용되고 있다. 이에 따라 학습 알고리즘이 다양하게 제안되었고 신경망을 구성하는 뉴런수도 연구자마다 많은 차이를 보이고 있다. 본 연구는 현재 대표적으로 사용되고 있는 확률적 경사하강법(SGD), 모멘텀법(Momentum), AdaGrad, RMSProp 및 Adam법의 뉴런수에 따른 학습 특성을 분석하였다. 이를 위하여 1개의 입력층, 3개의 은닉층, 1개의 출력층으로 신경망을 구성하였고 활성화함수는 ReLU, 손실 함수는 교차 엔트로피 오차(CEE)를 적용하였고 실험 데이터셋은 MNIST를 사용하였다. 그 결과 뉴런수는 100~300개, 알고리즘은 Adam, 학습횟수(iteraction)는 200회가 딥러닝 학습에서 가장 효율적일 것으로 결론을 내렸다. 이러한 연구는 향후 새로운 학습 데이터가 주어졌을 경우 개발될 알고리즘과 뉴런수의 기준치에 함의를 제공할 것이다.

Deep Metric Learning을 활용한 합성곱 신경망 기반의 피부질환 분류 기술 (Skin Disease Classification Technique Based on Convolutional Neural Network Using Deep Metric Learning)

  • 김강민;김판구;전찬준
    • 스마트미디어저널
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    • 제10권4호
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    • pp.45-54
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    • 2021
  • 피부는 외부 오염으로부터 일차적으로 몸을 보호하는 역할을 한다. 피부병이 발생하게 되면 피부의 보호 기능이 저하되므로 신속한 진단과 처치가 필요하다. 최근 인공지능의 발달로 인해 여러 분야에 기술적용을 위한 연구가 이루어지고 있으며, 피부과에서도 인공지능을 활용해 오진율을 줄여 신속한 치료를 받을 수 있는 환경을 만들기 위한 연구가 진행되고 있다. 종래 연구들의 주된 흐름은 발생 빈도가 낮은 피부질환의 진단이었지만, 본 논문에서는 사람들에게 흔히 발생할 수 있고, 개인이 명확히 판별하기 힘든 티눈과 사마귀를 합성곱 신경망을 통해 분류하는 방법을 제안한다. 사용한 데이터셋은 3개의 클래스로 이루어져 있으며, 총 2,515장의 이미지를 가지고 있다, 학습 데이터 부족과 클래스 불균형 문제가 존재한다. 모델의 학습에는 deep metric 손실 함수와 교차 손실 함수를 이용해 각각 성능을 분석하였으며, 정밀도, 재현율, F1 점수, 정확도의 측면에서 비교한 결과 deep metric 손실 함수에서 더 우수한 성능을 보였다.

단일 훈련 샘플만을 활용하는 준-지도학습 심층 도메인 적응 기반 얼굴인식 기술 개발 (Development of Semi-Supervised Deep Domain Adaptation Based Face Recognition Using Only a Single Training Sample)

  • 김경태;최재영
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제25권10호
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    • pp.1375-1385
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    • 2022
  • In this paper, we propose a semi-supervised domain adaptation solution to deal with practical face recognition (FR) scenarios where a single face image for each target identity (to be recognized) is only available in the training phase. Main goal of the proposed method is to reduce the discrepancy between the target and the source domain face images, which ultimately improves FR performances. The proposed method is based on the Domain Adatation network (DAN) using an MMD loss function to reduce the discrepancy between domains. In order to train more effectively, we develop a novel loss function learning strategy in which MMD loss and cross-entropy loss functions are adopted by using different weights according to the progress of each epoch during the learning. The proposed weight adoptation focuses on the training of the source domain in the initial learning phase to learn facial feature information such as eyes, nose, and mouth. After the initial learning is completed, the resulting feature information is used to training a deep network using the target domain images. To evaluate the effectiveness of the proposed method, FR performances were evaluated with pretrained model trained only with CASIA-webface (source images) and fine-tuned model trained only with FERET's gallery (target images) under the same FR scenarios. The experimental results showed that the proposed semi-supervised domain adaptation can be improved by 24.78% compared to the pre-trained model and 28.42% compared to the fine-tuned model. In addition, the proposed method outperformed other state-of-the-arts domain adaptation approaches by 9.41%.