Deep learning model is a kind of neural networks that allows multiple hidden layers. There are various deep learning architectures such as convolutional neural networks, deep belief networks and recurrent neural networks. Those have been applied to fields like computer vision, automatic speech recognition, natural language processing, audio recognition and bioinformatics where they have been shown to produce state-of-the-art results on various tasks. Among those architectures, convolutional neural networks and recurrent neural networks are classified as the supervised learning model. And in recent years, those supervised learning models have gained more popularity than unsupervised learning models such as deep belief networks, because supervised learning models have shown fashionable applications in such fields mentioned above. Deep learning models can be trained with backpropagation algorithm. Backpropagation is an abbreviation for "backward propagation of errors" and a common method of training artificial neural networks used in conjunction with an optimization method such as gradient descent. The method calculates the gradient of an error function with respect to all the weights in the network. The gradient is fed to the optimization method which in turn uses it to update the weights, in an attempt to minimize the error function. Convolutional neural networks use a special architecture which is particularly well-adapted to classify images. Using this architecture makes convolutional networks fast to train. This, in turn, helps us train deep, muti-layer networks, which are very good at classifying images. These days, deep convolutional networks are used in most neural networks for image recognition. Convolutional neural networks use three basic ideas: local receptive fields, shared weights, and pooling. By local receptive fields, we mean that each neuron in the first(or any) hidden layer will be connected to a small region of the input(or previous layer's) neurons. Shared weights mean that we're going to use the same weights and bias for each of the local receptive field. This means that all the neurons in the hidden layer detect exactly the same feature, just at different locations in the input image. In addition to the convolutional layers just described, convolutional neural networks also contain pooling layers. Pooling layers are usually used immediately after convolutional layers. What the pooling layers do is to simplify the information in the output from the convolutional layer. Recent convolutional network architectures have 10 to 20 hidden layers and billions of connections between units. Training deep learning networks has taken weeks several years ago, but thanks to progress in GPU and algorithm enhancement, training time has reduced to several hours. Neural networks with time-varying behavior are known as recurrent neural networks or RNNs. A recurrent neural network is a class of artificial neural network where connections between units form a directed cycle. This creates an internal state of the network which allows it to exhibit dynamic temporal behavior. Unlike feedforward neural networks, RNNs can use their internal memory to process arbitrary sequences of inputs. Early RNN models turned out to be very difficult to train, harder even than deep feedforward networks. The reason is the unstable gradient problem such as vanishing gradient and exploding gradient. The gradient can get smaller and smaller as it is propagated back through layers. This makes learning in early layers extremely slow. The problem actually gets worse in RNNs, since gradients aren't just propagated backward through layers, they're propagated backward through time. If the network runs for a long time, that can make the gradient extremely unstable and hard to learn from. It has been possible to incorporate an idea known as long short-term memory units (LSTMs) into RNNs. LSTMs make it much easier to get good results when training RNNs, and many recent papers make use of LSTMs or related ideas.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.1
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pp.35-43
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2015
Over the past couple of years, tremendous progress has been made in applying deep learning (DL) techniques to computer vision. Especially, deep convolutional neural networks (DCNNs) have achieved state-of-the-art performance on standard recognition datasets and tasks such as ImageNet Large-Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC). Among them, GoogLeNet network which is a radically redesigned DCNN based on the Hebbian principle and scale invariance set the new state of the art for classification and detection in the ILSVRC 2014. Since there exist various deep learning techniques, this review paper is focusing on techniques directly related to DCNNs, especially those needed to understand the architecture and techniques employed in GoogLeNet network.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.10
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pp.5159-5178
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2018
Network Intrusion detection is a rapidly growing field of information security due to its importance for modern IT infrastructure. Many supervised and unsupervised learning techniques have been devised by researchers from discipline of machine learning and data mining to achieve reliable detection of anomalies. In this paper, a deep convolutional neural network (DCNN) based intrusion detection system (IDS) is proposed, implemented and analyzed. Deep CNN core of proposed IDS is fine-tuned using Randomized search over configuration space. Proposed system is trained and tested on NSLKDD training and testing datasets using GPU. Performance comparisons of proposed DCNN model are provided with other classifiers using well-known metrics including Receiver operating characteristics (RoC) curve, Area under RoC curve (AuC), accuracy, precision-recall curve and mean average precision (mAP). The experimental results of proposed DCNN based IDS shows promising results for real world application in anomaly detection systems.
International journal of advanced smart convergence
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v.5
no.3
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pp.8-15
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2016
In recent years, one of deep learning models called Deep Belief Network (DBN) which formed by stacking restricted Boltzman machine in a greedy fashion has beed widely used for classification and recognition. With an ability to extracting features of high-level abstraction and deal with higher dimensional data structure, this model has ouperformed outstanding result on image and speech recognition. In this research, we assess the applicability of deep learning in dna classification level. Since the training phase of DBN is costly expensive, specially if deals with DNA sequence with thousand of variables, we introduce a new encoding method, using decimal-binary vector to represent the sequence as input to the model, thereafter compare with one-hot-vector encoding in two datasets. We evaluated our proposed model with different contrastive algorithms which achieved significant improvement for the training speed with comparable classification result. This result has shown a potential of using decimal-binary vector on DBN for DNA sequence to solve other sequence problem in bioinformatics.
Saritha Reddy, A;Ramasubba Reddy, B;Suresh Babu, A
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.4
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pp.374-386
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2022
Nowadays, research in deep learning leveraged automated computing and networking paradigm evidenced rapid contributions in terms of Software Defined Networking (SDN) and its diverse security applications while handling cybercrimes. SDN plays a vital role in sniffing information related to network usage in large-scale data centers that simultaneously support an improved algorithm design for automated detection of network intrusions. Despite its security protocols, SDN is considered contradictory towards DDoS attacks (Distributed Denial of Service). Several research studies developed machine learning-based network intrusion detection systems addressing detection and mitigation of DDoS attacks in SDN-based networks due to dynamic changes in various features and behavioral patterns. Addressing this problem, this research study focuses on effectively designing a multistage hybrid and intelligent deep learning classifier based on modified deep forest classification to detect DDoS attacks in SDN networks. Experimental results depict that the performance accuracy of the proposed classifier is improved when evaluated with standard parameters.
This paper treats Merton's classical portfolio optimization problem for a market participant who invests in safe assets and risky assets to maximize the expected utility. When the state process is a d-dimensional Markov diffusion, this problem is transformed into a problem of solving a Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equation. The main purpose of this paper is to solve this HJB equation by a deep learning algorithm: the deep Galerkin method, first suggested by J. Sirignano and K. Spiliopoulos. We then apply the algorithm to get the solution to the HJB equation and compare with the result from the finite difference method.
Recently, object recognition using image/video signals is rapidly spreading on autonomous driving and mobile phones. However, the actual input image/video signals are easily exposed to a poor illuminance environment. A recent researches for improving illumination enable to estimate and compensate the illumination parameters. In this study, we propose VE-DCE (video enhancement zero-reference deep curve estimation) to improve the illumination of low-light images. The proposed VE-DCE uses unsupervised learning-based zero-reference deep curve, which is one of the latest among learning based estimation techniques. Experimental results show that the proposed method can achieve the quality of low-light video as well as images compared to the previous method. In addition, it can reduce the computational complexity with respect to the existing method.
Journal of The Korean Association For Science Education
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v.25
no.5
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pp.563-570
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2005
This study investigated the relationships among middle school students' understanding about the nature of scientific knowledge, conceptual understanding, and learning strategies. Grade 7 students (N=162) in Incheon completed the nature of scientific knowledge scales (NSKS) and a learning strategy questionnaire. After learning density by way of a CAl program, a conception test was administered. Results indicated that students' conceptual understanding and both deep and surface learning strategies were significantly correlated to their understanding about the nature of scientific knowledge. A cluster analysis was used to classify students on the basis of their deep and surface learning strategies. Three clusters of students with distinctive learning strategy patterns were found; high deep-low surface strategy (cluster 1), low deep-high surface strategy (cluster 2), and high deep-high surface strategy (cluster 3). One-way ANOVA results revealed that the scores of cluster 3 were significantly higher than those of the others in the NSKS and the conception test. Additionally, cluster 1 also performed better than cluster 2 in the conception test. Lastly, educational implications were discussed.
In this paper, we propose a method to implement a real-time fire alarm system using deep learning. The deep learning image dataset for fire alarms acquired 1,500 sheets through the Internet. If various images acquired in a daily environment are learned as they are, there is a disadvantage that the learning accuracy is not high. In this paper, we propose a fire image data expansion method to improve learning accuracy. The data augmentation method learned a total of 2,100 sheets by adding 600 pieces of learning data using brightness control, blurring, and flame photo synthesis. The expanded data using the flame image synthesis method had a great influence on the accuracy improvement. A real-time fire detection system is a system that detects fires by applying deep learning to image data and transmits notifications to users. An app was developed to detect fires by analyzing images in real time using a model custom-learned from the YOLO V4 TINY model suitable for the Edge AI system and to inform users of the results. Approximately 10% accuracy improvement can be obtained compared to conventional methods when using the proposed data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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