Deep learning method, which is one of the most famous machine learning algorithms, has proven its applicability in various applications and is widely used in digital signal processing. However, it is difficult to apply deep learning technology to IoT devices with limited CPU performance and memory capacity, because a large number of training samples requires a lot of memory and computation time. In particular, if the Arduino with a very small memory capacity of 2K to 8K, is used, there are many limitations in implementing the algorithm. In this paper, we propose a method to optimize the ELM algorithm, which is proved to be accurate and efficient in various fields, on Arduino board. Experiments have shown that multi-class learning is possible up to 15-dimensional data on Arduino UNO with memory capacity of 2KB and possible up to 42-dimensional data on Arduino MEGA with memory capacity of 8KB. To evaluate the experiment, we proved the effectiveness of the proposed algorithm using the data sets generated using gaussian mixture modeling and the public UCI data sets.
Purpose: The aim of this study was to clarify the influence of training with a different kind of lesion on the performance of a target model. Materials and Methods: A total of 310 patients(211 men, 99 women; average age, 47.9±16.1 years) were selected and their panoramic images were used in this study. We created a source model using panoramic radiographs including mandibular radiolucent cyst-like lesions (radicular cyst, dentigerous cyst, odontogenic keratocyst, and ameloblastoma). The model was simulatively transferred and trained on images of Stafne's bone cavity. A learning model was created using a customized DetectNet built in the Digits version 5.0 (NVIDIA, Santa Clara, CA). Two machines(Machines A and B) with identical specifications were used to simulate transfer learning. A source model was created from the data consisting of ameloblastoma, odontogenic keratocyst, dentigerous cyst, and radicular cyst in Machine A. Thereafter, it was transferred to Machine B and trained on additional data of Stafne's bone cavity to create target models. To investigate the effect of the number of cases, we created several target models with different numbers of Stafne's bone cavity cases. Results: When the Stafne's bone cavity data were added to the training, both the detection and classification performances for this pathology improved. Even for lesions other than Stafne's bone cavity, the detection sensitivities tended to increase with the increase in the number of Stafne's bone cavities. Conclusion: This study showed that using different lesions for transfer learning improves the performance of the model.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.5
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pp.999-1008
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2023
Early prediction of chronic diseases such as diabetes is an important issue, and improving the accuracy of diabetes prediction is especially important. Various machine learning and deep learning-based methodologies are being introduced for diabetes prediction, but these technologies require large amounts of data for better performance than other methodologies, and the learning cost is high due to complex data models. In this study, we aim to verify the claim that DNN using the pima dataset and k-fold cross-validation reduces the efficiency of diabetes diagnosis models. Machine learning classification methods such as decision trees, SVM, random forests, logistic regression, KNN, and various ensemble techniques were used to determine which algorithm produces the best prediction results. After training and testing all classification models, the proposed system provided the best results on XGBoost classifier with ADASYN method, with accuracy of 81%, F1 coefficient of 0.81, and AUC of 0.84. Additionally, a domain adaptation method was implemented to demonstrate the versatility of the proposed system. An explainable AI approach using the LIME and SHAP frameworks was implemented to understand how the model predicts the final outcome.
The World Health Organization (WHO) and other government agencies aroundthe world have warned against antibiotic-resistant bacteria due to abuse of antibiotics and are strengthening their care and monitoring to prevent infection. However, it is highly necessary to develop an expeditious and accurate prediction and estimating method for preemptive measures. Because it takes several days to cultivate the infecting bacteria to identify the infection, quarantine and contact are not effective to prevent spread of infection. In this study, the disease diagnosis and antibiotic prescriptions included in Electronic Health Records were embedded through neural embedding model and matrix factorization, and deep learning based classification predictive model was proposed. The f1-score of the deep learning model increased from 0.525 to 0.617when embedding information on disease and antibiotics, which are the main causes of antibiotic resistance, added to the patient's basic information and hospital use information. And deep learning model outperformed the traditional machine hospital use information. And deep learning model outperformed the traditional machine learning models.As a result of analyzing the characteristics of antibiotic resistant patients, resistant patients were more likely to use antibiotics in J01 than nonresistant patients who were diagnosed with the same diseases and were prescribed 6.3 times more than DDD.
The use of machine learning technologies such as deep and reinforcement learning has proliferated in various domains with the advancement of deep neural network studies. To make the learning successful, both big data acquisition and fast processing are required. However, for some physical world applications such as autonomous drone flight, it is difficult to achieve efficient learning because learning with a premature A.I. is dangerous, cost-ineffective, and time-consuming. To solve these problems, simulation-based approaches can be considered. In this study, we analyze recent trends in drone simulation technologies and compare their features. Subsequently, we introduce Octopus, which is a highly precise and scalable drone simulator being developed by ETRI.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.2
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pp.417-426
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2024
In general, the implementation of machine learning requires prior knowledge and experience with deep learning models, and substantial computational resources and time are necessary for data processing. As a result, machine learning encounters several limitations when deployed on embedded processors. To address these challenges, this paper introduces a novel approach where a genetic algorithm is applied to the convolution operation within the machine learning process, specifically for performing a selective convolution operation.In the selective convolution operation, the convolution is executed exclusively on pixels identified by a genetic algorithm. This method selects and computes pixels based on a ratio determined by the genetic algorithm, effectively reducing the computational workload by the specified ratio. The paper thoroughly explores the integration of genetic algorithms into machine learning computations, monitoring the fitness of each generation to ascertain if it reaches the target value. This approach is then compared with the computational requirements of existing methods.The learning process involves iteratively training generations to ensure that the fitness adequately converges.
We present in this work a segmentation method of E. coli bacterial images generated via phase contrast microscopy using a deep learning based hybrid feature generation. Unlike conventional machine learning methods that use the hand-crafted features, we adopt the denoising autoencoder in order to generate a precise and accurate representation of the pixels. We first construct a hybrid vector that combines original image, difference of Gaussians and image gradients. The created hybrid features are then given to a deep autoencoder that learns the pixels' internal dependencies and the cells' shape and boundary information. The latent representations learned by the autoencoder are used as the inputs of a softmax classification layer and the direct outputs from the classifier represent the coarse segmentation mask. Finally, the classifier's outputs are used as prior information for a graph partitioning based fine segmentation. We demonstrate that the proposed hybrid vector representation manages to preserve the global shape and boundary information of the cells, allowing to retrieve the majority of the cellular patterns without the need of any post-processing.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.9
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pp.51-62
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2021
Plant disease is one of the issues that can create losses in the production and economy of the agricultural sector. Early detection of this disease for finding solutions and treatments is still a challenge in the sustainable agriculture field. Currently, image processing techniques and machine learning methods have been applied to detect plant diseases successfully. However, the effectiveness of these methods still needs to be improved, especially in multiclass plant diseases classification. In this paper, a convolutional neural network with a batch normalization-based deep learning approach for classifying plant diseases is used to develop an automatic diagnostic assistance system for leaf diseases. The significance of using deep learning technology is to make the system be end-to-end, automatic, accurate, less expensive, and more convenient to detect plant diseases from their leaves. For evaluating the proposed model, an experiment is conducted on a public dataset contains 20654 images with 15 plant diseases. The experimental validation results on 20% of the dataset showed that the model is able to classify the 15 plant diseases labels with 96.4% testing accuracy and 0.168 testing loss. These results confirmed the applicability and effectiveness of the proposed model for the plant disease detection task.
The distribution of tags is an important factor that affects the performance of radio-frequency identification (RFID). To study RFID performance, it is necessary to obtain RFID tags' coordinates. However, the positioning method of RFID technology has large errors, and is easily affected by the environment. Therefore, a new method using optical measurement is proposed to achieve RFID performance analysis. First, due to the possibility of blurring during image acquisition, the paper derives a new image prior to removing blurring. A nonlocal means-based method for image deconvolution is proposed. Experimental results show that the PSNR and SSIM indicators of our algorithm are better than those of a learning deep convolutional neural network and fast total variation. Second, an RFID dynamic testing system based on photoelectric sensing technology is designed. The reading distance of RFID and the three-dimensional coordinates of the tags are obtained. Finally, deep learning is used to model the RFID reading distance and tag distribution. The error is 3.02%, which is better than other algorithms such as a particle-swarm optimization back-propagation neural network, an extreme learning machine, and a deep neural network. The paper proposes the use of optical methods to measure and collect RFID data, and to analyze and predict RFID performance. This provides a new method for testing RFID performance.
In relation to the algae bloom, four types of blue-green algae that emit toxic substances are designated and managed as harmful Cyanobacteria, and prediction information using a physical model is being also published. However, as algae are living organisms, it is difficult to predict according to physical dynamics, and not easy to consider the effects of numerous factors such as weather, hydraulic, hydrology, and water quality. Therefore, a lot of researches on algal bloom prediction using machine learning have been recently conducted. In this study, the characteristic importance of water quality factors affecting the occurrence of Cyanobacteria harmful algal blooms (CyanoHABs) were analyzed using the random forest (RF) model for Bohyeonsan Dam and Yeongcheon Dam located in Yeongcheon-si, Gyeongsangbuk-do and also predicted the occurrence of harmful blue-green algae using the machine learning and deep learning models and evaluated their accuracy. The water temperature and total nitrogen (T-N) were found to be high in common, and the occurrence prediction of CyanoHABs using artificial neural network (ANN) also predicted the actual values closely, confirming that it can be used for the reservoirs that require the prediction of harmful cyanobacteria for algal management in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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