The prediction of structural mechanical behaviors is vital important to early perceive the abnormal conditions and avoid the occurrence of disasters. Especially for underground engineering, complex geological conditions make the structure more prone to disasters. Aiming at solving the problems existing in previous studies, such as incomplete consideration factors and can only predict the continuous performance, the deep attention fused temporal convolution network (DATCN) is proposed in this paper to predict the spatial mechanical behaviors of structure, which integrates both the temporal effect and spatial effect and realize the cross-time prediction. The temporal convolution network (TCN) and self-attention mechanism are employed to learn the temporal correlation of each monitoring point and the spatial correlation among different points, respectively. Then, the predicted result obtained from DATCN is compared with that obtained from some classical baselines, including SVR, LR, MLP, and RNNs. Also, the parameters involved in DATCN are discussed to optimize the prediction ability. The prediction result demonstrates that the proposed DATCN model outperforms the state-of-the-art baselines. The prediction accuracy of DATCN model after 24 hours reaches 90 percent. Also, the performance in last 14 hours plays a domain role to predict the short-term behaviors of the structure. As a study case, the proposed model is applied in an underwater shield tunnel to predict the stress variation of concrete segments in space.
Kim, Taeyoon;Lee, Woo-Dong;Kwon, Yongju;Kim, Jongyeong;Kang, Byeonggug;Kwon, Soonchul
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.36
no.5
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pp.313-325
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2022
Recently around the world, coastal erosion is paying attention as a social issue. Various constructions using low-crested and submerged structures are being performed to deal with the problems. In addition, a prediction study was researched using machine learning techniques to determine the wave attenuation characteristics of low crested structure to develop prediction matrix for wave attenuation coefficient prediction matrix consisting of weights and biases for ease access of engineers. In this study, a deep neural network model was constructed to predict the wave height transmission rate of low crested structures using Tensor flow, an open source platform. The neural network model shows a reliable prediction performance and is expected to be applied to a wide range of practical application in the field of coastal engineering. As a result of predicting the wave height transmission coefficient of the low crested structure depends on various input variable combinations, the combination of 5 condition showed relatively high accuracy with a small number of input variables defined as 0.961. In terms of the time cost of the model, it is considered that the method using the combination 5 conditions can be a good alternative. As a result of predicting the wave transmission rate of the trained deep neural network model, MSE was 1.3×10-3, I was 0.995, SI was 0.078, and I was 0.979, which have very good prediction accuracy. It is judged that the proposed model can be used as a design tool by engineers and scientists to predict the wave transmission coefficient behind the low crested structure.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.05a
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pp.535-538
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2022
For Plug & Play of IoT devices, we develop a module that recognizes the type of USB, which is a typical wired interface of IoT devices, through image recognition. In order to drive an IoT device, a driver for communication and device hardware is required. The wired interface for connecting to the IoT device is recognized by using the image obtained through the camera of smartphone shooting to recognize the corresponding communication interface. For USB, which is a most popular wired interface, types of USB are classified through artificial neural network-based machine learning. In order to secure sufficient data set of artificial neural networks, USB images are collected through the Internet, and additional image data sets are secured through image processing. In addition to the convolution neural networks, recognizers are implemented with various deep artificial neural networks, and their performance is compared and evaluated.
For producing cement and concrete, the construction field has been encouraged by the usage of industrial soil waste (or) secondary materials since it decreases the utilization of natural resources. Simultaneously, for ensuring the quality, the analyses of the strength along with durability properties of that sort of cement and concrete are required. The prediction of strength along with other properties of High-Performance Concrete (HPC) by optimization and machine learning algorithms are focused by already available research methods. However, an error and accuracy issue are possessed. Therefore, the Enhanced Deep Neural Network (EDNN) based strength along with durability prediction of HPC was utilized by this research method. Initially, the data is gathered in the proposed work. Then, the data's pre-processing is done by the elimination of missing data along with normalization. Next, from the pre-processed data, the features are extracted. Hence, the data input to the EDNN algorithm which predicts the strength along with durability properties of the specific mixing input designs. Using the Switched Multi-Objective Jellyfish Optimization (SMOJO) algorithm, the weight value is initialized in the EDNN. The Gaussian radial function is utilized as the activation function. The proposed EDNN's performance is examined with the already available algorithms in the experimental analysis. Based on the RMSE, MAE, MAPE, and R2 metrics, the performance of the proposed EDNN is compared to the existing DNN, CNN, ANN, and SVM methods. Further, according to the metrices, the proposed EDNN performs better. Moreover, the effectiveness of proposed EDNN is examined based on the accuracy, precision, recall, and F-Measure metrics. With the already-existing algorithms i.e., JO, GWO, PSO, and GA, the fitness for the proposed SMOJO algorithm is also examined. The proposed SMOJO algorithm achieves a higher fitness value than the already available algorithm.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.2
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pp.456-477
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2024
With information technology's rapid development, the Internet faces serious security problems. Studies have shown that malware has become a primary means of attacking the Internet. Therefore, adversarial samples have become a vital breakthrough point for studying malware. By studying adversarial samples, we can gain insights into the behavior and characteristics of malware, evaluate the performance of existing detectors in the face of deceptive samples, and help to discover vulnerabilities and improve detection methods for better performance. However, existing adversarial sample generation methods still need help regarding escape effectiveness and mobility. For instance, researchers have attempted to incorporate perturbation methods like Fast Gradient Sign Method (FGSM), Projected Gradient Descent (PGD), and others into adversarial samples to obfuscate detectors. However, these methods are only effective in specific environments and yield limited evasion effectiveness. To solve the above problems, this paper proposes a malware adversarial sample generation method (PixGAN) based on the pixel attention mechanism, which aims to improve adversarial samples' escape effect and mobility. The method transforms malware into grey-scale images and introduces the pixel attention mechanism in the Deep Convolution Generative Adversarial Networks (DCGAN) model to weigh the critical pixels in the grey-scale map, which improves the modeling ability of the generator and discriminator, thus enhancing the escape effect and mobility of the adversarial samples. The escape rate (ASR) is used as an evaluation index of the quality of the adversarial samples. The experimental results show that the adversarial samples generated by PixGAN achieve escape rates of 97%, 94%, 35%, 39%, and 43% on the Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), Convolutional Neural Network (CNN), Convolutional Neural Network and Recurrent Neural Network (CNN_RNN), and Convolutional Neural Network and Long Short Term Memory (CNN_LSTM) algorithmic detectors, respectively.
Background and Purpose: Voice, reflecting cerebral functions, holds potential for analyzing and understanding brain function, especially in the context of cognitive impairment (CI) and Alzheimer's disease (AD). This study used voice data to distinguish between normal cognition and CI or Alzheimer's disease dementia (ADD). Methods: This study enrolled 3 groups of subjects: 1) 52 subjects with subjective cognitive decline; 2) 110 subjects with mild CI; and 3) 59 subjects with ADD. Voice features were extracted using Mel-frequency cepstral coefficients and Chroma. Results: A deep neural network (DNN) model showed promising performance, with an accuracy of roughly 81% in 10 trials in predicting ADD, which increased to an average value of about 82.0%±1.6% when evaluated against unseen test dataset. Conclusions: Although results did not demonstrate the level of accuracy necessary for a definitive clinical tool, they provided a compelling proof-of-concept for the potential use of voice data in cognitive status assessment. DNN algorithms using voice offer a promising approach to early detection of AD. They could improve the accuracy and accessibility of diagnosis, ultimately leading to better outcomes for patients.
Landslides are one of the most prevalent natural disasters, threating both humans and property. Also landslides can cause damage at the national level, so effective prediction and prevention are essential. Research to produce a landslide susceptibility map with high accuracy is steadily being conducted, and various models have been applied to landslide susceptibility analysis. Pixel-based machine learning models such as frequency ratio models, logistic regression models, ensembles models, and Artificial Neural Networks have been mainly applied. Recent studies have shown that the kernel-based convolutional neural network (CNN) technique is effective and that the spatial characteristics of input data have a significant effect on the accuracy of landslide susceptibility mapping. For this reason, the purpose of this study is to analyze landslide vulnerability using a pixel-based deep neural network model and a patch-based convolutional neural network model. The research area was set up in Gangwon-do, including Inje, Gangneung, and Pyeongchang, where landslides occurred frequently and damaged. Landslide-related factors include slope, curvature, stream power index (SPI), topographic wetness index (TWI), topographic position index (TPI), timber diameter, timber age, lithology, land use, soil depth, soil parent material, lineament density, fault density, normalized difference vegetation index (NDVI) and normalized difference water index (NDWI) were used. Landslide-related factors were built into a spatial database through data preprocessing, and landslide susceptibility map was predicted using deep neural network (DNN) and CNN models. The model and landslide susceptibility map were verified through average precision (AP) and root mean square errors (RMSE), and as a result of the verification, the patch-based CNN model showed 3.4% improved performance compared to the pixel-based DNN model. The results of this study can be used to predict landslides and are expected to serve as a scientific basis for establishing land use policies and landslide management policies.
In this paper, we propose the artificial vision system using human visual information processing and wavelet. Artificial vision system may be used for the visually impaired person and the machine recognition system. In this paper, we have constructed the information compression process to ganglion cells from the human retina. And we have reconstructed the primary visual information using recovery process to primary visual cortex from ganglion. Primary visual information is constructed by wavelet transformation using a high frequency and low frequency response. In the experiment, we used the faces database of AT&T. And the proposed method was able to improve the accuracy of face recognition considerably. And it was verified through experiments.
Park, Young-Kyu;Park, Je-Kang;On, Han-Ik;Kang, Dong-Joong
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.11
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pp.1008-1016
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2015
This paper proposes a method for detecting the front side of vehicles. The method can find the car side with a license plate even with complicated and cluttered backgrounds. A convolutional neural network (CNN) is used to solve the detection problem as a unified framework combining feature detection, classification, searching, and localization estimation and improve the reliability of the system with simplicity of usage. The proposed CNN structure avoids sliding window search to find the locations of vehicles and reduces the computing time to achieve real-time processing. Multiple responses of the network for vehicle position are further processed by a weighted clustering and probabilistic threshold decision method. Experiments using real images in parking lots show the reliability of the method.
Recognition of banknote serial number is one of the important functions for intelligent banknote counter implementation and can be used for various purposes. However, the previous character recognition method is limited to use due to the font type of the banknote serial number, the variation problem by the solid status, and the recognition speed issue. In this paper, we propose an aspect ratio based character region segmentation and a convolutional neural network (CNN) based banknote serial number recognition method. In order to detect the character region, the character area is determined based on the aspect ratio of each character in the serial number candidate area after the banknote area detection and de-skewing process is performed. Then, we designed and compared four types of CNN models and determined the best model for serial number recognition. Experimental results showed that the recognition accuracy of each character was 99.85%. In addition, it was confirmed that the recognition performance is improved as a result of performing data augmentation. The banknote used in the experiment is Indian rupee, which is badly soiled and the font of characters is unusual, therefore it can be regarded to have good performance. Recognition speed was also enough to run in real time on a device that counts 800 banknotes per minute.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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