Fault detection in seismic data is well suited to the application of machine learning algorithms. Accordingly, various machine learning techniques are being developed. In recent studies, machine learning models, which utilize synthetic data, are the particular focus when training with deep learning. The use of synthetic training data has many advantages; Securing massive data for training becomes easy and generating exact fault labels is possible with the help of synthetic training data. To interpret real data with the model trained by synthetic data, the synthetic data used for training should be geologically realistic. In this study, we introduce a method to generate realistic synthetic seismic data. Initially, reflectivity models are generated to include realistic fault structures, and then, a one-way wave equation is applied to efficiently generate seismic stack sections. Next, a migration algorithm is used to remove diffraction artifacts and random noise is added to mimic actual field data. A convolutional neural network model based on the U-Net structure is used to verify the generated synthetic data set. From the results of the experiment, we confirm that realistic synthetic data effectively creates a deep learning model that can be applied to field data.
A Convolutional Neural Network(CNN) is one of the well-known deep-learning methods in image processing and computer vision area. In this study, we apply CNN to two kinds of flare forecasting models: flare classification and occurrence. For this, we consider several pre-trained models (e.g., AlexNet, GoogLeNet, and ResNet) and customize them by changing several options such as the number of layers, activation function, and optimizer. Our inputs are the same number of SOHO)/MDI images for each flare class (None, C, M and X) at 00:00 UT from Jan 1996 to Dec 2010 (total 1600 images). Outputs are the results of daily flare forecasting for flare class and occurrence. We build, train, and test the models on TensorFlow, which is well-known machine learning software library developed by Google. Our major results from this study are as follows. First, most of the models have accuracies more than 0.7. Second, ResNet developed by Microsoft has the best accuracies : 0.77 for flare classification and 0.83 for flare occurrence. Third, the accuracies of these models vary greatly with changing parameters. We discuss several possibilities to improve the models.
A fault is a geological structure that can be a migration path or a cap rock of hydrocarbon such as oil and gas, formed from source rock. The fault is one of the main targets of seismic exploration to find reservoirs in which hydrocarbon have accumulated. However, conventional fault detection methods using lateral discontinuity in seismic data such as semblance, coherence, variance, gradient magnitude and fault likelihood, have problem that professional interpreters have to invest lots of time and computational costs. Therefore, many researchers are conducting various studies to save computational costs and time for fault interpretation, and machine learning technologies attracted attention recently. Among various machine learning technologies, many researchers are conducting fault interpretation studies using the support vector machine, multi-layer perceptron, deep neural networks and convolutional neural networks algorithms. Especially, researchers use not only their own convolution networks but also proven networks in image processing to predict fault locations and fault information such as strike and dip. In this paper, by investigating and analyzing these studies, we found that the convolutional neural networks based on the U-Net from image processing is the most effective one for fault detection and interpretation. Further studies can expect better results from fault detection and interpretation using the convolutional neural networks along with transfer learning and data augmentation.
Over the past decade, researchers were able to solve complex medical problems as well as acquire deeper understanding of entire issue due to the availability of machine learning techniques, particularly predictive algorithms and automatic recognition of patterns in medical imaging. In this study, a technique called transfer learning has been utilized to classify Magnetic Resonance (MR) images by a pre-trained Convolutional Neural Network (CNN). Rather than training an entire model from scratch, transfer learning approach uses the CNN model by fine-tuning them, to classify MR images into Alzheimer's disease (AD), mild cognitive impairment (MCI) and normal control (NC). The performance of this method has been evaluated over Alzheimer's Disease Neuroimaging (ADNI) dataset by changing the learning rate of the model. Moreover, in this study, in order to demonstrate the transfer learning approach we utilize different pre-trained deep learning models such as GoogLeNet, VGG-16, AlexNet and ResNet-18, and compare their efficiency to classify AD. The overall classification accuracy resulted by GoogLeNet for training and testing was 99.84% and 98.25% respectively, which was exceptionally more than other models training and testing accuracies.
Recently, artificial intelligence (AI) and the Internet of things (IoT), which are represented by machine learning and deep learning among IT technologies related to the Fourth Industrial Revolution, are applied to our real life in various fields through various researches. In this paper, IoT and AI using object recognition technology are applied to classify clothing. For this purpose, the image dataset was taken using webcam and raspberry pi, and GoogLeNet, a convolutional neural network artificial intelligence network, was applied to transfer the photographed image data. The clothing image dataset was classified into two categories (shirtwaist, trousers): 900 clean images, 900 loss images, and total 1800 images. The classification measurement results showed that the accuracy of the clean clothing image was about 97.78%. In conclusion, the study confirmed the applicability of other objects using artificial intelligence networks on the Internet of Things based platform through the measurement results and the supplementation of more image data in the future.
Malik, Konrad;Zbikowski, Mateusz;Teodorczyk, Andrzej
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.2
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pp.424-431
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2019
The aim of the present study was to develop model for detonation cell sizes prediction based on a deep artificial neural network of hydrogen, methane and propane mixtures with air and oxygen. The discussion about the currently available algorithms compared existing solutions and resulted in a conclusion that there is a need for a new model, free from uncertainty of the effective activation energy and the reaction length definitions. The model offers a better and more feasible alternative to the existing ones. Resulting predictions were validated against experimental data obtained during the investigation of detonation parameters, as well as with data collected from the literature. Additionally, separate models for individual mixtures were created and compared with the main model. The comparison showed no drawbacks caused by fitting one model to many mixtures. Moreover, it was demonstrated that the model may be easily extended by including more independent variables. As an example, dependency on pressure was examined. The preparation of experimental data for deep neural network training was described in detail to allow reproducing the results obtained and extending the model to different mixtures and initial conditions. The source code of ready to use models is also provided.
International journal of advanced smart convergence
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v.12
no.4
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pp.134-141
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2023
We present a novel method aimed at refining ground truth data through regularization and modification, particularly applicable when working with the original ground truth set. Enhancing the performance of deep neural networks is achieved by applying regularization techniques to the existing ground truth data. In many machine learning tasks requiring pixel-level segmentation sets, accurately delineating objects is vital. However, it proves challenging for thin and elongated objects such as blood vessels in X-ray coronary angiography, often resulting in inconsistent generation of ground truth data. This method involves an analysis of the quality of training set pairs - comprising images and ground truth data - to automatically regulate and modify the boundaries of ground truth segmentation. Employing the active contour model and a recursive ground truth generation approach results in stable and precisely defined boundary contours. Following the regularization and adjustment of the ground truth set, there is a substantial improvement in the performance of deep neural networks.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.28
no.4
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pp.847-857
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2018
As the number of malicious code increases steeply, cyber attack victims targeting corporations, public institutions, financial institutions, hospitals are also increasing. Accordingly, academia and security industry are conducting various researches on malicious code detection. In recent years, there have been a lot of researches using machine learning techniques including deep learning. In the case of research using Convolutional Neural Network, ResNet, etc. for classification of malicious code, it can be confirmed that the performance improvement is higher than the existing classification method. However, one of the characteristics of the target attack is that it is custom malicious code that makes it operate only for a specific company, so it is not a form spreading widely to a large number of users. Since there are not many malicious codes of this kind, it is difficult to apply the previously studied machine learning or deep learning techniques. In this paper, we propose a method to classify malicious codes when the amount of samples is insufficient such as targeting type malicious code. As a result of the study, we confirmed that the accuracy of 97% can be achieved even with a small amount of data by applying the Memory Augmented Neural Networks model.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.10
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pp.9-16
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2023
Technological advancement is being advanced in sports such as electronic protection of taekwondo competition and VAR of soccer. However, a person judges and guides the posture by looking at the posture, so sometimes a judgment dispute occurs at the site of the competition in Taekwondo Poomsae. This study proposes an artificial intelligence model that can more accurately judge and evaluate Taekwondo movements using artificial intelligence. In this study, after pre-processing the photographed and collected data, it is separated into train, test, and validation sets. The separated data is trained by applying each model and conditions, and then compared to present the best-performing model. The models under each condition compared the values of loss, accuracy, learning time, and top-n error, and as a result, the performance of the model trained under the conditions using ResNet50 and Adam was found to be the best. It is expected that the model presented in this study can be utilized in various fields such as education sites and competitions.
Radionuclide identification is an important part of the nuclear material identification system. The development of artificial intelligence and machine learning has made nuclide identification rapid and automatic. However, many methods directly use existing deep learning models to analyze the gamma-ray spectrum, which lacks interpretability for researchers. This study proposes an explainable radionuclide identification algorithm based on the convolutional neural network and class activation mapping. This method shows the area of interest of the neural network on the gamma-ray spectrum by generating a class activation map. We analyzed the class activation map of the gamma-ray spectrum of different types, different gross counts, and different signal-to-noise ratios. The results show that the convolutional neural network attempted to learn the relationship between the input gamma-ray spectrum and the nuclide type, and could identify the nuclide based on the photoelectric peak and Compton edge. Furthermore, the results explain why the neural network could identify gamma-ray spectra with low counts and low signal-to-noise ratios. Thus, the findings improve researchers' confidence in the ability of neural networks to identify nuclides and promote the application of artificial intelligence methods in the field of nuclide identification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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