• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.17-24
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• 2023

데이터 과학과 관련한 과제를 제시하고 참가자가 이를 해결하는 캐글(Kaggle)의 대표적인 대회인 'Tatanic - Machine Learning from Disaster' 문제를 기반으로 데이터 전처리 방식과 모델 구축이 예측 정확도와 점수에 어떤 영향을 미치는지 확인하고자 한다. 중복된 모델을 사용하였거나 앙상블 기법을 사용한 경우를 제외하고 높은 점수를 획득하여 상위 순위에 위치한 7건의 해결 방식을 선정하여 특징들을 비교 분석한다. 전처리를 진행하는 데 있어 대부분 고유하고 차별적인 특징을 가진 것을 확인하였으며, 거의 동일할 정도의 전처리 과정을 거쳤으나 모델의 종류에 따라 점수 차이가 존재하기도 하였다. 본 논문의 비교 분석 연구는 상위 점수 참가자의 전처리 방식의 특징과 분석 흐름을 이해함으로써 캐글 대회 참가자들과 데이터 과학 입문자들에게 많은 도움이 될 것으로 생각한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.63-69
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• 2010

최근 기계학습 분야에서 분류자의 정확도 개선을 위하여 제안된 다양한 방법들 중 가장 큰 주목을 받고 있는 학습방법 중 하나는 앙상블 학습이다. 그러나 앙상블 학습은 의사결정트리와 같이 불안정한 학습 알고리즘의 성과 개선 효과는 탁월한 반면, 인공신경망과 같이 안정적인 학습알고리즘의 성과 개선 효과는 응용 분야와 구현 방법에 따라 서로 상반된 결론들을 보여주고 있다. 본 연구에서는 국내 기업의 부실화 예측문제를 활용하여 인공신경 망 분류자 및 대표적 앙상블 학습기법인 부스팅 분류자를 적용한 결과 앙상블 학습은 기업부실 예측문제에 있어 전통적 인공신경망의 성과를 개선할 수 있음을 검증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권5호
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• pp.1301-1316
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• 2024

In modern warfare, missiles play a pivotal role but typically spend the majority of their lifecycle in long-term storage or standby mode, making it difficult to detect failures. Preemptive detection of missiles that will fail is crucial to preventing severe consequences, including safety hazards and mission failures. This study proposes a contamination-based stacking ensemble model, employing the local outlier factor (LOF), to detect such missiles. The proposed model creates multiple base LOF models with different contamination values and combines their anomaly scores to achieve a robust anomaly detection. A comparative performance analysis was conducted between the proposed model and the traditional single LOF model, using production-related inspection data from missiles deployed in the military. The experimental results showed that, with the contamination parameter set to 0.1, the proposed model exhibited an increase of approximately 22 percentage points in accuracy and 71 percentage points in F1-score compared to the single LOF model. This approach enables the preemptive identification of potential failures, undetectable through traditional statistical quality control methods. Consequently, it contributes to lower missile failure rates in real battlefield scenarios, leading to significant time and cost savings in the military industry.

• Computers and Concrete
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• 제33권1호
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• pp.55-75
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• 2024

The present study introduces an optimum performance soft computing model for predicting the compressive strength of high-performance concrete (HPC) by comparing models based on conventional (kernel-based, covariance function-based, and tree-based), advanced machine (least square support vector machine-LSSVM and minimax probability machine regressor-MPMR), and deep (artificial neural network-ANN) learning approaches using a common database for the first time. A compressive strength database, having results of 1030 concrete samples, has been compiled from the literature and preprocessed. For the purpose of training, testing, and validation of soft computing models, 803, 101, and 101 data points have been selected arbitrarily from preprocessed data points, i.e., 1005. Thirteen performance metrics, including three new metrics, i.e., a20-index, index of agreement, and index of scatter, have been implemented for each model. The performance comparison reveals that the SVM (kernel-based), ET (tree-based), MPMR (advanced), and ANN (deep) models have achieved higher performance in predicting the compressive strength of HPC. From the overall analysis of performance, accuracy, Taylor plot, accuracy metric, regression error characteristics curve, Anderson-Darling, Wilcoxon, Uncertainty, and reliability, it has been observed that model CS4 based on the ensemble tree has been recognized as an optimum performance model with higher performance, i.e., a correlation coefficient of 0.9352, root mean square error of 5.76 MPa, and mean absolute error of 4.1069 MPa. The present study also reveals that multicollinearity affects the prediction accuracy of Gaussian process regression, decision tree, multilinear regression, and adaptive boosting regressor models, novel research in compressive strength prediction of HPC. The cosine sensitivity analysis reveals that the prediction of compressive strength of HPC is highly affected by cement content, fine aggregate, coarse aggregate, and water content.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.177-184
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• 2024

데이터가 빠른 속도로 증가하고 있는 가운데 가능한 최고의 정확도를 달성하기 위해 모든 종류의 복잡한 앙상블 및 딥 러닝 알고리즘이 사용되고 있다. 그렇지만, 이러한 모델이 알 수 없는 데이터를 예측/분류/인식/추적하는 방법과 관련하여 예측, 분류, 인식, 추적이 항상 신뢰할 수 있는 것은 아니다. 데이터 부족, 불균형 데이터 세트, 편향된 데이터 세트 등과 같은 다양한 이유가 학습 모델에 의해 포착되는 결정에 영향을 미칠 수 있다. 이와 관련하여 현재 모델의 설명 가능성에 관한 연구가 관심을 끌고 있다. 현재 설명 가능성 기법과 관련하여 LIME과 SHAP가 보편적으로 사용되고 있지만, 출력 결과들은 다소 상이한 측면을 나타내고 있다. 이에 본 연구에서는 LIME과 SHAP을 결합하는 방식을 소개하고, 데모와 관련해서 IEEE CIS 데이터 세트에서 거래를 사기로 분류할 때 LightGBM 및 Keras 모델이 내린 결정에 대한 설명 가능성을 분석한다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제14권3호
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• pp.751-770
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• 2018

Web applications are indispensable in the software industry and continuously evolve either meeting a newer criteria and/or including new functionalities. However, despite assuring quality via testing, what hinders a straightforward development is the presence of defects. Several factors contribute to defects and are often minimized at high expense in terms of man-hours. Thus, detection of fault proneness in early phases of software development is important. Therefore, a fault prediction model for identifying fault-prone classes in a web application is highly desired. In this work, we compare 14 machine learning techniques to analyse the relationship between object oriented metrics and fault prediction in web applications. The study is carried out using various releases of Apache Click and Apache Rave datasets. En-route to the predictive analysis, the input basis set for each release is first optimized using filter based correlation feature selection (CFS) method. It is found that the LCOM3, WMC, NPM and DAM metrics are the most significant predictors. The statistical analysis of these metrics also finds good conformity with the CFS evaluation and affirms the role of these metrics in the defect prediction of web applications. The overall predictive ability of different fault prediction models is first ranked using Friedman technique and then statistically compared using Nemenyi post-hoc analysis. The results not only upholds the predictive capability of machine learning models for faulty classes using web applications, but also finds that ensemble algorithms are most appropriate for defect prediction in Apache datasets. Further, we also derive a consensus between the metrics selected by the CFS technique and the statistical analysis of the datasets.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.91-97
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• 2020

리튬이온 배터리(LIB)는 다른 배터리에 비해 수명이 길고, 에너지 밀도가 높으며, 자체 방전율이 낮아, 에너지 저장장치(ESS)로 선호되고 있다. 하지만, 2017~2019년 기간 동안 국내에서만도 28건의 화재사고가 발생하였으며, LIB의 운영 중 안전성 및 신뢰성을 보장하기 위해 LIB의 정확한 용량추정은 필수요소이다. 본 연구에서는 LIB의 충방전 cycle에 따른 용량변화를 예측하는 기계학습 기반 모델의 설계에 있어 중요한 요소인 최적 머신러닝 모델의 선정을 위해, Decision Tree, 앙상블학습법, Support Vector Regression, Gaussian Process Regression (GPR) 각각을 이용한 예측모델을 구현하고 성능비교를 실시하였다. 학습을 위해 NASA에서 제공하는 시험데이터를 사용하였으며, GPR이 가장 좋은 예측성능을 보였다. 이를 바탕으로 추가 시험데이터 학습을 통해 개선된 LIB 용량예측과 잔여 수명추정 모델을 개발하여, 운영 중 이상 감지 및 모니터링 성능을 높여, 보다 안전하고 안정된 ESS 운용에 활용하고자 한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.531-539
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• 2019

본 논문에서는 악성코드 패밀리 분류를 위한 훈련 데이터의 특징을 제안하고, 앙상블 모델을 이용한 다중 분류 성능을 분석한다. 악성코드 실행 파일로부터 API와 DLL 데이터를 추출하여 훈련 데이터를 구성하며, 의사 결정 트리기반 Random Forest와 XGBoost 알고리즘으로 모델을 학습한다. 악성코드에서 빈번히 사용되는 API와 DLL 정보를 분석하며, 고차원의 훈련 데이터 특징을 저차원의 특징 표현으로 변환시켜, 악성코드 탐지와 패밀리 분류를 위한 API, API-DLL, DLL-CM 특징을 제안한다. 제안된 특징 선택 방법은 데이터 차원 축소와 빠른 학습의 장점을 제공한다. 성능 비교에서 악성코드 탐지율은 Random Forest가 93.0%, 악성코드 패밀리 분류 정확도는 XGBoost가 92.0%, 그리고 정상코드를 포함하는 테스트 오탐률은 Random Forest와 XGBoost가 3.5%이다.

• 디지털융복합연구
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• 제17권1호
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• pp.123-130
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• 2019

웹 추천기법에서 가장 많이 사용하는 방식 중의 하나는 협업필터링 기법이다. 협업필터링 관련 많은 연구에서 정확도를 개선하기 위한 방안이 제시되어 왔다. 본 연구는 Word2Vec과 앙상블 합성곱 신경망을 활용한 영화추천 방안에 대해 제안한다. 먼저 사용자, 영화, 평점 정보에서 사용자 문장과 영화 문장을 구성한다. 사용자 문장과 영화 문장을 Word2Vec에 입력으로 넣어 사용자 벡터와 영화 벡터를 구한다. 사용자 벡터는 사용자 합성곱 모델에 입력하고, 영화 벡터는 영화 합성곱 모델에 입력한다. 사용자 합성곱 모델과 영화 합성곱 모델은 완전연결 신경망 모델로 연결된다. 최종적으로 완전연결 신경망의 출력 계층은 사용자 영화 평점의 예측값을 출력한다. 실험결과 전통적인 협업필터링 기법과 유사 연구에서 제안한 Word2Vec과 심층 신경망을 사용한 기법에 비해 본 연구의 제안기법이 정확도를 개선함을 알 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권12호
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• pp.3330-3344
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• 2023

This paper proposes an antenna performance prediction model in the autonomous driving radar manufacturing process. Our research work is based upon a challenge dataset, Driving Radar Manufacturing Process Dataset, and a typical AutoML machine learning workflow engine, Pycaret open-source Python library. Note that the dataset contains the total 70 data-items, out of which 54 used as input features and 16 used as output features, and the dataset is properly built into resolving the multi-output regression problem. During the data regression analysis and preprocessing phase, we identified several input features having similar correlations and so detached some of those input features, which may become a serious cause of the multicollinearity problem that affect the overall model performance. In the training phase, we train each of output-feature regression models by using the AutoML approach. Next, we selected the top 5 models showing the higher performances in the AutoML result reports and applied the ensemble method so as for the selected models' performances to be improved. In performing the experimental performance evaluation of the regression prediction model, we particularly used two metrics, MAE and RMSE, and the results of which were 0.6928 and 1.2065, respectively. Additionally, we carried out a series of experiments to verify the proposed model's performance by comparing with other existing models' performances. In conclusion, we enhance accuracy for safer autonomous vehicles, reduces manufacturing costs through AutoML-Pycaret and machine learning ensembled model, and prevents the production of faulty radar systems, conserving resources. Ultimately, the proposed model holds significant promise not only for antenna performance but also for improving manufacturing quality and advancing radar systems in autonomous vehicles.