The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.7
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pp.1424-1434
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2009
DNA computing-inspired pattern classification based on the hypernetwork model is a novel approach to pattern classification problems. The hypernetwork model has been shown to be a powerful tool for multi-class data analysis. However, the ordinary hypernetwork model has limitations, such as operating sequentially only. In this paper, we propose a efficient implementing method of DNA computing-inspired pattern classifier using GPU. We show simulation results of multi-class pattern classification from hand-written digit data, DNA microarray data and 8 category scene data for performance evaluation. and we also compare of operation time of the proposed DNA computing-inspired pattern classifier on each operating environments such as CPU and GPU. Experiment results show competitive diagnosis results over other conventional machine learning algorithms. We could confirm the proposed DNA computing-inspired pattern classifier, designed on GPU using CUDA platform, which is suitable for multi-class data classification. And its operating speed is fast enough to comply point-of-care diagnostic purpose and real-time scene categorization and hand-written digit data classification.
A hypernetwork is a generalized hypo-graph and a probabilistic graphical model based on evolutionary learning. Hypernetwork models have been applied to various domains including pattern recognition and bioinformatics. Nevertheless, conventional hypernetwork models have the limitation that they can manage data with categorical or discrete attibutes only since the learning method of hypernetworks is based on equality comparison of hyperedges with learned data. Therefore, real-valued data need to be discretized by preprocessing before learning with hypernetworks. However, discretization causes inevitable information loss and possible decrease of accuracy in pattern classification. To overcome this weakness, we propose a novel feature-wise L1-distance based method for real-valued attributes in learning hypernetwork models in this study. We show that the proposed model improves the classification accuracy compared with conventional hypernetworks and it shows competitive performance over other machine learning methods.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2006.06b
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pp.352-354
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2006
패턴완성(Pattern Completion)은 사용되는 패턴 성분들 사이의 higher-order correlation 정보가 중요한 의미를 가질 수 있는 기계학습 문제 중 하나이다. higher-order correlation은 확률라이브러리모델(Probabilistic Library Model)로 구현되는 hypernetwork 개념을 도입해서 나타낼 수 있다. 하지만 확률라이브러리모델을 사용하여 higher-order 정보를 나타내려할 때 초기라이브러리가 모든 가능한 조합의 원소들을 가지도록 구성하기는 쉽지 않다. 그 대안으로 초기라이브러리 구성 시 학습패턴들을 subsampling하여 적은 숫자의 원소들만으로 higher-order correlation의 근사치를 나타내게 할 수 있다. 본 논문에서는 이와 같이 subsampling이 사용되어 구성된 확률라이브러리모델을 이용한 패턴완성시의 correlation의 order에 따른 효과를 분석하여 본다.
One of the critical themes in the language acquisition is its exposure to linguistic environments. Linguistic environments, which interact with infants, include not only human beings such as its parents but also artificially crafted linguistic media as their functioning elements. An infant learns a language by exploring these extensive language environments around it. Based on such large linguistic data exposure, we propose a machine learning based method on the cognitive mechanism that simulate flexibly and appropriately infant's language learning. The infant's initial stage of language learning comes with sentence learning and creation, which can be simulated by exposing it to a language corpus. The core of the simulation is a memory-based learning model which has language hypernetwork structure. The language hypernetwork simulates developmental and progressive language learning using the structure of new data stream through making it representing of high level connection between language components possible. In this paper, we simulates an infant's gradual and developmental learning progress by training language hypernetwork gradually using 32,744 sentences extracted from video scripts of commercial animation movies for children.
High-throughput microarray is one of the most popular tools in molecular biology, and various computational methods have been developed for the microarray data analysis. While the computational methods easily extract significant features, it suffers from inferring modules of multiple co-regulated genes. Hypernetworhs are motivated by biological networks, which handle all elements based on their combinatorial processes. Hence, the hypernetworks can naturally analyze the biological effects of gene combinations. In this paper, we introduce a hypernetwork classifier for microRNA (miRNA) profile analysis based on microarray data. The hypernetwork classifier uses miRNA pairs as elements, and an evolutionary learning is performed to model the microarray profiles. miTNA modules are easily extracted from the hypernetworks, and users can directly evaluate if the miRNA modules are significant. For experimental results, the hypernetwork classifier showed 91.46% accuracy for miRNA expression profiles on multiple human canters, which outperformed other machine learning methods. The hypernetwork-based analysis showed that our approach could find biologically significant miRNA modules.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.46
no.6
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pp.44-55
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2009
Diagnosis of diseases using gene expression data obtained from microarray chip is an active research area recently. It has been done by general machine learning algorithms, because it is difficult to analyze directly. However, recent research results about the analysis based on the interaction between genes is essential for the gene expression analysis, which means the analysis using the traditional machine learning algorithms has limitations. In this paper, we classify the gene expression data using the hyper-network model that considers the higher-order correlations between the features, and then compares the classification accuracies. And also, we present the new hypo-network model that improve the disadvantage of existing model, and compare the processing performances of the existing hypo-network model based on general sequential processor and the improved hypo-network model implemented on parallel processors. In the experimental results, we show that the performance of our model shows improved and competitive classification performance than traditional machine learning methods, as well as, the existing hypo-network model. We show that the performance is maximized when the hypernetwork model is implemented on our parallel processors.
We introduce a natural language sentence generation (NLG) method based on learning of word-association patterns. Existing NLG methods assume the inherent grammar rules or use template based method. Contrary to the existing NLG methods, the presented method learns the words-association patterns using only the co-occurrence of words without additional information such as tagging. We employ the hypernetwork method to analyze and represent the words-association patterns. As training going on, the model complexity is increased. After completing each training phase, natural language sentences are generated using the learned hyperedges. The number of grammatically plausible sentences increases after each training phase. We confirm that the proposed method has a potential for learning grammatical properties of training corpuses by comparing the diversity of grammatical rules of training corpuses and the generated sentences.
Kim, Eun-Sol;Kim, Ji-Seop;Amaro, Karinne Ramirez;Beetz, Michael;Jang, Byeong-Tak
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2012.06b
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pp.324-326
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2012
기계 학습에서 입력 데이터의 차원을 줄이는 문제(dimension reduction)는 매우 중요한 문제 중의 하나이다. 입력 변수의 차원이 늘어남에 따라 처리해야하는 연산의 수와 계산 복잡도가 급격히 늘어나기 때문이다. 이를 해결하기 위하여 다수의 기계 학습 알고리즘은 명시적으로 차원을 줄이거나(feature selection), 데이터에 약간의 연산을 가하여 차원이 작은 새로운 입력 데이터를 만든다(feature extraction). 반면 사람이 여러 종류의 고차원 센서 데이터를 입력받아 빠른 시간 안에 정확하게 정보를 처리할 수 있는 가장 큰 이유 중 하나는 실시간으로 판단하여 가장 필요한 정보에 집중하기 때문이다. 본 연구는 사람의 정보 처리 과정을 기계 학습 알고리즘에 반영하여, 집중도를 이용하여 효율적으로 데이터를 처리하는 방법을 제시한다. 이 성질을 시각 하이퍼네트워크 모델에 반영하여, 효율적으로 고차원 입력 데이터를 다루는 방법을 제안한다. 실험에서는 시각 하이퍼네트워크를 이용하여 고차원의 이미지 데이터에서 행동을 분류하였다.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2010.06c
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pp.235-239
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2010
MicroRNA는 RNA로 전사된 유전자와의 상보결합을 통해 유전자 발현을 억제하는 조절인자이다. MicroRNA 생성과정에서 pre-microRNA의 3' 또는 5' 부근의 strand가 선택되어 mature 시퀀스가 되고 유전자 조절에 직접 작용하게 된다. 하지만 어떤 특징을 가진 strand가 선택 되는지에 대한 정확한 메커니즘은 아직 연구되어 있지 않다. 본 논문에서는 microRNA 시퀀스 정보를 바탕으로 하이퍼망을 구성하여 strand 선택 예측 모델을 구축하였다. 실험 결과 하이퍼망 학습을 통해 microRNA strand 선택에 중요한 영향을 미치는 시퀀스 특징을 찾을 수 있었고, strand 선택을 높은 정확도로 예측할 수 있음을 확인하였다.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2012.06b
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pp.336-338
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2012
본 연구에서는 고차 데이터 분류를 위해 순차적 베이지만 샘플링 기반의 진화연산 기법을 이용한 하이퍼네트워크 모델의 학습 알고리즘을 제시한다. 제시하는 방법에서는 모델의 조건부 확률의 사후(posterior) 분포를 최대화하도록 학습이 진행된다. 이를 위해 사전(prior) 분포를 문제와 관련된 사전지식(prior knowledge) 및 모델 복잡도(model complexity)로 정의하고, 측정된 모델의 분류성능을 우도(likelihood)로 사 용하며, 측정된 사전분포와 우도를 이용하여 모델의 적합도(fitness)를 정의한다. 이를 통해 하이퍼네트워크 모델은 고차원 데이터를 효율적으로 학습 가능할 뿐이 아니라 모델의 학습시간 및 분류성능이 개선될 수 있다. 또한 학습 시에 파라미터로 주어지던 하이퍼에지의 구성 및 모델의 크기가 학습과정 중에 적응적으로 결정될 수 있다. 제안하는 학습방법의 검증을 위해 본 논문에서는 약 25,000개의 유전자 발현정보 데이터셋에 대한 분류문제에 모델을 적용한다. 실험 결과를 통해 제시하는 방법이 기존 하이퍼네트워크 학습 방법 뿐 아니라 다른 모델들에 비해 우수한 분류 성능을 보여주는 것을 확인할 수 있다. 또한 다양한 실험을 통해 사전분포로 사용된 사전지식이 모델 학습에 끼치는 영향을 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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