The conventional methods of network intrusion detection system (NIDS) cannot measure the trend of intrusiondetection targets effectively, which lead to low detection accuracy. In this study, a NIDS method which based on a deep neural network in a big-data environment is proposed. Firstly, the entire framework of the NIDS model is constructed in two stages. Feature reduction and anomaly probability output are used at the core of the two stages. Subsequently, a convolutional neural network, which encompasses a down sampling layer and a characteristic extractor consist of a convolution layer, the correlation of inputs is realized by introducing bidirectional long short-term memory. Finally, after the convolution layer, a pooling layer is added to sample the required features according to different sampling rules, which promotes the overall performance of the NIDS model. The proposed NIDS method and three other methods are compared, and it is broken down under the conditions of the two databases through simulation experiments. The results demonstrate that the proposed model is superior to the other three methods of NIDS in two databases, in terms of precision, accuracy, F1- score, and recall, which are 91.64%, 93.35%, 92.25%, and 91.87%, respectively. The proposed algorithm is significant for improving the accuracy of NIDS.
Kim, Hanjin;Kim, Hyeockjin;Je, Junho;Kim, Kyungsup
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.23
no.10
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pp.1275-1281
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2019
The automatic modulation recognition of a radio signal is a major task of an intelligent receiver, with various civilian and military applications. In this paper, we propose a method to recognize the modulation of radio signals in wireless communication based on the deep neural network. We classify the modulation pattern of radio signal by using the LSTM model, which can catch the long-term pattern for the sequential data as the input data of the deep neural network. The amplitude and phase of the modulated signal, the in-phase carrier, and the quadrature-phase carrier are used as input data in the LSTM model. In order to verify the performance of the proposed learning method, we use a large dataset for training and test, including the ten types of modulation signal under various signal-to-noise ratios.
Ryu, Yong Min;Kim, Young Nam;Lee, Dae Won;Lee, Eui Hoon
Journal of Korea Water Resources Association
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v.57
no.2
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pp.73-85
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2024
Predicting water quality of rivers and reservoirs is necessary for the management of water resources. Artificial Neural Networks (ANNs) have been used in many studies to predict water quality with high accuracy. Previous studies have used Gradient Descent (GD)-based optimizers as an optimizer, an operator of ANN that searches parameters. However, GD-based optimizers have the disadvantages of the possibility of local optimal convergence and absence of a solution storage and comparison structure. This study developed improved optimizers to overcome the disadvantages of GD-based optimizers. Proposed optimizers are optimizers that combine adaptive moments (Adam) and Nesterov-accelerated adaptive moments (Nadam), which have low learning errors among GD-based optimizers, with Harmony Search (HS) or Novel Self-adaptive Harmony Search (NSHS). To evaluate the performance of Long Short-Term Memory (LSTM) using improved optimizers, the water quality data from the Dasan water quality monitoring station were used for training and prediction. Comparing the learning results, Mean Squared Error (MSE) of LSTM using Nadam combined with NSHS (NadamNSHS) was the lowest at 0.002921. In addition, the prediction rankings according to MSE and R2 for the four water quality indices for each optimizer were compared. Comparing the average of ranking for each optimizer, it was confirmed that LSTM using NadamNSHS was the highest at 2.25.
Park, Cheoneum;Lee, Changki;Hong, Lynn;Hwang, Yigyu;Yoo, Taejoon;Jang, Jaeyong;Hong, Yunki;Bae, Kyung-Hoon;Kim, Hyun-Ki
ETRI Journal
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v.41
no.3
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pp.371-382
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2019
Machine reading comprehension is the task of understanding a given context and finding the correct response in that context. A simple recurrent unit (SRU) is a model that solves the vanishing gradient problem in a recurrent neural network (RNN) using a neural gate, such as a gated recurrent unit (GRU) and long short-term memory (LSTM); moreover, it removes the previous hidden state from the input gate to improve the speed compared to GRU and LSTM. A self-matching network, used in R-Net, can have a similar effect to coreference resolution because the self-matching network can obtain context information of a similar meaning by calculating the attention weight for its own RNN sequence. In this paper, we construct a dataset for Korean machine reading comprehension and propose an $S^2-Net$ model that adds a self-matching layer to an encoder RNN using multilayer SRU. The experimental results show that the proposed $S^2-Net$ model has performance of single 68.82% EM and 81.25% F1, and ensemble 70.81% EM, 82.48% F1 in the Korean machine reading comprehension test dataset, and has single 71.30% EM and 80.37% F1 and ensemble 73.29% EM and 81.54% F1 performance in the SQuAD dev dataset.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.8
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pp.238-246
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2021
The rapid rise of the Internet and social media has resulted in a large number of text-based reviews being placed on sites such as social media. In the age of social media, utilizing machine learning technologies to analyze the emotional context of comments aids in the understanding of QoS for any product or service. The classification and analysis of user reviews aids in the improvement of QoS. (Quality of Services). Machine Learning algorithms have evolved into a powerful tool for analyzing user sentiment. Unlike traditional categorization models, which are based on a set of rules. In sentiment categorization, Bidirectional Long Short-Term Memory (BiLSTM) has shown significant results, and Convolution Neural Network (CNN) has shown promising results. Using convolutions and pooling layers, CNN can successfully extract local information. BiLSTM uses dual LSTM orientations to increase the amount of background knowledge available to deep learning models. The suggested hybrid model combines the benefits of these two deep learning-based algorithms. The data source for analysis and classification was user reviews of Indian Railway Services on Twitter. The suggested hybrid model uses the Keras Embedding technique as an input source. The suggested model takes in data and generates lower-dimensional characteristics that result in a categorization result. The suggested hybrid model's performance was compared using Keras and Word2Vec, and the proposed model showed a significant improvement in response with an accuracy of 95.19 percent.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.7
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pp.3599-3619
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2019
In human activity recognition system both static and motion information play crucial role for efficient and competitive results. Most of the existing methods are insufficient to extract video features and unable to investigate the level of contribution of both (Static and Motion) components. Our work highlights this problem and proposes Static-Motion fused features descriptor (SMFD), which intelligently leverages both static and motion features in the form of descriptor. First, static features are learned by two-stream 3D convolutional neural network. Second, trajectories are extracted by tracking key points and only those trajectories have been selected which are located in central region of the original video frame in order to to reduce irrelevant background trajectories as well computational complexity. Then, shape and motion descriptors are obtained along with key points by using SIFT flow. Next, cholesky transformation is introduced to fuse static and motion feature vectors to guarantee the equal contribution of all descriptors. Finally, Long Short-Term Memory (LSTM) network is utilized to discover long-term temporal dependencies and final prediction. To confirm the effectiveness of the proposed approach, extensive experiments have been conducted on three well-known datasets i.e. UCF101, HMDB51 and YouTube. Findings shows that the resulting recognition system is on par with state-of-the-art methods.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.4
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pp.2060-2077
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2019
Recently, mobile healthcare services have attracted significant attention because of the emerging development and supply of diverse wearable devices. Smartwatches and health bands are the most common type of mobile-based wearable devices and their market size is increasing considerably. However, simple value comparisons based on accumulated data have revealed certain problems, such as the standardized nature of health management and the lack of personalized health management service models. The convergence of information technology (IT) and biotechnology (BT) has shifted the medical paradigm from continuous health management and disease prevention to the development of a system that can be used to provide ground-based medical services regardless of the user's location. Moreover, the IT-BT convergence has necessitated the development of lifestyle improvement models and services that utilize big data analysis and machine learning to provide mobile healthcare-based personal health management and disease prevention information. Users' health data, which are specific as they change over time, are collected by different means according to the users' lifestyle and surrounding circumstances. In this paper, we propose a prediction model of user physical activity that uses data characteristics-based long short-term memory (DC-LSTM) recurrent neural networks (RNNs). To provide personalized services, the characteristics and surrounding circumstances of data collectable from mobile host devices were considered in the selection of variables for the model. The data characteristics considered were ease of collection, which represents whether or not variables are collectable, and frequency of occurrence, which represents whether or not changes made to input values constitute significant variables in terms of activity. The variables selected for providing personalized services were activity, weather, temperature, mean daily temperature, humidity, UV, fine dust, asthma and lung disease probability index, skin disease probability index, cadence, travel distance, mean heart rate, and sleep hours. The selected variables were classified according to the data characteristics. To predict activity, an LSTM RNN was built that uses the classified variables as input data and learns the dynamic characteristics of time series data. LSTM RNNs resolve the vanishing gradient problem that occurs in existing RNNs. They are classified into three different types according to data characteristics and constructed through connections among the LSTMs. The constructed neural network learns training data and predicts user activity. To evaluate the proposed model, the root mean square error (RMSE) was used in the performance evaluation of the user physical activity prediction method for which an autoregressive integrated moving average (ARIMA) model, a convolutional neural network (CNN), and an RNN were used. The results show that the proposed DC-LSTM RNN method yields an excellent mean RMSE value of 0.616. The proposed method is used for predicting significant activity considering the surrounding circumstances and user status utilizing the existing standardized activity prediction services. It can also be used to predict user physical activity and provide personalized healthcare based on the data collectable from mobile host devices.
This paper presents a two-dimensional attention-based long short-memory (2D-ALSTM) model for stock index prediction, incorporating input attention and temporal attention mechanisms for weighting of important stocks and important time steps, respectively. The proposed model is designed to overcome the long-term dependency, stock selection, and stock volatility delay problems that negatively affect existing models. The 2D-ALSTM model is validated in a comparative experiment involving the two attention-based models multi-input LSTM (MI-LSTM) and dual-stage attention-based recurrent neural network (DARNN), with real stock data being used for training and evaluation. The model achieves superior performance compared to MI-LSTM and DARNN for stock index prediction on a KOSPI100 dataset.
Annual Conference on Human and Language Technology
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2015.10a
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pp.194-197
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2015
Long Short-term Memory Network(LSTM) 기반 Recurrent Neural Network(RNN)는 순차 데이터를 모델링 할 수 있는 딥 러닝 모델이다. 기존 RNN의 그래디언트 소멸 문제(vanishing gradient problem)를 해결한 LSTM RNN은 멀리 떨어져 있는 이전의 입력 정보를 볼 수 있다는 장점이 있어 음성 인식 및 필기체 인식 등의 분야에서 좋은 성능을 보이고 있다. 또한 LSTM RNN 모델에 의존성(전이 확률)을 추가한 LSTM CRF모델이 자연어처리의 한 분야인 개체명 인식에서 우수한 성능을 보이고 있다. 본 논문에서는 한국어 문장의 지배소가 문장 후위에 나타나는 점에 착안하여 Backward 방식의 LSTM CRF 모델을 제안하고 이를 한국어 의미역 결정에 적용하여 기존 연구보다 더 높은 성능을 얻을 수 있음을 보인다.
Following the intuition that the local information in time instances is hardly incorporated into the posterior sequence in long short-term memory (LSTM), this paper proposes an attention augmented mechanism for fault diagnosis of the complex chemical process data. Unlike conventional fault diagnosis and classification methods, an attention mechanism layer architecture is introduced to detect and focus on local temporal information. The augmented deep network results preserve each local instance's importance and contribution and allow the interpretable feature representation and classification simultaneously. The comprehensive comparative analyses demonstrate that the developed model has a high-quality fault classification rate of 95.49%, on average. The results are comparable to those obtained using various other techniques for the Tennessee Eastman benchmark process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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