International conference on construction engineering and project management
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2022.06a
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pp.814-822
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2022
The deployment of sensors for Structural Health Monitoring requires a complicated network arrangement, ground truthing, and calibration for validating sensor performance periodically. Any conventional sensor on a structural element is also subjected to static and dynamic vertical loadings in conjunction with other environmental factors, such as brightness, noise, temperature, and humidity. A structural model with strain gauges was built and tested to get realistic sensory information. This paper investigates different deep learning architectures and algorithms, including unsupervised, autoencoder, and supervised methods, to benchmark blind drift calibration methods using deep learning. It involves a fully connected neural network (FCNN), a long short-term memory (LSTM), and a gated recurrent unit (GRU) to address the blind drift calibration problem (i.e., performing calibrations of installed sensors when ground truth is not available). The results show that the supervised methods perform much better than unsupervised methods, such as an autoencoder, when ground truths are available. Furthermore, taking advantage of time-series information, the GRU model generates the most precise predictions to remove the drift overall.
Ha Tran Thi;Hien Pham The;Yun-Seok Mun;Ic-Pyo Hong
Journal of IKEEE
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v.27
no.4
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pp.439-449
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2023
In an era marked by the increasing use of drones and the growing demand for indoor surveillance, the development of a robust application for detecting and tracking both drones and humans within indoor spaces becomes imperative. This study presents an innovative application that uses FMCW radar to detect human and drone motions from the cloud point. At the outset, the DBSCAN (Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise) algorithm is utilized to categorize cloud points into distinct groups, each representing the objects present in the tracking area. Notably, this algorithm demonstrates remarkable efficiency, particularly in clustering drone point clouds, achieving an impressive accuracy of up to 92.8%. Subsequently, the clusters are discerned and classified into either humans or drones by employing a deep learning model. A trio of models, including Deep Neural Network (DNN), Residual Network (ResNet), and Long Short-Term Memory (LSTM), are applied, and the outcomes reveal that the ResNet model achieves the highest accuracy. It attains an impressive 98.62% accuracy for identifying drone clusters and a noteworthy 96.75% accuracy for human clusters.
Recently, Artificial Neural Network receives attention as a data prediction method. Among these, a Long Shot-term Memory (LSTM) model specialized for time-series data prediction was utilized as a prediction method of hydrological time series data. In this study, the LSTM model was constructed utilizing deep running open source library TensorFlow which provided by Google, to predict inflows of multipurpose dams. We predicted the inflow of the Yongdam Multipurpose Dam which is located in the upper stream of the Geumgang. The hourly flow data of Yongdam Dam from 2006 to 2018 provided by WAMIS was used as the analysis data. Predictive analysis was performed under various of variable condition in order to compare and analyze the prediction accuracy according to four learning parameters of the LSTM model. Root mean square error (RMSE), Mean absolute error (MAE) and Volume error (VE) were calculated and evaluated its accuracy through comparing the predicted and observed inflows. We found that all the models had lower accuracy at high inflow rate and hourly precipitation data (2006~2018) of Yongdam Dam utilized as additional input variables to solve this problem. When the data of rainfall and inflow were utilized together, it was found that the accuracy of the prediction for the high flow rate is improved.
Recently, many studies have been conducted to increase the accuracy of stock price prediction by analyzing candlestick charts using artificial intelligence techniques. However, these studies failed to consider the time-series characteristics of candlestick charts and to take into account the emotional state of market participants in data learning for stock price prediction. In order to overcome these limitations, this study produced input data by combining volatility index and candlestick charts to consider the emotional state of market participants, and used the data as input for a new method proposed on the basis of combining variantion autoencoder (VAE) and attention mechanisms for considering the time-series characteristics of candlestick chart. Fifty firms were randomly selected from the S&P 500 index and their stock prices were predicted to evaluate the performance of the method compared with existing ones such as convolutional neural network (CNN) or long-short term memory (LSTM). The results indicated the method proposed in this study showed superior performance compared to the existing ones. This study implied that the accuracy of stock price prediction could be improved by considering the emotional state of market participants and the time-series characteristics of the candlestick chart.
Kim, Juhwan;Lee, Kyunghyuk;Kim, Soojun;Kim, Kyunghun
Journal of Korea Water Resources Association
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v.55
no.spc1
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pp.1283-1293
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2022
The purpose of this study is to predict residual chlorine in order to maintain stable residual chlorine concentration in sedimentation basin by using artificial intelligence algorithms in water treatment process employing pre-chlorination. Available water quantity and quality data are collected and analyzed statistically to apply into mathematical multiple regression and artificial intelligence models including multi-layer perceptron neural network, random forest, long short term memory (LSTM) algorithms. Water temperature, turbidity, pH, conductivity, flow rate, alkalinity and pre-chlorination dosage data are used as the input parameters to develop prediction models. As results, it is presented that the random forest algorithm shows the most moderate prediction result among four cases, which are long short term memory, multi-layer perceptron, multiple regression including random forest. Especially, it is result that the multiple regression model can not represent the residual chlorine with the input parameters which varies independently with seasonal change, numerical scale and dimension difference between quantity and quality. For this reason, random forest model is more appropriate for predict water qualities than other algorithms, which is classified into decision tree type algorithm. Also, it is expected that real time prediction by artificial intelligence models can play role of the stable operation of residual chlorine in water treatment plant including pre-chlorination process.
The object of this study is to develop an operating time prediction model for expressways using toll collection data. A Prediction model based on modular neural network model was developed and tested using real data. Two toll collection system(TCS) data set. Seoul-Suwon section for short range and Seoul-Daejeon section for long range, in Kyongbu expressway line were collected and analyzed. A time series analysis on TCS data indicated that operating times on both ranges are in reasonable prediction ranges. It was also found that prediction for the long section was more complex than that for the short section. However, a long term prediction for the short section turned out to be more difficult than that for the long section because of the higher sensitivity to initial condition. An application of the suggested model produced accurate prediction time. The features of suggested prediction model are in the requirement of minimum (3) input layers and in the ability of stable operating time prediction.
Spatial-Stochastic Neural Networks Model(SSNNM) is used to estimate long-term streamflow in the parallel reservoir groups. SSNNM employs two kinds of backpropagation algorithms, based on LMBP and BFGS-QNBP separately. SSNNM has three layers, input, hidden, and output layer, in the structure and network configuration consists of 8-8-2 nodes one by one. Nodes in input layer are composed of streamflow, precipitation, pan evaporation, and temperature with the monthly average values collected from Andong and Imha reservoir. But some temporal differences apparently exist in their time series. For the SSNNM training procedure, the training sets in input layer are generated by the PARMA(1,1) stochastic model and they covers insufficient time series. Generated data series are used to train SSNNM and the model parameters, optimal connection weights and biases, are estimated during training procedure. They are applied to evaluate model validation using observed data sets. In this study, the new approaches give outstanding results by the comparison of statistical analysis and hydrographs in the model validation. SSNNM will help to manage and control water distribution and give basic data to develop long-term coupled operation system in parallel reservoir groups of the Upper Nakdong River.
Although the concept of "common sense" is often taken for granted, judging whether behavior or knowledge is common sense requires a complex series of mental processes. Additionally, different perceptions of common sense can lead to social conflicts. Thus, it is important to understand how we perceive common sense and make relevant judgments. The present study investigated the dynamics of neural representations underlying judgments of what common sense is. During functional magnetic resonance imaging, participants indicated the extent to which they thought that a given sentence corresponded to common sense under the given perspective. We incorporated two different decision contexts involving different cultural perspectives to account for social variability of the judgments, an important feature of common sense judgments apart from logical true/false judgments. Our findings demonstrated that common sense versus non-common sense perceptions involve the amygdala and a brain network for episodic memory recollection, including the hippocampus, angular gyrus, posterior cingulate cortex, and ventromedial prefrontal cortex, suggesting integrated affective, mnemonic, and social functioning in common sense processing. Furthermore, functional connectivity multivariate pattern analysis revealed that interactivity among the amygdala, angular gyrus, and parahippocampal cortex reflected representational features of common sense perception and not those of non-common sense perception. Our study demonstrated that the social memory network is exclusively involved in processing common sense and not non-common sense. These results suggest that intergroup exclusion and misunderstanding can be reduced by experiencing and encoding long-term social memories about behavioral norms and knowledge that act as common sense of the outgroup.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.7
no.4
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pp.103-110
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2018
Services that enhance user convenience by using various IoT devices are increasing with the development of Internet of Things(IoT) technology. Also, since the price of IoT sensors has become cheaper, companies providing services by collecting and utilizing data from various sensors are increasing. The smart IoT home system is a representative use case that improves the user convenience by using IoT devices. To improve user convenience of Smart IoT home system, this paper proposes a method for the control of related devices based on data analysis. Internal environment measurement data collected from IoT sensors, device control data collected from device control actuators, and user judgment data are learned to predict the current home state and control devices. Especially, differently from previous approaches, it uses deep neural network to analyze the data to determine the inner state of the home and provide information for maintaining the optimal inner environment. In the experiment, we compared the results of the long-term measured data with the inferred data and analyzed the discrimination performance of the proposed method.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.61
no.6
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pp.123-132
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2019
This study is to estimate the spatial soil moisture using Terra MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) satellite data and machine learning technique. Using the 3 years (2015~2017) data of MODIS 16 days composite NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and daily Land Surface Temperature (LST), ground measured precipitation and sunshine hour of KMA (Korea Meteorological Administration), the RDA (Rural Development Administration) 10 cm~30 cm average TDR (Time Domain Reflectometry) measured soil moisture at 78 locations was tested. For daily analysis, the missing values of MODIS LST by clouds were interpolated by conditional merging method using KMA surface temperature observation data, and the 16 days NDVI was linearly interpolated to 1 day interval. By applying the RNN-LSTM (Recurrent Neural Network-Long Short Term Memory) artificial neural network model, 70% of the total period was trained and the rest 30% period was verified. The results showed that the coefficient of determination ($R^2$), Root Mean Square Error (RMSE), and Nash-Sutcliffe Efficiency were 0.78, 2.76%, and 0.75 respectively. In average, the clay soil moisture was estimated well comparing with the other soil types of silt, loam, and sand. This is because the clay has the intrinsic physical property for having narrow range of soil moisture variation between field capacity and wilting point.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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