KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.8
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pp.2993-3010
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2021
The job shop scheduling problem (JSSP) plays a critical role in smart manufacturing, an effective JSSP scheduler could save time cost and increase productivity. Conventional methods are very time-consumption and cannot deal with complicated JSSP instances as it uses one optimal algorithm to solve JSSP. This paper proposes an effective scheduler based on deep learning technology named self-supervised long-short term memory (SS-LSTM) to handle complex JSSP accurately. First, using the optimal method to generate sufficient training samples in small-scale JSSP. SS-LSTM is then applied to extract rich feature representations from generated training samples and decide the next action. In the proposed SS-LSTM, two channels are employed to reflect the full production statues. Specifically, the detailed-level channel records 18 detailed product information while the system-level channel reflects the type of whole system states identified by the k-means algorithm. Moreover, adopting a self-supervised mechanism with LSTM autoencoder to keep high feature extraction capacity simultaneously ensuring the reliable feature representative ability. The authors implemented, trained, and compared the proposed method with the other leading learning-based methods on some complicated JSSP instances. The experimental results have confirmed the effectiveness and priority of the proposed method for solving complex JSSP instances in terms of make-span.
Knowledge of minimum horizontal stress (Shmin) is a significant step in determining full stress tensor. It provides crucial information for the production of sand, hydraulic fracturing, determination of safe mud weight window, reservoir production behavior, and wellbore stability. Calculating the Shmin using indirect methods has been proved to be awkward because a lot of data are required in all of these models. Also, direct techniques such as hydraulic fracturing are costly and time-consuming. To figure these problems out, this work aims to apply the long-short-term memory (LSTM) algorithm to Shmin time-series prediction. 13956 datasets obtained from an oil well logging operation were applied in the models. 80% of the data were used for training, and 20% of the data were used for testing. In order to achieve the maximum accuracy of the LSTM model, its hyper-parameters were optimized significantly. Through different statistical indices, the LSTM model's performance was compared with with other machine learning methods. Finally, the optimized LSTM model was recommended for Shmin prediction in the well logging operation.
Edward Dwijayanto Cahyadi;Hans Nathaniel Hadi Soesilo;Mi-Hwa Song
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.10
no.1
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pp.617-623
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2024
Identifying emotions through speech poses a significant challenge due to the complex relationship between language and emotions. Our paper aims to take on this challenge by employing feature engineering to identify emotions in speech through a multimodal classification task involving both speech and text data. We evaluated two classifiers-Convolutional Neural Networks (CNN) and Long Short-Term Memory (LSTM)-both integrated with a BERT-based pre-trained model. Our assessment covers various performance metrics (accuracy, F-score, precision, and recall) across different experimental setups). The findings highlight the impressive proficiency of two models in accurately discerning emotions from both text and speech data.
Flood prediction is an important issue to prevent damages by flood inundation caused by increasing high-intensity rainfall with climate change. In recent years, machine learning algorithms have been receiving attention in many scientific fields including hydrology, water resources, natural hazards, etc. The performance of a machine learning algorithm was investigated to predict the water elevation of a river in this study. The aim of this study was to develop a new method for securing a large enough lead time for flood defenses by predicting river water elevation using the a long- short-term memory (LSTM) technique. The water elevation data at the Oisong gauging station were selected to evaluate its applicability. The test data were the water elevation data measured by K-water from 15 February 2013 to 26 August 2018, approximately 5 years 6 months, at 1 hour intervals. To investigate the predictability of the data in terms of the data characteristics and the lead time of the prediction data, the data were divided into the same interval data (group-A) and time average data (group-B) set. Next, the predictability was evaluated by constructing a total of 36 cases. Based on the results, group-A had a more stable water elevation prediction skill compared to group-B with a lead time from 1 to 6 h. Thus, the LSTM technique using only measured water elevation data can be used for securing the appropriate lead time for flood defense in a river.
Seo, Jaehong;Park, Junsung;Yoo, Joonwoo;Park, Heejun
Journal of Korean Society for Quality Management
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v.49
no.4
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pp.581-594
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2021
Purpose: The purpose of this study is to compare machine learning models for anomaly detection of mechanical facility equipment and suggest an anomaly detection system for mechanical facility equipment in subway stations. It helps to predict failures and plan the maintenance of facility. Ultimately it aims to improve the quality of facility equipment. Methods: The data collected from Daejeon Metropolitan Rapid Transit Corporation was used in this experiment. The experiment was performed using Python, Scikit-learn, tensorflow 2.0 for preprocessing and machine learning. Also it was conducted in two failure states of the equipment. We compared and analyzed five unsupervised machine learning models focused on model Long Short-Term Memory Variational Autoencoder(LSTM-VAE). Results: In both experiments, change in vibration and current data was observed when there is a defect. When the rotating body failure was happened, the magnitude of vibration has increased but current has decreased. In situation of axis alignment failure, both of vibration and current have increased. In addition, model LSTM-VAE showed superior accuracy than the other four base-line models. Conclusion: According to the results, model LSTM-VAE showed outstanding performance with more than 97% of accuracy in the experiments. Thus, the quality of mechanical facility equipment will be improved if the proposed anomaly detection system is established with this model used.
Jung, Ho Cheul;Sun, Young Ghyu;Lee, Donggu;Kim, Soo Hyun;Hwang, Yu Min;Sim, Issac;Oh, Sang Keun;Song, Seung-Ho;Kim, Jin Young
Journal of IKEEE
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v.23
no.1
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pp.134-142
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2019
As the development of internet of energy (IoE) technologies and spread of various electronic devices have diversified patterns of energy consumption, the reliability of demand prediction has decreased, causing problems in optimization of power generation and stabilization of power supply. In this study, we propose a deep learning method, 1-Dimention-Convolution and Bidirectional Long Short-Term Memory (1D-ConvBLSTM), that combines a convolution neural network (CNN) and a Bidirectional Long Short-Term Memory(BLSTM) for highly reliable demand forecasting by effectively extracting the energy consumption pattern. In experimental results, the demand is predicted with the proposed deep learning method for various number of learning iterations and feature maps, and it is verified that the test data is predicted with a small number of iterations.
The machine learning algorithm has been widely used in water-related fields such as water resources, water management, hydrology, atmospheric science, water quality, water level prediction, weather forecasting, water discharge prediction, water quality forecasting, etc. However, water quality prediction studies based on the machine learning algorithm are limited compared to other water-related applications because of the limited water quality data. Most of the previous water quality prediction studies have predicted monthly water quality, which is useful information but not enough from a practical aspect. In this study, we predicted the dissolved oxygen (DO) using recurrent neural network with long short-term memory model recurrent neural network long-short term memory (RNN-LSTM) algorithms with hourly- and daily-datasets. Bugok Bridge in Oncheoncheon, located in Busan, where the data was collected in real time, was selected as the target for the DO prediction. The 10-month (temperature, wind speed, and relative humidity) data were used as time prediction inputs, and the 5-year (temperature, wind speed, relative humidity, and rainfall) data were used as the daily forecast inputs. Missing data were filled by linear interpolation. The prediction model was coded based on TensorFlow, an open-source library developed by Google. The performance of the RNN-LSTM algorithm for the hourly- or daily-based water quality prediction was tested and analyzed. Research results showed that the hourly data for the water quality is useful for machine learning, and the RNN-LSTM algorithm has potential to be used for hourly- or daily-based water quality forecasting.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.11
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pp.1649-1654
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2021
In this paper, we introduce a regularization of long short-term memory (LSTM) based fall detection system using TensorFlow that can detect falls that can occur in the elderly. Fall detection uses data from a 3-axis acceleration sensor attached to the body of an elderly person and learns about a total of 7 behavior patterns, each of which is a pattern that occurs in daily life, and the remaining 3 are patterns for falls. During training, a normalization process is performed to effectively reduce the loss function, and the normalization performs a maximum-minimum normalization for data and a L2 regularization for the loss function. The optimal regularization conditions of LSTM using several falling parameters obtained from the 3-axis accelerometer is explained. When normalization and regularization rate λ for sum vector magnitude (SVM) are 127 and 0.00015, respectively, the best sensitivity, specificity, and accuracy are 98.4, 94.8, and 96.9%, respectively.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.3
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pp.177-186
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2023
Hyperspectral imaging technology is one of the most efficient and fast-growing technologies in recent years. Hyperspectral image (HSI) comprises contiguous spectral bands for every pixel that is used to detect the object with significant accuracy and details. HSI contains high dimensionality of spectral information which is not easy to classify every pixel. To confront the problem, we propose a novel RGB channel Assimilation for classification methods. The color features are extracted by using chromaticity computation. Additionally, this work discusses the classification of hyperspectral image based on Domain Transform Interpolated Convolution Filter (DTICF) and 3D-CNN with Bi-directional-Long Short Term Memory (Bi-LSTM). There are three steps for the proposed techniques: First, HSI data is converted to RGB images with spatial features. Before using the DTICF, the RGB images of HSI and patch of the input image from raw HSI are integrated. Afterward, the pair features of spectral and spatial are excerpted using DTICF from integrated HSI. Those obtained spatial and spectral features are finally given into the designed 3D-CNN with Bi-LSTM framework. In the second step, the excerpted color features are classified by 2D-CNN. The probabilistic classification map of 3D-CNN-Bi-LSTM, and 2D-CNN are fused. In the last step, additionally, Markov Random Field (MRF) is utilized for improving the fused probabilistic classification map efficiently. Based on the experimental results, two different hyperspectral images prove that novel RGB channel assimilation of DTICF-3D-CNN-Bi-LSTM approach is more important and provides good classification results compared to other classification approaches.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.5
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pp.505-511
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2023
In the present study, a deep learning model was established to predict the motion response of small fishing vessels. Hydrodynamic performances were evaluated for two small fishing vessels for the dataset of deep learning model. The deep learning model of the Long Short-Term Memory (LSTM) which is one of the recurrent neural network was utilized. The input data of LSTM model consisted of time series of six(6) degrees of freedom motions and wave height and the output label was selected as the time series data of six(6) degrees of freedom motions. The hyperparameter and input window length studies were performed to optimize LSTM model. The time series motion response according to different wave direction was predicted by establised LSTM. The predicted time series motion response showed good overall agreement with the analysis results. As the length of the time series increased, differences between the predicted values and analysis results were increased, which is due to the reduced influence of long-term data in the training process. The overall error of the predicted data indicated that more than 85% of the data showed an error within 10%. The established LSTM model is expected to be utilized in monitoring and alarm systems for small fishing vessels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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