Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.11
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pp.310-318
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2018
Recently, the importance of big data analysis is increasing as a large amount of data is generated by various devices connected to the Internet with the advent of Internet of Things (IoT). Especially, it is necessary to analyze various large-scale IoT streaming sensor data generated in real time and provide various services through new meaningful prediction. This paper proposes a real-time indoor PM10 concentration prediction LSTM model based on streaming data generated from IoT sensor using AWS. We also construct a real-time indoor PM10 concentration prediction service based on the proposed model. Data used in the paper is streaming data collected from the PM10 IoT sensor for 24 hours. This time series data is converted into sequence data consisting of 30 consecutive values from time series data for use as input data of LSTM. The LSTM model is learned through a sliding window process of moving to the immediately adjacent dataset. In order to improve the performance of the model, incremental learning method is applied to the streaming data collected every 24 hours. The linear regression and recurrent neural networks (RNN) models are compared to evaluate the performance of LSTM model. Experimental results show that the proposed LSTM prediction model has 700% improvement over linear regression and 140% improvement over RNN model for its performance level.
Gorantla, Vasavi R.;Bond, Vernon Jr.;Dorsey, James;Tedesco, Sarah;Kaur, Tanisha;Simpson, Matthew;Pemminati, Sudhakar;Millis, Richard M.
Journal of Pharmacopuncture
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v.22
no.3
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pp.166-170
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2019
Objectives: Attentional and memory functions are important aspects of neural plasticity that, theoretically, should be amenable to pharmacopuncture treatments. A previous study from our laboratory suggested that quantitative electroencephalographic (qEEG) measurements of theta/beta ratio (TBR), an index of attentional control, may be indicative of academic performance in a first-semester medical school course. The present study expands our prior report by extracting and analyzing data on frontal theta and beta asymmetries. We test the hypothesis that the amount of frontal theta and beta asymmetries (fTA, fBA), are correlated with TBR and academic performance, thereby providing novel targets for pharmacopuncture treatments to improve cognitive performance. Methods: Ten healthy male volunteers were subjected to 5-10 min of qEEG measurements under eyes-closed conditions. The qEEG measurements were performed 3 days before each of first two block examinations in anatomy-physiology, separated by five weeks. Amplitudes of the theta and beta waveforms, expressed in ${\mu}V$, were used to compute TBR, fTA and fBA. Significance of changes in theta and beta EEG wave amplitude was assessed by ANOVA with post-hoc t-testing. Correlations between TBR, fTA, fBA and the raw examination scores were evaluated by Pearson's product-moment coefficients and linear regression analysis. Results: fTA and fBA were found to be negatively correlated with TBR (P<0.03, P<0.05, respectively) and were positively correlated with the second examination score (P<0.03, P=0.1, respectively). Conclusion: Smaller fTA and fBA were associated with lower academic performance in the second of two first-semester medical school anatomy-physiology block examination. Future studies should determine whether these qEEG metrics are useful for monitoring changes associated with the brain's cognitive adaptations to academic challenges, for predicting academic performance and for targeting phamacopuncture treatments to improve cognitive performance.
An accurate prediction of emotion is a very important issue for the sake of patient-centered medical device development and emotion-related psychology fields. Although there have been many studies on emotion prediction, no studies have applied the heart rate variability and neuro-fuzzy approach to emotion prediction. We propose ANFEP(Adaptive Neuro Fuzzy System for Emotion Prediction) HRV. The ANFEP bases its core functions on an ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) which integrates neural networks with fuzzy systems as a vehicle for training predictive models. To prove the proposed model, 50 participants were invited to join the experiment and Heart rate variability was obtained and used to input the ANFEP model. The ANFEP model with STDRR and RMSSD as inputs and two membership functions per input variable showed the best results. The result out of applying the ANFEP to the HRV metrics proved to be significantly robust when compared with benchmarking methods like linear regression, support vector regression, neural network, and random forest. The results show that reliable prediction of emotion is possible with less input and it is necessary to develop a more accurate and reliable emotion recognition system.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.2
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pp.651-658
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2021
Because bolts with anti-loosening coatings are used mainly for joining safety-related components in automobiles, accurate automatic screening of these coatings is essential to detect defects efficiently. The performance of the convolutional neural network (CNN) used in a previous study [Identification of bolt coating defects using CNN and Grad-CAM] increased with increasing number of data for the analysis of image patterns and characteristics. On the other hand, obtaining the necessary amount of data for coated bolts is difficult, making training time-consuming. In this paper, resorting to the same VGG16 model as in a previous study, transfer learning was applied to decrease the training time and achieve the same or better accuracy with fewer data. The classifier was trained, considering the number of training data for this study and its similarity with ImageNet data. In conjunction with the fully connected layer, the highest accuracy was achieved (95%). To enhance the performance further, the last convolution layer and the classifier were fine-tuned, which resulted in a 2% increase in accuracy (97%). This shows that the learning time can be reduced by transfer learning and fine-tuning while maintaining a high screening accuracy.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.11
no.4
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pp.169-178
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2022
Morphemes are most primitive units in a language that lose their original meaning when segmented into smaller parts. In Korean, a sentence is a sequence of eojeols (words) separated by spaces. Each eojeol comprises one or more morphemes. Korean morphological analysis (KMA) is to divide eojeols in a given Korean sentence into morpheme units. It also includes assigning appropriate part-of-speech(POS) tags to the resulting morphemes. KMA is one of the most important tasks in Korean natural language processing (NLP). Improving the performance of KMA is closely related to increasing performance of Korean NLP tasks. Recent research on KMA has begun to adopt the approach of machine translation (MT) models. MT is to convert a sequence (sentence) of units of one domain into a sequence (sentence) of units of another domain. Neural machine translation (NMT) stands for the approaches of MT that exploit neural network models. From a perspective of MT, KMA is to transform an input sequence of units belonging to the eojeol domain into a sequence of units in the morpheme domain. In this paper, we propose a deep learning model for KMA. The backbone of our model is based on the BERT-fused model which was shown to achieve high performance on NMT. The BERT-fused model utilizes Transformer, a representative model employed by NMT, and BERT which is a language representation model that has enabled a significant advance in NLP. The experimental results show that our model achieves 98.24 F1-Score.
Kim, Hoejung;Jeon, Yejin;Yi, Seunghyun;Kwon, Ohbyung
Journal of Intelligence and Information Systems
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v.28
no.2
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pp.263-278
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2022
With the recent advent of IoT technology, automatic pet feeders are being distributed so that owners can feed their companion animals while they are out. However, due to behaviors of pets, the method of measuring weight, which is important in automatic feeding, can be easily damaged and broken when using the scale. The 3D camera method has disadvantages due to its cost, and the 2D camera method has relatively poor accuracy when compared to 3D camera method. Hence, the purpose of this study is to propose a deep learning approach that can accurately estimate weight while simply using a 2D camera. For this, various convolutional neural networks were used, and among them, the ResNet101-based model showed the best performance: an average absolute error of 3.06 grams and an average absolute ratio error of 3.40%, which could be used commercially in terms of technical and financial viability. The result of this study can be useful for the practitioners to predict the weight of a standardized object such as feed only through an easy 2D image.
Synthetic Aperture Radar (SAR) is considered to be suitable for near real-time inundation monitoring. The distinctly different intensity between water and land makes it adequate for waterbody detection, but the intrinsic speckle noise and variable intensity of SAR images decrease the accuracy of waterbody detection. In this study, we suggest two modules, named 'morphology module' and 'edge-enhanced module', which are the combinations of pooling layers and convolutional layers, improving the accuracy of waterbody detection. The morphology module is composed of min-pooling layers and max-pooling layers, which shows the effect of morphological transformation. The edge-enhanced module is composed of convolution layers, which has the fixed weights of the traditional edge detection algorithm. After comparing the accuracy of various versions of each module for U-Net, we found that the optimal combination is the case that the morphology module of min-pooling and successive layers of min-pooling and max-pooling, and the edge-enhanced module of Scharr filter were the inputs of conv9. This morphologic and edge-enhanced U-Net improved the F1-score by 9.81% than the original U-Net. Qualitative inspection showed that our model has capability of detecting small-sized waterbody and detailed edge of water, which are the distinct advancement of the model presented in this research, compared to the original U-Net.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.14
no.2
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pp.128-133
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2021
Currently, autonomous vehicle markets are commercializing a third-level autonomous vehicle, but there is a possibility that an accident may occur even during fully autonomous driving due to stability issues. In fact, autonomous vehicles have recorded 81 accidents. This is because, unlike level 3, autonomous vehicles after level 4 have to judge and respond to emergency situations by themselves. Therefore, this paper proposes a vehicle crisis detection system(VCDS) that collects and stores information outside the vehicle through CNN, and uses the stored information and vehicle sensor data to output the crisis situation of the vehicle as a number between 0 and 1. The VCDS consists of two modules. The vehicle external situation collection module collects surrounding vehicle and pedestrian data using a CNN-based neural network model. The vehicle crisis situation determination module detects a crisis situation in the vehicle by using the output of the vehicle external situation collection module and the vehicle internal sensor data. As a result of the experiment, the average operation time of VESCM was 55ms, R-CNN was 74ms, and CNN was 101ms. In particular, R-CNN shows similar computation time to VESCM when the number of pedestrians is small, but it takes more computation time than VESCM as the number of pedestrians increases. On average, VESCM had 25.68% faster computation time than R-CNN and 45.54% faster than CNN, and the accuracy of all three models did not decrease below 80% and showed high accuracy.
The variation of utterance lengths is a representative factor that can degrade the performance of speaker verification systems. To handle this issue, previous studies had attempted to extract speaker features from various branches or to use convolution layers with different receptive fields. Combining the advantages of the previous two approaches for variable-length input, this paper proposes integrated receptive field diversification that extracts speaker features through more diverse receptive field. The proposed method processes the input features by convolutional layers with different receptive fields at multiple time-axis branches, and extracts speaker embedding by dynamically aggregating the processed features according to the lengths of input utterances. The deep neural networks in this study were trained on the VoxCeleb2 dataset and tested on the VoxCeleb1 evaluation dataset that divided into 1 s, 2 s, 5 s, and full-length. Experimental results demonstrated that the proposed method reduces the equal error rate by 19.7 % compared to the baseline.
This study aimed to learn and evaluate the effectiveness of VGGNet in the detection of pulmonary emphysema using low-dose chest computed tomography images. In total, 8000 images with normal findings and 3189 images showing pulmonary emphysema were used. Furthermore, 60%, 24%, and 16% of the normal and emphysema data were randomly assigned to training, validation, and test datasets, respectively, in model learning. VGG16 and VGG19 were used for learning, and the accuracy, loss, confusion matrix, precision, recall, specificity, and F1-score were evaluated. The accuracy and loss for pulmonary emphysema detection of the low-dose chest CT test dataset were 92.35% and 0.21% for VGG16 and 95.88% and 0.09% for VGG19, respectively. The precision, recall, and specificity were 91.60%, 98.36%, and 77.08% for VGG16 and 96.55%, 97.39%, and 92.72% for VGG19, respectively. The F1-scores were 94.86% and 96.97% for VGG16 and VGG19, respectively. Through the above evaluation index, VGG19 is judged to be more useful in detecting pulmonary emphysema. The findings of this study would be useful as basic data for the research on pulmonary emphysema detection models using VGGNet and artificial neural networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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