Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2021.06a
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pp.246-246
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2021
본 연구는 강우 발생시 유량을 추정하는 것에 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 선행연구의 모형 개발방법론에서 벗어나 딥러닝 알고리즘 중 하나인 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 유량을 추정하였다. 합성곱 신경망은 일반적으로 분류 문제 (classification)을 해결하기 위한 목적으로 개발되었기 때문에 불특정 연속변수인 유량을 모의하기에는 적합하지 않다. 이를 위해 본 연구에서는 합성곱 신경망의 완전 연결층 (Fully connected layer)를 개선하여 연속변수를 모의할 수 있도록 개선하였다. 대부분 합성곱 신경망은 RGB (red, green, blue) 사진 (photograph)을 이용하여 해당 사진이 나타내는 것을 예측하는 목적으로 사용하지만, 본 연구의 경우 일반 RGB 사진을 이용하여 유출량을 예측하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는 수문학적 이미지는 입력자료로 활용했다. 합성곱 신경망의 구조는 Convolution Layer와 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 이후 Flatten Layer, 2개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 다시 1개의 Dense Layer가 이어지는 구조로 설계하였다. 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 분류모형에 이용되는 softmax 또는 sigmoid 함수를 대신하여 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 이와 함께 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)를 이용하였으며, 모형의 학습 평가 및 검정을 판단하기 위해 MSE 및 MAE를 사용했다. 또한, 모형평가는 NSE와 RMSE를 이용하였다. 그 결과, 모형의 학습 평가에 대한 MSE는 11.629.8 m3/s에서 118.6 m3/s로, MAE는 25.4 m3/s에서 4.7 m3/s로 감소하였으며, 모형의 검정에 대한 MSE는 1,997.9 m3/s에서 527.9 m3/s로, MAE는 21.5 m3/s에서 9.4 m3/s로 감소한 것으로 나타났다. 또한, 모형평가를 위한 NSE는 0.7, RMSE는 27.0 m3/s로 나타나, 본 연구의 모형은 양호(moderate)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구를 통해 제시된 방법론에 기반을 두어 CNN 모형 구조의 확장과 수문학적 이미지의 개선 또는 새로운 이미지 개발 등을 추진할 경우 모형의 예측 성능이 향상될 수 있는 여지가 있으며, 원격탐사 분야나, 위성 영상을 이용한 전 지구적 또는 광역 단위의 실시간 유량 모의 분야 등으로의 응용이 가능할 것으로 기대된다.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.11
no.4
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pp.373-385
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2009
A new indexing methodology so called KTH-index was developed to quantitatively evaluate a potential level for tunnel collapse hazard, which has been successfully applied to tunnel construction sites to date. In this study, an attempt is made to apply this methodology for validating an outcome of tunnel design by checking the variation of KTH-index along longitudinal tunnel section. In this KTH-index simulation, it is the most important to determine the input factors reasonably. The design factor and construction condition are set up based on the designed outcome. Uncertain ground conditions are arranged based on borehole test and electro-resistivity survey data. Two scenarios for ground conditions, best and worst scenarios, are set up. From this simulation, it is shown that this methodology could be successfully applied for providing quantitative validity of a tunnel design and also potential hazard factors which should be carefully monitored in construction stage. The hazard factors would affect sensitively the hazard level of the tunnel site under consideration.
Recently, interest in artificial intelligence has increased due to the development of artificial intelligence fields such as ChatGPT and self-driving cars. However, there are still many unknown elements in training process of artificial intelligence, so that optimizing the model requires more time and effort than it needs. Therefore, there is a need for a tool or methodology that can analyze the weight changes during the training process of artificial intelligence and help out understatnding those changes. In this research, I propose a visualization system which helps people to understand the accumulated weight changes. The system calculates the weights for each training period to accumulates weight changes and stores accumulated weight changes to plot them in 3D space. This research will allow us to explore different aspect of artificial intelligence learning process, such as understanding how the model get trained and providing us an indicator on which hyperparameters should be changed for better performance. These attempts are expected to explore better in artificial intelligence learning process that is still considered as unknown and contribute to the development and application of artificial intelligence models.
In this study, we estimated the concentration of chlorophyll-a (Chl-a) using hyperspectral water surface reflectance in an inland weir (Baekjae weir) and estuarine reservoir (Namyang Reservoir) for monitoring the occurrence of algae in freshwater in South Korea. The hyperspectral reflectance was measured by aircraft in Baekjae Weir (BJW) from 2016 to 2017, and a drone in Namyang Reservoir (NYR) from 2020 to 2021. The 30 reflectance bands (BJW: 400-530, 620-680, 710-730, 760-790 nm, NYR: 400-430, 655-680, 740-800 nm) that were highly related to Chl-a concentration were selected using permutation importance. Artificial neural network based Chl-a estimation model was developed using the selected reflectance in both water bodies. And the performance of the model was evaluated with the coefficient of determination (R2), the root mean square error (RMSE), and the mean absolute error (MAE). The performance evaluation results of the Chl-a estimation model for each watershed was R2: 0.63, 0.82, RMSE: 9.67, 6.99, and MAE: 11.25, 8.48, respectively. The developed Chl-a model of this study may be used as foundation tool for the optimal management of freshwater algal blooms in the future.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.12
no.5
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pp.217-228
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2023
Video instance segmentation is an intelligent visual task with high complexity because it not only requires object instance segmentation for each image frame constituting a video, but also requires accurate tracking of instances throughout the frame sequence of the video. In special, human instance segmentation in drama videos has an unique characteristic that requires accurate tracking of several main characters interacting in various places and times. Also, it is also characterized by a kind of the class imbalance problem because there is a significant difference between the frequency of main characters and that of supporting or auxiliary characters in drama videos. In this paper, we introduce a new human instance datatset called MHIS, which is built upon drama videos, Miseang, and then propose a novel video data augmentation method, CDVA, in order to overcome the data imbalance problem between character classes. Different from the previous video data augmentation methods, the proposed CDVA generates more realistic augmented videos by deciding the optimal location within the background clip for a target human instance to be inserted with taking rich spatio-temporal context embedded in videos into account. Therefore, the proposed augmentation method, CDVA, can improve the performance of a deep neural network model for video instance segmentation. Conducting both quantitative and qualitative experiments using the MHIS dataset, we prove the usefulness and effectiveness of the proposed video data augmentation method.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.10
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pp.67-76
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2023
Although deep learning models are making innovative achievements in the field of computer vision, the problem of vulnerability to adversarial examples continues to be raised. Adversarial examples are attack methods that inject fine noise into images to induce misclassification, which can pose a serious threat to the application of deep learning models in the real world. In this paper, we propose a model that detects adversarial examples using differences in predictive values between edge-learned classification models and underlying classification models. The simple process of extracting the edges of the objects and reflecting them in learning can increase the robustness of the classification model, and economical and efficient detection is possible by detecting adversarial examples through differences in predictions between models. In our experiments, the general model showed accuracy of {49.9%, 29.84%, 18.46%, 4.95%, 3.36%} for adversarial examples (eps={0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3}), whereas the Canny edge model showed accuracy of {82.58%, 65.96%, 46.71%, 24.94%, 13.41%} and other edge models showed a similar level of accuracy also, indicating that the edge model was more robust against adversarial examples. In addition, adversarial example detection using differences in predictions between models revealed detection rates of {85.47%, 84.64%, 91.44%, 95.47%, and 87.61%} for each epsilon-specific adversarial example. It is expected that this study will contribute to improving the reliability of deep learning models in related research and application industries such as medical, autonomous driving, security, and national defense.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.28
no.5
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pp.15-30
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2023
Recently, generative models based on the Transformer architecture, such as ChatGPT, have been gaining significant attention. The Transformer architecture has been applied to various neural network models, including Google's BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers) sentence generation model. In this paper, a method is proposed to create a text binary classification model for determining whether a comment on Korean movie review is positive or negative. To accomplish this, a pre-trained multilingual BERT sentence generation model is fine-tuned and transfer learned using a new Korean training dataset. To achieve this, a pre-trained BERT-Base model for multilingual sentence generation with 104 languages, 12 layers, 768 hidden, 12 attention heads, and 110M parameters is used. To change the pre-trained BERT-Base model into a text classification model, the input and output layers were fine-tuned, resulting in the creation of a new model with 178 million parameters. Using the fine-tuned model, with a maximum word count of 128, a batch size of 16, and 5 epochs, transfer learning is conducted with 10,000 training data and 5,000 testing data. A text sentiment binary classification model for Korean movie review with an accuracy of 0.9582, a loss of 0.1177, and an F1 score of 0.81 has been created. As a result of performing transfer learning with a dataset five times larger, a model with an accuracy of 0.9562, a loss of 0.1202, and an F1 score of 0.86 has been generated.
Eui Jung Kim;Won Joon Lee;Do Ha Jeong;Sung Mi Cho;Jung Hyun Chae
Human Ecology Research
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v.61
no.4
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pp.673-686
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2023
The purpose of this study was to identify home economics (HE) teachers' concerns about and perceptions of HE education using the latest technologies in the era of the 4th Industrial Revolution and to reveal whether they differ according to teachers' general background variables. The questionnaire survey method to measure HE teachers' concerns and perceptions of HE education using the latest technologies in the era of the 4th Industrial Revolution was conducted online using the Google Questionnaire from which 150 responses were received. The main results were as follows. Firstly, HE teachers scored an average of 3.46 out of 5 for the latest technology. Among these interests in the latest technology, interest in "augmented reality and virtual reality technologies" scored the highest at an average of 3.80, while interest in "neural network machine learning" (2.78) was low. HE teacher's concerns about HE education using the latest technologies in the era of the 4th Industrial Revolution were high, with an average score of 4.40. Among these concerns for the latest technology, "concern about the results of HE education using the latest technology" scored the highest at 4.53. HE teachers' anxiety about the latest teaching technology in the era of the 4th Industrial Revolution was moderate, averaging 3.05. The highest form of anxiety was "anxiety about the impact on the job" (4.03) and the lowest was fear of "the disappearance of the teacher's job" (2.50). HE teachers' innovation resistance to the latest teaching technology was low at 2.18. Expectations of the latest technology in HE classes in the era of the 4th Industrial Revolution averaged 3.85, slightly higher than the middle of 3.
Rural areas, which account for about 90% of the country's land area, are increasing in importance and value as a space that performs various public functions. However, facilities that adversely affect residents' lives, such as livestock facilities, factories, and solar panels, are being built indiscriminately near residential areas, damaging the rural environment and landscape and lowering the quality of residents' lives. In order to prevent disorderly development in rural areas and manage rural space in a planned manner, detection and monitoring of hazardous facilities in rural areas is necessary. Data can be acquired through satellite imagery, which can be acquired periodically and provide information on the entire region. Effective detection is possible by utilizing image-based deep learning techniques using convolutional neural networks. Therefore, U-Net model, which shows high performance in semantic segmentation, was used to classify potentially hazardous facilities in rural areas. In this study, KOMPSAT ortho-mosaic optical imagery provided by the Korea Aerospace Research Institute in 2020 with a spatial resolution of 0.7 meters was used, and AI training data for livestock facilities, factories, and solar panels were produced by hand for training and inference. After training with U-Net, pixel accuracy of 0.9739 and mean Intersection over Union (mIoU) of 0.7025 were achieved. The results of this study can be used for monitoring hazardous facilities in rural areas and are expected to be used as basis for rural planning.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.6
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pp.1143-1150
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2023
The global climate crisis and the implementation of low-carbon policies have led to a growing interest in renewable energy and a growing number of related industries. Among them, solar power is attracting attention as a representative eco-friendly energy that does not deplete and does not emit pollutants or greenhouse gases. As a result, the supplement of solar power facility is increasing all over the world. However, solar power is easily affected by the environment such as geography and weather, so accurate solar power forecast is important for stable operation and efficient management. However, it is very hard to predict the exact amount of solar power using statistical methods. In addition, the conventional prediction methods have focused on only short- or long-term prediction, which causes to take long time to obtain various prediction models with different prediction horizons. Therefore, this study utilizes a many-to-many structure of a recurrent neural network (RNN) to integrate short-term and long-term predictions of solar power generation. We compare various RNN-based very short- and long-term prediction methods for solar power in terms of MSE and R2 values.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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