Recently, The sea water temperature around Korean Peninsula is steadily increasing. Water temperature changes not only affect the fishing ecosystem, but also are closely related to military operations in the sea. The purpose of this study is to suggest which model is more suitable for the field of water temperature prediction by attempting short-term water temperature prediction through various prediction models based on deep learning technology. The data used for prediction are water temperature data from the East Sea (Goseong, Yangyang, Gangneung, and Yeongdeok) from 2016 to 2020, which were observed through marine observation by the National Fisheries Research Institute. In addition, we use Long Short-Term Memory (LSTM), Bidirectional LSTM, and Gated Recurrent Unit (GRU) techniques that show excellent performance in predicting time series data as models for prediction. While the previous study used only LSTM, in this study, the prediction accuracy of each technique and the performance time were compared by applying various techniques in addition to LSTM. As a result of the study, it was confirmed that Bidirectional LSTM and GRU techniques had the least error between actual and predicted values at all observation points based on 1 hour prediction, and GRU was the fastest in learning time. Through this, it was confirmed that a method using Bidirectional LSTM was required for water temperature prediction to improve accuracy while reducing prediction errors. In areas that require real-time prediction in addition to accuracy, such as anti-submarine operations, it is judged that the method of using the GRU technique will be more appropriate.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.3
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pp.528-550
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2024
Warehousing demand prediction is an essential part of the supply chain, providing a fundamental basis for product manufacturing, replenishment, warehouse planning, etc. Existing forecasting methods cannot produce accurate forecasts since warehouse demand is affected by external factors such as holidays and seasons. Some aspects, such as consumer psychology and producer reputation, are challenging to quantify. The data can fluctuate widely or do not show obvious trend cycles. We introduce a new model for warehouse demand prediction called MAGRU, which stands for Multi-layer Attention with GRU. In the model, firstly, we perform the embedding operation on the input sequence to quantify the external influences; after that, we implement an encoder using GRU and the attention mechanism. The hidden state of GRU captures essential time series. In the decoder, we use attention again to select the key hidden states among all-time slices as the data to be fed into the GRU network. Experimental results show that this model has higher accuracy than RNN, LSTM, GRU, Prophet, XGboost, and DARNN. Using mean absolute error (MAE) and symmetric mean absolute percentage error(SMAPE) to evaluate the experimental results, MAGRU's MAE, RMSE, and SMAPE decreased by 7.65%, 10.03%, and 8.87% over GRU-LSTM, the current best model for solving this type of problem.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2023.11a
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pp.287-288
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2023
우리 사회가 고령화시대로 접어들면서 낙상은 매우 심각한 사회문제가 되고 있으며 정확한 낙상 감지 기술의 수요도 늘고 있다. 본 연구는 웹 캠을 이용한 개선된 낙상감지 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 RGB 영상을 기반으로 스켈레톤 포즈 추출, 데이터 가공, GRU(Gated Recurrent Unit) 신경망 알고리즘을 적용한 낙상 감지 실험 및 감지 결과 분석의 과정이 포함된다.
In big-data environments wherein large amounts of text documents are produced daily, titles are very important clues that enable a prompt catching of the key ideas in documents; however, titles are absent for numerous document types such as blog articles and social-media messages. In this paper, a title-generation model for which sequence-to-sequence RNNs with attention and copying mechanisms are employed is proposed. For the proposed model, input sentences are encoded based on bi-directional GRU (gated recurrent unit) networks, and the title words are generated through a decoding of the encoded sentences with keywords that are automatically selected from the input sentences. Regarding the experiments with 93631 training-data documents and 500 test-data documents, the attention-mechanism performances are more effective (ROUGE-1: 0.1935, ROUGE-2: 0.0364, ROUGE-L: 0.1555) than those of the copying mechanism; in addition, the qualitative-evaluation radiative performance of the former is higher.
Kim, Jinwook;Kim, Kwanghyun;Seon, Joonho;Lee, Seongwoo;Kim, Soo-Hyun;Kim, Jin-Young
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.6
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pp.165-171
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2022
Human heart rate can be used to measure exercise intensity as an important indicator. If heart rate can be predicted, exercise can be performed more efficiently by regulating the intensity of exercise in advance. In this paper, a FitRec-based prediction model is proposed for estimating running heart rate for users. Endomondo data is utilized for training the proposed prediction model. The processing algorithms for time-series data, such as LSTM(long short term memory) and GRU(gated recurrent unit), are employed to compare their performance. On the basis of simulation results, it was demonstrated that the proposed model trained with running exercise performed better than the model trained with several cardiac exercises.
Sound Event Detection (SED) aims to identify not only sound category but also time interval for target sounds in an audio waveform. It is a critical technique in field of acoustic surveillance system and monitoring system. Recently, various models have introduced through Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events (DCASE) Task 4. This paper explored how to design optimal parameters of DenseNet based model, which has led to outstanding performance in other recognition system. In experiment, DenseRNN as an SED model consists of DensNet-BC and bi-directional Gated Recurrent Units (GRU). This model is trained with Mean teacher model. With an event-based f-score, evaluation is performed depending on parameters, related to model architecture as well as model training, under the assessment protocol of DCASE task4. Experimental result shows that the performance goes up and has been saturated to near the best. Also, DenseRNN would be trained more effectively without dropout technique.
The increased turbidity in rivers during flood events has various effects on water environmental management, including drinking water supply systems. Thus, prediction of turbid water is essential for water environmental management. Recently, various advanced machine learning algorithms have been increasingly used in water environmental management. Ensemble machine learning algorithms such as random forest (RF) and gradient boosting decision tree (GBDT) are some of the most popular machine learning algorithms used for water environmental management, along with deep learning algorithms such as recurrent neural networks. In this study GBDT, an ensemble machine learning algorithm, and gated recurrent unit (GRU), a recurrent neural networks algorithm, are used for model development to predict turbidity in a river. The observation frequencies of input data used for the model were 2, 4, 8, 24, 48, 120 and 168 h. The root-mean-square error-observations standard deviation ratio (RSR) of GRU and GBDT ranges between 0.182~0.766 and 0.400~0.683, respectively. Both models show similar prediction accuracy with RSR of 0.682 for GRU and 0.683 for GBDT. The GRU shows better prediction accuracy when the observation frequency is relatively short (i.e., 2, 4, and 8 h) where GBDT shows better prediction accuracy when the observation frequency is relatively long (i.e. 48, 120, 160 h). The results suggest that the characteristics of input data should be considered to develop an appropriate model to predict turbidity.
To address the issue of class imbalance in network traffic data, which affects the network intrusion detection performance, a combined framework using transformers is proposed. First, Tomek Links, SMOTE, and WGAN are used to preprocess the data to solve the class-imbalance problem. Second, the transformer is used to encode traffic data to extract the correlation between network traffic. Finally, a hybrid deep learning network model combining a bidirectional gated current unit and deep neural network is proposed, which is used to extract long-dependence features. A DNN is used to extract deep level features, and softmax is used to complete classification. Experiments were conducted on the NSLKDD, UNSWNB15, and CICIDS2017 datasets, and the detection accuracy rates of the proposed model were 99.72%, 84.86%, and 99.89% on three datasets, respectively. Compared with other relatively new deep-learning network models, it effectively improved the intrusion detection performance, thereby improving the communication security of network data.
In this paper, we propose a speech emotion recognition method using a deep neural network based on the attention mechanism. The proposed method consists of a combination of CNN (Convolution Neural Networks), GRU (Gated Recurrent Unit), DNN (Deep Neural Networks) and attention mechanism. The spectrogram of the speech signal contains characteristic patterns according to the emotion. Therefore, we modeled characteristic patterns according to the emotion by applying the tuned Gabor filters as convolutional filter of typical CNN. In addition, we applied the attention mechanism with CNN and FC (Fully-Connected) layer to obtain the attention weight by considering context information of extracted features and used it for emotion recognition. To verify the proposed method, we conducted emotion recognition experiments on six emotions. The experimental results show that the proposed method achieves higher performance in speech emotion recognition than the conventional methods.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2019.05a
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pp.156-156
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2019
In this study, a gated recurrent unit (GRU) network is constructed based on a deep neural network (DNN) with the aim of restoring the missing daily flow data in river basins. Lai Chau hydrological station is located upstream of the Da river basin (Vietnam) is selected as the target station for this study. Input data of the model are data on observed daily flow for 24 years from 1961 to 1984 (before Hoa Binh dam was built) at 5 hydrological stations, in which 4 gauge stations in the basin downstream and restoring - target station (Lai Chau). The total available data is divided into sections for different purposes. The data set of 23 years (1961-1983) was employed for training and validation purposes, with corresponding rates of 80% for training and 20% for validation respectively. Another data set of one year (1984) was used for the testing purpose to objectively verify the performance and accuracy of the model. Though only a modest amount of input data is required and furthermore the Lai Chau hydrological station is located upstream of the Da River, the calculated results based on the suggested model are in satisfactory agreement with observed data, the Nash - Sutcliffe efficiency (NSE) is higher than 95%. The finding of this study illustrated the outstanding performance of the GRU network model in recovering the missing flow data at Lai Chau station. As a result, DNN models, as well as GRU network models, have great potential for application within the field of hydrology and hydraulics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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