In this paper, we present a simple and fast supervised learning framework based on model predictive control so as to learn motion controllers for a physic-based character to track given example motions. The proposed framework is composed of two components: training data generation and offline learning. Given an example motion, the former component stochastically controls the character motion with an optimal controller while repeatedly updating the controller for tracking the example motion through model predictive control over a time window from the current state of the character to a near future state. The repeated update of the optimal controller and the stochastic control make it possible to effectively explore various states that the character may have while mimicking the example motion and collect useful training data for supervised learning. Once all the training data is generated, the latter component normalizes the data to remove the disparity for magnitude and units inherent in the data and trains an artificial neural network with a simple architecture for a controller. The experimental results for walking and running motions demonstrate how effectively and fast the proposed framework produces physics-based motion controllers.
Yoo, Hyung Ju;Lee, Seung Oh;Choi, Seo Hye;Park, Moon Hyung
Journal of Korean Society of Disaster and Security
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v.13
no.4
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pp.75-92
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2020
In most cases of the water balance analysis, the return flow ratio for each water supply was uniformly determined and applied, so it has been contained a problem that the volume of available water would be incorrectly calculated. Therefore, sewage and wastewater among the return water were focused in this study and the data-driven model was developed to forecast the outflow from the sewage treatment plant. The forecasting results of LSTM (Long Short-Term Memory), GRU (Gated Recurrent Units), and SVR (Support Vector Regression) models, which are mainly used for forecasting the time series data in most fields, were compared with the observed data to determine the optimal model parameters for forecasting outflow. As a result of applying the model, the root mean square error (RMSE) of the GRU model was smaller than those of the LSTM and SVR models, and the Nash-Sutcliffe coefficient (NSE) was higher than those of others. Thus, it was judged that the GRU model could be the optimal model for forecasting the outflow in sewage treatment plants. However, the forecasting outflow tends to be underestimated and overestimated in extreme sections. Therefore, the additional data for extreme events and reducing the minimum time unit of input data were necessary to enhance the accuracy of forecasting. If the water use of the target site was reviewed and the additional parameters that could reflect seasonal effects were considered, more accurate outflow could be forecasted to be ready for climate variability in near future. And it is expected to use as fundamental resources for establishing a reasonable river water management system based on the forecasting results.
In this study, the Artificial Neural Network (ANN) was used to mapping air temperature in Seoul. MODerate resolution Imaging Spectroradiomter (MODIS) data was used as auxiliary data for mapping. For the ANN network topology optimizing, scatterplots and statistical analysis were conducted, and input-data was classified and combined that highly correlated data which surface temperature, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), time (satellite observation time, Day of year), location (latitude, hardness), and data quality (cloudness). When machine learning was conducted only with data with a high correlation with air temperature, the average values of correlation coefficient (r) and Root Mean Squared Error (RMSE) were 0.967 and 2.708℃. In addition, the performance improved as other data were added, and when all data were utilized the average values of r and RMSE were 0.9840 and 1.883℃, which showed the best performance. In the Seoul air temperature map by the ANN model, the air temperature was appropriately calculated for each pixels topographic characteristics, and it will be possible to analyze the air temperature distribution in city-level and national-level by expanding research areas and diversifying satellite data.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.8
no.5
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pp.697-703
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2022
Due to the recent economic downturn caused by Covid-19 and the unstable international situation, many investors are choosing the derivatives market as a means of investment. However, the derivatives market has a greater risk than the stock market, and research on the market of market participants is insufficient. Recently, with the development of artificial intelligence, machine learning has been widely used in the derivatives market. In this paper, reinforcement learning, one of the machine learning techniques, is applied to analyze the scalping technique that trades futures in minutes. The data set consists of 21 attributes using the closing price, moving average line, and Bollinger band indicators of 1 minute and 3 minute data for 6 months by selecting 4 products among futures products traded at trading firm. In the experiment, DNN artificial neural network model and three reinforcement learning algorithms, namely, DQN (Deep Q-Network), A2C (Advantage Actor Critic), and A3C (Asynchronous A2C) were used, and they were trained and verified through learning data set and test data set. For scalping, the agent chooses one of the actions of buying and selling, and the ratio of the portfolio value according to the action result is rewarded. Experiment results show that the energy sector products such as Heating Oil and Crude Oil yield relatively high cumulative returns compared to the index sector products such as Mini Russell 2000 and Hang Seng Index.
The Journal of Korean Institute of Next Generation Computing
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v.13
no.4
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pp.29-39
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2017
Various electronic warfare situations drive the need to develop an integrated electronic warfare simulator that can perform electronic warfare modeling and simulation on radar threats. In this paper, we analyze the components of a simulation system to reversely model the radar threats that emit electromagnetic signals based on the parameters of the electronic information, and propose a method to gradually maintain the reverse extrapolation model of RF threats. In the experiment, we will evaluate the effectiveness of the incremental model update and also assess the integration method of reverse extrapolation models. The individual model of RF threats are constructed by using decision tree, naive Bayesian classifier, artificial neural network, and clustering algorithms through Euclidean distance and cosine similarity measurement, respectively. Experimental results show that the accuracy of reverse extrapolation models improves, while the size of the threat sample increases. In addition, we use voting, weighted voting, and the Dempster-Shafer algorithm to integrate the results of the five different models of RF threats. As a result, the final decision of reverse extrapolation through the Dempster-Shafer algorithm shows the best performance in its accuracy.
Kim, Kwang Soo;Yoo, Byoung Hyun;Hyun, Shinwoo;Kang, DaeGyoon
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.21
no.3
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pp.175-186
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2019
Efforts have been made to introduce the climate smart agriculture (CSA) for adaptation to future climate conditions, which would require collection and management of site specific meteorological data. The objectives of this study were to identify requirements for construction of agricultural meteorology information service system (AMISS) using technologies that lead to the fourth industrial revolution, e.g., internet of things (IoT), artificial intelligence, and cloud computing. The IoT sensors that require low cost and low operating current would be useful to organize wireless sensor network (WSN) for collection and analysis of weather measurement data, which would help assessment of productivity for an agricultural ecosystem. It would be recommended to extend the spatial extent of the WSN to a rural community, which would benefit a greater number of farms. It is preferred to create the big data for agricultural meteorology in order to produce and evaluate the site specific data in rural areas. The digital climate map can be improved using artificial intelligence such as deep neural networks. Furthermore, cloud computing and fog computing would help reduce costs and enhance the user experience of the AMISS. In addition, it would be advantageous to combine environmental data and farm management data, e.g., price data for the produce of interest. It would also be needed to develop a mobile application whose user interface could meet the needs of stakeholders. These fourth industrial revolution technologies would facilitate the development of the AMISS and wide application of the CSA.
Park, Soyeon;Ahn, Myoung-Hwan;Li, Chenglei;Kim, Junwoo;Jeon, Hyungyun;Kim, Duk-jin
Korean Journal of Remote Sensing
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v.37
no.5_3
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pp.1475-1490
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2021
Detecting oil spill area using statistical characteristics of SAR images has limitations in that classification algorithm is complicated and is greatly affected by outliers. To overcome these limitations, studies using neural networks to classify oil spills are recently investigated. However, the studies to evaluate whether the performance of model shows a consistent detection performance for various oil spill cases were insufficient. Therefore, in this study, two CNNs (Convolutional Neural Networks) with basic structures(Simple CNN and U-net) were used to discover whether there is a difference in detection performance according to the structure of CNN and distribution characteristics of oil spill. As a result, through the method proposed in this study, the Simple CNN with contracting path only detected oil spill with an F1 score of 86.24% and U-net, which has both contracting and expansive path showed an F1 score of 91.44%. Both models successfully detected oil spills, but detection performance of the U-net was higher than Simple CNN. Additionally, in order to compare the accuracy of models according to various oil spill cases, the cases were classified into four different categories according to the spatial distribution characteristics of the oil spill (presence of land near the oil spill area) and the clarity of border between oil and seawater. The Simple CNN had F1 score values of 85.71%, 87.43%, 86.50%, and 85.86% for each category, showing the maximum difference of 1.71%. In the case of U-net, the values for each category were 89.77%, 92.27%, 92.59%, and 92.66%, with the maximum difference of 2.90%. Such results indicate that neither model showed significant differences in detection performance by the characteristics of oil spill distribution. However, the difference in detection tendency was caused by the difference in the model structure and the oil spill distribution characteristics. In all four oil spill categories, the Simple CNN showed a tendency to overestimate the oil spill area and the U-net showed a tendency to underestimate it. These tendencies were emphasized when the border between oil and seawater was unclear.
In order to reduce disaster damage by localized heavy rains, floods, and urban inundation, it is important to know in advance whether natural disasters occur. Currently, heavy rain watch and heavy rain warning by the criteria of the Korea Meteorological Administration are being issued in Korea. However, since this one criterion is applied to the whole country, we can not clearly recognize heavy rain damage for a specific region in advance. Therefore, in this paper, we tried to reset the current criteria for a special weather report which considers the regional characteristics and to predict the damage caused by rainfall after 1 hour. The study area was selected as Gyeonggi-province, where has more frequent heavy rain damage than other regions. Then, the rainfall inducing disaster or hazard-triggering rainfall was set by utilizing hourly rainfall and heavy rain damage data, considering the local characteristics. The heavy rain damage prediction model was developed by a decision tree model and a random forest model, which are machine learning technique and by rainfall inducing disaster and rainfall data. In addition, long short-term memory and deep neural network models were used for predicting rainfall after 1 hour. The predicted rainfall by a developed prediction model was applied to the trained classification model and we predicted whether the rain damage after 1 hour will be occurred or not and we called this as 1ST-Model. The 1ST-Model can be used for preventing and preparing heavy rain disaster and it is judged to be of great contribution in reducing damage caused by heavy rain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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