• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권12호
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• pp.357-362
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• 2023

교량은 중요한 교통 인프라지만 다양한 환경적 요인과 지속적인 교통 부하로 손상 및 균열을 겪게 되며, 이러한 요인들은 교량의 노후화를 가속화시킨다. 현재 건설한 지 오래된 교량이 많아지면서 안전성을 보장하고 노후화를 진단하기 위한 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 이미 교량에서는 실시간 또는 주기적으로 교량의 상태를 모니터링하기 위해 구조물 건전도 모니터링(SHM) 기술이 활용되고 있다. 이 기술과 함께 인공지능과 사물인터넷 기술을 활용한 지능형 교량 모니터링 기술 개발이 진행 중이다. 본 논문에서는 노후화된 교량의 유지관리를 위해 고속 푸리에 변환과 차원 축소 알고리즘을 활용한 교량 안전성을 예측 엣지 시스템 기법을 연구한다. 특히, 기존 연구와는 다르게 실제 교량에서 수집된 센서 데이터를 이용하여 데이터셋을 형성하고 교량의 안전성을 확인할 수 있는지 알아본다.

• 산업과 과학
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• 제2권4호
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• pp.11-16
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• 2023

지하철은 현대 도시의 교통 체계에서 중요한 역할을 하는 대중 교통 수단이다. 하지만, 갑작스런 고장 및 시스템 불통 등의 이유로 혼잡을 야기시키는 경우가 종종 발생하여 불편을 초래하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 지하철 시스템의 효율적 운영을 위해 머신러닝을 활용한 고장 예측 및 예방 연구를 진행하였다. UC Irvine의 MetroPT-3 데이터셋을 활용하고, 로지스틱 회귀를 이용하여 지하철 고장 예측 모델을 구축하였다. 모델은 0.991의 높은 정확도로 비고장 상태를 예측하나, 정밀도와 재현율은 상대적으로 낮아 고장 예측에 있어 오류 가능성을 시사하고 있다. ROC_AUC 값이 0.901로, 모델이 무작위 추측보다 뛰어난 분류를 할 수 있다. 구축한 모델은 지하철 시스템의 안정적인 운영 운영에 유용하나, 성능 개선을 위한 추가 연구가 필요하다고 생각한다. 따라서 학습 데이터가 많고 데이터의 정제가 잘 이루어진다면 고장 예측을 통해 사전 점검을 하여 예방할 수 있다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제12권12호
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• pp.525-534
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• 2023

가스 누출 감지 시스템은 가스의 폭발성과 독성으로 인한 인명 피해를 최소화할 핵심적인 장치이다. 누출 감지 시스템은 대부분 단일 센서를 활용한 방식으로, 가스 센서나 열화상 카메라를 통한 검출 방식으로 진행되고 있다. 이러한 단일 센서 활용의 가스 누출감지 시스템 성능을 고도화하기 위하여, 본 연구에서는 가스 센서와 열화상 이미지 데이터에 멀티모달형 딥러닝을 적용한 연구를 소개한다. 멀티모달 공인 데이터셋인 MultimodalGasData를 통해 기존 논문과의 성능을 비교하였고, 가스 센서와 열화상 카메라의 단일모달 모델을 기반하여 네 가지 멀티모달 모델을 설계 및 학습하였다. 이를 통해 가스 센서와 열화상 카메라는 각각 1D CNN, GasNet 모델이 96.3%와 96.4%의 가장 높은 성능을 보였다. 앞선 두 단일모달 모델을 기반한 Early Fusion 형식의 멀티모달 모델 성능은 99.3%로 가장 높았으며, 또한 기존 논문의 멀티모달 모델 대비 3.3% 높았다. 본 연구의 높은 신뢰성을 갖춘 가스 누출 감지 시스템을 통해 가스 누출로 인한 추가적인 피해가 최소화되길 기대한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.369-377
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• 2023

산업 제조 분야에서 품질 관리는 불량률을 최소화하는 핵심 요소로, 미흡한 관리는 추가적인 비용 발생과 생산 지연을 야기할 수 있다. 본 연구는 제조품의 텍스쳐 결함 감지의 중요성을 중심으로, 보다 정밀한 결함 감지 방법을 제시한다. DFR(Deep Feature Reconstruction) 모델은 특징맵의 조합 및 재구성을 통한 접근법을 채택하였지만, 그 방식에는 한계가 있었다. 이에 따라, 우리는 제한점을 극복하기 위해 통계적 방법론을 활용한 새로운 손실 함수와 스킵 연결구조를 통합하고 파라미터 튜닝을 진행하였다. 이 개선된 모델을 MVTec-AD 데이터세트의 텍스쳐 카테고리에 적용한 결과, 기존 방식보다 2.3% 높은 결함 분할 AUC를 기록하였고, 전체적인 결함 감지 성능도 향상되었다. 이 결과는 제안하는 방법이 특징맵 조합의 재건축을 통한 결함 탐지에 있어서 중요한 기여함을 입증한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제34권3호
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• pp.403-416
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• 2024

악성코드는 금전적인 목적에 의하여 서비스의 한 형태로 블랙마켓에 판매되고 있다. 판매에 따른 수요가 증가함에 따라 악성코드를 통한 공격이 확장되었다. 이에 대응하기 위해 인공지능을 활용한 탐지 및 분류 연구들이 등장하였지만, 공격자들은 분석을 방지하고자 다양한 안티 분석기술을 악성코드에 적용하고 있다. 본 논문에서는 안티 분석 기술이 적용된 악성코드들로부터 데이터셋을 확보하기 위해 하이브리드형 바이너리 분석 프레임워크 Malware Analysis with Dynamic Extraction(MADE)을 제안한다. MADE 프레임워크는 Anti-VM, Anti-Debugging이 적재된 바이너리를 포함하여 자동화된 동적 분석을 수행할 수 있다. MADE 프레임워크는 Anti-Analysis 기술이 적용된 다양한 악성코드들에 대해 90% 이상 우회가 가능하며, API 호출 정보를 포함한 데이터셋 추출이 가능함을 실험을 통해 검증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권4호
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• pp.826-842
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• 2024

As 5G and AI continue to develop, there has been a significant surge in the healthcare industry. The COVID-19 pandemic has posed immense challenges to the global health system. This study proposes an FL-supported edge computing model based on federated learning (FL) for predicting clinical outcomes of COVID-19 patients during hospitalization. The model aims to address the challenges posed by the pandemic, such as the need for sophisticated predictive models, privacy concerns, and the non-IID nature of COVID-19 data. The model utilizes the FATE framework, known for its privacy-preserving technologies, to enhance predictive precision while ensuring data privacy and effectively managing data heterogeneity. The model's ability to generalize across diverse datasets and its adaptability in real-world clinical settings are highlighted by the use of SHAP values, which streamline the training process by identifying influential features, thus reducing computational overhead without compromising predictive precision. The study demonstrates that the proposed model achieves comparable precision to specific machine learning models when dataset sizes are identical and surpasses traditional models when larger training data volumes are employed. The model's performance is further improved when trained on datasets from diverse nodes, leading to superior generalization and overall performance, especially in scenarios with insufficient node features. The integration of FL with edge computing contributes significantly to the reliable prediction of COVID-19 patient outcomes with greater privacy. The research contributes to healthcare technology by providing a practical solution for early intervention and personalized treatment plans, leading to improved patient outcomes and efficient resource allocation during public health crises.

• 스마트미디어저널
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• 제12권11호
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• pp.1-9
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• 2023

스트레스는 감당하기 어려운 외부 또는 내부 요인으로부터 유발되는 것으로 현대 사회의 주요한 문제 중 하나이다. 높은 스트레스가 장기적으로 지속되면 만성적으로 발전할 수 있으며, 건강 및 생활 전반에 큰 악영향을 초래할 수 있다. 그러나 만성적인 스트레스를 겪는 사람들은 자신이 스트레스를 받고 있는지 알아차리기 어렵기 때문에 사전에 스트레스를 인지하고 관리하는 것이 중요하다. 웨어러블 기기로부터 측정된 생체 신호를 이용하여 스트레스를 탐지한다면, 스트레스를 효율적으로 관리할 수 있을 것이다. 그러나 생체 신호를 이용하는 데에는 두 가지 문제점이 있다. 첫째로 생체 신호에서 수작업 특징을 추출하는 것은 바이어스를 발생시킬 수 있으며, 두 번째는 실험 주체에 따라 분류 모델 성능의 변이가 클 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 데이터의 핵심적인 특징을 표현할 수 있는 합성곱 오토인코더를 이용해 바이어스를 줄이고 앙상블 학습 중 하나인 소프트 보팅을 이용해 일반화 능력을 높여 성능의 변이를 줄이는 모델을 제안한다. 모델의 일반화 성능을 확인하기 위하여 LOSO 교차 검증 방법을 이용하여 성능을 평가한다. 본 논문에서 제안한 모델은 WESAD 데이터셋을 이용하여 높은 성능을 보여주었던 기존의 연구들보다 우수한 정확도를 보임을 확인하였다.

• 대한치매학회지
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• 제23권3호
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• pp.146-160
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• 2024

Background and Purpose: The emotions of people at various stages of dementia need to be effectively utilized for prevention, early intervention, and care planning. With technology available for understanding and addressing the emotional needs of people, this study aims to develop speech emotion recognition (SER) technology to classify emotions for people at high risk of dementia. Methods: Speech samples from people at high risk of dementia were categorized into distinct emotions via human auditory assessment, the outcomes of which were annotated for guided deep-learning method. The architecture incorporated convolutional neural network, long short-term memory, attention layers, and Wav2Vec2, a novel feature extractor to develop automated speech-emotion recognition. Results: Twenty-seven kinds of Emotions were found in the speech of the participants. These emotions were grouped into 6 detailed emotions: happiness, interest, sadness, frustration, anger, and neutrality, and further into 3 basic emotions: positive, negative, and neutral. To improve algorithmic performance, multiple learning approaches were applied using different data sources-voice and text-and varying the number of emotions. Ultimately, a 2-stage algorithm-initial text-based classification followed by voice-based analysis-achieved the highest accuracy, reaching 70%. Conclusions: The diverse emotions identified in this study were attributed to the characteristics of the participants and the method of data collection. The speech of people at high risk of dementia to companion robots also explains the relatively low performance of the SER algorithm. Accordingly, this study suggests the systematic and comprehensive construction of a dataset from people with dementia.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.523-541
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• 2023

3D 프린터의 활용이 높아짐에 따라 발생하는 화학물질에 대한 노출 빈도가 증가하고 있다. 그러나 3D 프린팅 발생 화학물질의 독성 및 유해성에 대한 연구는 미비하며, 분자 구조 데이터의 결측치로 인해 in silico 기법을 사용한 독성예측 연구는 저조한 실정이다. 본 연구에서는 화학물질의 분자구조 정보를 나타내는 주요 분자표현자의 결측치를 보간하여 3D 프린팅의 독성 및 유해성을 예측한 Data-centric QSAR 모델을 개발하였다. 먼저 MissForest 알고리즘을 사용해 3D 프린팅으로 발생되는 유해물질의 분자표현자 결측치를 보완하였으며, 서로 다른 4가지 기계학습 모델(결정트리, 랜덤포레스트, XGBoost, SVM)을 기반으로 Data-centric QSAR 모델을 개발하여 생물 농축 계수(Log BCF)와 옥탄올-공기분배계수(Log Koa), 분배계수(Log P)를 예측하였다. 또한, 설명 가능한 인공지능(XAI) 방법론 중 TreeSHAP (SHapley Additive exPlanations) 기법을 활용하여 Data-centric QSAR 모델의 신뢰성을 입증하였다. MissForest 알고리즘 기반 결측지 보간 기법은, 기존 분자구조 데이터에 비하여 약 2.5배 많은 분자구조 데이터를 확보할 수 있었다. 이를 바탕으로 개발된 Data-centric QSAR 모델의 성능은 Log BCF, Log Koa와 Log P를 각각 73%, 76%, 92% 의 예측 성능으로 예측할 수 있었다. 마지막으로 Tree-SHAP 분석결과 개발된 Data-centric QSAR 모델은 각 독성치와 물리적으로 상관성이 높은 분자표현자를 통하여 선택함을 설명할 수 있었고 독성 정보에 대한 높은 예측 성능을 확보할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 방법론은 다른 프린팅 소재나 화학공정, 그리고 반도체/디스플레이 공정에서 발생 가능한 오염물질의 독성 및 인체 위해성 평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권10호
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• pp.4251-4256
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• 2015

Background: Exposure to cigarette may affect human health and increase risk of a wide range of diseases including pulmonary diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD), asthma, lung fibrosis and lung cancer. However, the molecular mechanisms of pathogenesis induced by cigarettes still remain obscure even with extensive studies. With systemic view, we attempted to identify the specific gene modules that might relate to injury caused by cigarette smoke and identify hub genes for potential therapeutic targets or biomarkers from specific gene modules. Materials and Methods: The dataset GSE18344 was downloaded from the Gene Expression Omnibus (GEO) and divided into mouse cigarette smoke exposure and control groups. Subsequently, weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) was used to construct a gene co-expression network for each group and detected specific gene modules of cigarette smoke exposure by comparison. Results: A total of ten specific gene modules were identified only in the cigarette smoke exposure group but not in the control group. Seven hub genes were identified as well, including Fip1l1, Anp32a, Acsl4, Evl, Sdc1, Arap3 and Cd52. Conclusions: Specific gene modules may provide better understanding of molecular mechanisms, and hub genes are potential candidates of therapeutic targets that may possible improve development of novel treatment approaches.