Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2018.05a
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pp.351-354
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2018
본 연구에서는 일 증발접시 증발량 모델링을 위한 다변량 적응 회귀 스플라인 (multivariate adaptive regression splines, MARS) 모델의 성능을 평가하였다. 모델 입력변수 집합은 부산 관측소 (기상청)로부터 수집된 기상자료를 활용하여 증발접시 증발량과의 상관성이 높은 변수들의 조합으로 구성되었으며, 일사량, 일조시간, 평균지상온도, 최대기온의 조합으로 구성된 세 가지 입력집합이 결정되었다. MARS 모델의 성능은 네 가지의 모델성능평가지표를 활용하여 정량적으로 산출되었으며, 그 결과를 인공신경망 (artificial neural network, ANN) 모델과 비교하였다. 입력변수로서 일사량 및 일조시간을 가지는 Set 1의 경우 MARS1 모델이 ANN1 모델보다 우수한 성능을 나타내었으며, Set 2 (일사량, 일조시간, 평균지상온도)의 경우 ANN2 모델, Set 3 (일사량, 일조시간, 평균지상온도, 최대기온)의 경우 MARS3 모델이 상대적으로 우수한 모델 성능을 나타내었다. 모든 분석 모델들을 비교하였을 때, MARS3, ANN2, ANN3, MARS2, MARS1, ANN1 모델의 순서로 우수한 모델 성능을 나타내었으며, 특히 MARS3 모델은 CE = 0.790, $r^2=0.800$, RMSE = 0.762, MAE = 0.587로서 가장 우수한 일 증발접시 증발량 모델링 성능을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 적용한 MARS 모델은 지상관측 기상자료를 활용한 일 증발접시 증발량 모델링에서 효과적인 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.19
no.4
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pp.82-92
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2018
Considering that earlier stage of construction project has a great influence on the possibility of lowering of environmental load, it is important to build and utilize system that can support effective decision making at the initial stage of the project. In this study, we constructed an environmental load estimation model that can be used at the early stage of the project using basic design factors. The model was constructed by using the artificial neural network to estimate environmental load by applying to planning stage (ANN-1), basic design stage (ANN-2). The result of test, shows that average of absolute measuring efficiency and standard deviation of ANN-1 and ANN-2 were 11.19% / 5.30% and 9.59% / 3.09% each. This result indicates that the model using the input variables extended with the project progress has high reliability and it is considered to be effective in decision support at the initial design stage of the project.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2018.10a
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pp.626-628
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2018
In this paper, we compare the performances of SVM (Support Vector Machine) and ANN (Artificial Neural Network) machine learning models for predicting solar energy by using meteorological data. Two machine learning models were built by using fifteen kinds of weather data such as long and short wave radiation average, precipitation and temperature. Then the RBF (Radial Basis Function) parameters in the SVM model and the number of hidden layers/nodes and the regularization parameter in the ANN model were found by experimental studies. MAPE (Mean Absolute Percentage Error) and MAE (Mean Absolute Error) were considered as metrics for evaluating the performances of the SVM and ANN models. Sjoem Simulation results showed that the SVM model achieved the performances of MAPE=21.11 and MAE=2281417.65, and the ANN model did the performances of MAPE=19.54 and MAE=2155345.10776.
Constructing the maximum displacement and shear force database for the seismic performance of building with soil-structure interaction under varied earthquake scenarios and geotechnical conditions is critical in developing the neural network-based prediction models. However, using the available 3D FEM-based computer simulation techniques causes high computation costs in developing the database. This study introduces the framework of developing the artificial neural network (ANN) model to predict the seismic performance of building at given Poisson's ratio and shear wave velocity of soil. The simple Single-Degree-Of-Freedom system was used to develop the database and the performance of the developed neural network model is discussed through the evaluated coefficient of determination (R2). In addition, ANN models were developed for 90~100% percentile of the database to assess the accuracy of the developed ANN models in each percentile.
Two computational intelligence techniques namely artificial neural networks (ANN) and support vector machine (SVM) are employed to model the permeate flux based on seven input variables including time, transmembrane pressure, rotating velocity, the pore diameter of the membrane, dynamic viscosity, concentration and density of the feed fluid. The best-fit model was selected through the trial-error method and the two statistical parameters including the coefficient of determination (R2) and the average absolute relative deviation (AARD) between the experimental and predicted data. The obtained results reveal that the optimized ANN model can predict the permeate flux with R2 = 0.999 and AARD% = 2.245 versus the SVM model with R2 = 0.996 and AARD% = 4.09. Thus, the ANN model is found to predict the permeate flux with high accuracy in comparison to the SVM approach.
Mun-Ju Shin;Jeong-Hun Kim;Su-Yeon Kang;Jeong-Han Lee;Kyung Goo Kang
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.520-520
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2023
제주도 동부 중산간 지역은 화산암으로 구성된 지하지질로 인해 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡하여 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델 등을 활용한 지하수위의 예측이 어렵다. ANN에 적용되는 활성화함수에 따라 지하수의 예측성능은 달라질 수 있으므로 활성화함수의 비교분석 후 적절한 활성화함수의 사용이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 5개 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent(tanh), Rectified Linear Unit(ReLU), Leaky Rectified Linear Unit(Leaky ReLU), Exponential Linear Unit(ELU))를 제주도 동부 중산간지역에 위치한 2개 지하수 관정에 대해 비교분석하여 최적 활성화함수 도출을 목표로 한다. 또한 최적 활성화함수를 활용한 ANN의 적용성을 평가하기 위해 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory(LSTM) 모델과 비교분석 하였다. 그 결과, 2개 관정 중 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관정은 ELU 함수, 상대적으로 작은 관정은 Leaky ReLU 함수가 지하수위 예측에 적절하였다. 예측성능이 가장 낮은 활성화함수는 sigmoid 함수로 나타나 첨두 및 최저 지하수위 예측 시 사용을 지양해야 할 것으로 판단된다. 도출된 최적 활성화함수를 사용한 ANN-ELU 모델 및 ANN-Leaky ReLU 모델을 LSTM 모델과 비교분석한 결과 대등한 지하수위 예측성능을 나타내었다. 이것은 feed-forward 방식인 ANN 모델을 사용하더라도 적절한 활성화함수를 사용하면 최신 순환신경망과 대등한 결과를 도출하여 활용 가능성이 충분히 있다는 것을 의미한다. 마지막으로 LSTM 모델은 가장 적절한 예측성능을 나타내어 다양한 인공지능 모델의 예측성능 비교를 위한 기준이 되는 참고모델로 활용 가능하다. 본 연구에서 제시한 방법은 지하수위 예측과 더불어 하천수위 예측 등 다양한 시계열예측 및 분석연구에 유용하게 사용될 수 있다.
The range of applications of artificial neural networks(Am) in many branches of geotechnical engineering is growing rapidly. This study was undertaken to develop an analysis model representing ultrasonically enhanced soil flushing by the use of ANN. Input data for the model-development were obtained by laboratory study, and used for training and verification. Analyses involved various ranges of momentum, loaming rate, activation function, hidden layer, and nodes. Results of the analyses were used to obtain the optimum conditions for establishing and verifying the model. The coefficient of correlation between the measured and the predicted data using the developed model was relatively high. It shows potential application of ANN to ultrasonically enhanced soil flushing which is not easy to build up a mathematical model.
The purpose of this study was to analyze landslide susceptibility in the Pyeongchang area using Weight of Evidence (WOE) and Evidential Belief Function (EBF) as probability models and Artificial Neural Networks (ANN) as a machine learning model in a geographic information system (GIS). This study examined the widespread shallow landslides triggered by heavy rainfall during Typhoon Ewiniar in 2006, which caused serious property damage and significant loss of life. For the landslide susceptibility mapping, 3,955 landslide occurrences were detected using aerial photographs, and environmental spatial data such as terrain, geology, soil, forest, and land use were collected and constructed in a spatial database. Seventeen factors that could affect landsliding were extracted from the spatial database. All landslides were randomly separated into two datasets, a training set (50%) and validation set (50%), to establish and validate the EBF, WOE, and ANN models. According to the validation results of the area under the curve (AUC) method, the accuracy was 74.73%, 75.03%, and 70.87% for WOE, EBF, and ANN, respectively. The EBF model had the highest accuracy. However, all models had predictive accuracy exceeding 70%, the level that is effective for landslide susceptibility mapping. These models can be applied to predict landslide susceptibility in an area where landslides have not occurred previously based on the relationships between landslide and environmental factors. This susceptibility map can help reduce landslide risk, provide guidance for policy and land use development, and save time and expense for landslide hazard prevention. In the future, more generalized models should be developed by applying landslide susceptibility mapping in various areas.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.9
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pp.814-822
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2013
For the fault diagnosis of a mechanical system, pattern recognition methods have being used frequently in recent research. Hidden Markov model(HMM) and artificial neural network(ANN) are typical examples of pattern recognition methods employed for the fault diagnosis of a mechanical system. In this paper, a hybrid method that combines HMM and ANN for the fault diagnosis of a mechanical system is introduced. A rotating blade which is used for a wind turbine is employed for the fault diagnosis. Using the HMM/ANN hybrid model along with the numerical model of the rotating blade, the location and depth of a crack as well as its presence are identified. Also the effect of signal to noise ratio, crack location and crack size on the success rate of the identification is investigated.
The selection of activation function has a great influence on the groundwater level prediction performance of artificial neural network (ANN) model. In this study, five activation functions were applied to ANN model for two groundwater level observation wells in the middle mountainous area of the Pyoseon watershed in Jeju Island. The results of the prediction of the groundwater level were compared and analyzed, and the optimal activation function was derived. In addition, the results of LSTM model, which is a widely used recurrent neural network model, were compared and analyzed with the results of the ANN models with each activation function. As a result, ELU and Leaky ReLU functions were derived as the optimal activation functions for the prediction of the groundwater level for observation well with relatively large fluctuations in groundwater level and for observation well with relatively small fluctuations, respectively. On the other hand, sigmoid function had the lowest predictive performance among the five activation functions for training period, and produced inappropriate results in peak and lowest groundwater level prediction. The ANN-ELU and ANN-Leaky ReLU models showed groundwater level prediction performance comparable to that of the LSTM model, and thus had sufficient potential for application. The methods and results of this study can be usefully used in other studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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