Compared to sensors mainly used in human activity recognition (HAR) systems, inertial measurement unit (IMU) sensors are small and light, so can achieve lightweight system at low cost. Therefore, in this paper, we propose a binary neural network (BNN) based gait pattern analysis system using IMU sensor, and present the design and implementation results of an FPGA-based accelerator for computational acceleration. Six signals for gait are measured through IMU sensor, and a spectrogram is extracted using a short-time Fourier transform. In order to have a lightweight system with high accuracy, a BNN-based structure was used for gait pattern classification. It is designed as a hardware accelerator structure using FPGA for computation acceleration of binary neural network. The proposed gait pattern analysis system was implemented using 24,158 logics, 14,669 registers, and 13.687 KB of block memory, and it was confirmed that the operation was completed within 1.5 ms at the maximum operating frequency of 62.35 MHz and real-time operation was possible.
With the recent development of deep convolutional neural network learning, deep learning techniques applied to single image super-resolution are showing good results. One of the existing deep learning-based super-resolution techniques is RDN(Residual Dense Network), in which the initial feature information is transmitted to the last layer using residual dense blocks, and subsequent layers are restored using input information of previous layers. However, if all hierarchical features are connected and learned and a large number of residual dense blocks are stacked, despite good performance, a large number of parameters and huge computational load are needed, so it takes a lot of time to learn a network and a slow processing speed, and it is not applicable to a mobile system. In this paper, we use the residual dense structure, which is a continuous memory structure that reuses previous information, and the residual dense channel attention block using the channel attention method that determines the importance according to the feature map of the image. We propose a method that can increase the depth to obtain a large receptive field and maintain a concise model at the same time. As a result of the experiment, the proposed network obtained PSNR as low as 0.205dB on average at 4× magnification compared to RDN, but about 1.8 times faster processing speed, about 10 times less number of parameters and about 1.74 times less computation.
Meilina, Lita;Budiarti, Sri;Mustopa, Apon Zaenal;Darusman, Huda Shalahudin;Triratna, Lita;Nugraha, Muhammad Ajietuta;Bilhaq, Muhammad Sabiq;Ningrum, Ratih Asmana
Microbiology and Biotechnology Letters
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v.49
no.1
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pp.75-87
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2021
Type I Interferons (IFNα) are known for their role as biological anticancer agents owing to their cell-apoptosis inducing properties. Development of an appropriate, cost-effective host expression system is crucial for meeting the increasing demand for proteins. Therefore, this study aims to develop codon-optimized IFNα-2b in L. lactis NZ3900. These cells express extracellular protein using the NICE system and Usp45 signal peptide. To validate the mature form of the expressed protein, the recombinant IFNα-2b was screened in a human colorectal cancer cell line using the cytotoxicity assay. The IFNα-2b was successfully cloned into the pNZ8148 vector, thereby generating recombinant L. lactis pNZ8148-SPUsp45-IFNα-2b. The computational analysis of codon-optimized IFNα-2b revealed no mutation and amino acid changes; additionally, the codon-optimized IFNα-2b showed 100% similarity with native human IFNα-2b, in the BLAST analysis. The partial size exclusion chromatography (SEC) of extracellular protein yielded a 19 kDa protein, which was further confirmed by its positive binding to anti-IFNα-2b in the western blot analysis. The crude protein and SEC-purified partial fraction showed IC50 values of 33.22 ㎍/ml and 127.2 ㎍/ml, respectively, which indicated better activity than the metabolites of L. lactis NZ3900 (231.8 ㎍/ml). These values were also comparable with those of the regular anticancer drug tamoxifen (105.5 ㎍/ml). These results demonstrated L. lactis as a promising host system that functions by utilizing the pNZ8148 NICE system. Meanwhile, codon-optimized usage of the inserted gene increased the optimal protein expression levels, which could be beneficial for its large-scale production. Taken together, the recombinant L. lactis IFNα-2b is a potential alternative treatment for colorectal cancer. Furthermore, its activity was analyzed in the WiDr cell line, to assess its colorectal anticancer activities in vivo.
Although image segmentation is a critical part of object-based analysis of high resolution imagery, there has been lack of studies to evaluate the quality of image segmentation. In this study, we aimed to find practical and effective methods to obtain optimal parameters for image segmentation. Evaluations of image segmentation are divided into unsupervised, supervised, and qualitative visual interpretation methods. Using the multispectral UAV images, sampled from urban and forest over the Incheon Metropolitan City Park, three evaluation methods were compared. In overall, three methods showed very similar results regardless of the computational costs and applicability, although the optimal parameters determined by the evaluations were different between the urban and forest images. There is no single measure that outperforms in the unsupervised evaluation. Any combinations of intra-segment measures (V, COV, WV) and inter-segment measures (MI, BSH, DTNP) provided almost the same results. Although supervised method may be biased by subjective selection of reference data, it can be easily applied to detect object of interest. The qualitative visual interpretation on the segmentation results corresponded with the unsupervised and supervised evaluations.
The flow pattern at the inlet of the catalyst layer in a selective catalytic reduction (SCR) system is one of the key parameters influencing the performance of the denitrification process. In the curved diffusing parts between the ammonia injection grids and the catalyst layers, guide vanes are installed to improve flow uniformity. In the present study, a numerical simulation has been performed to investigate the effect of the geometrical configuration of the guide vanes on the aerodynamic characteristics of a denitrification facility. This application has been made to the existing SCR process in a large-scaled coal-fired power plant. The flow domain to be solved covers the whole region of the flow passages from the exit of the ammonia injection gun to the exit of the catalyst layers. ANSYS-Fluent was used to calculate the three-dimensional steady viscous flow fields with the proper turbulence model fitted to the flow characteristics. The root mean square of velocity and the pressure drop inside the flow passages were chosen as the key performance parameters. Four types of guides vanes were proposed to improve the flow quality compared to the current configuration. The numerical results showed that the type 4 configuration was the most effective at improving the aerodynamic performance in terms of flow uniformity and pressure loss.
With the growth of the packaging industry, demand on the packaging printing comes in various forms. Customers' orders are diversifying and the standards for quality are increasing. Offset printing is mainly used in the packaging printing since it is easy to print in large quantities. However, productivity of the offset printing decreases when printing various order. This is because it takes time to change colors for each printing unit. Therefore, scheduling that minimizes the color replacement time and shortens the overall makespan is required. By the existing manual method based on workers' experience or intuition, scheduling results may vary for workers and this uncertainty increase the production cost. In this study, we propose an automated scheduling method of parallel offset printing process for packaging printing. We decompose the original problem into assigning and sequencing orders, and ink arrangement for printing problems. Vehicle routing problem and assignment problem are applied to each part. Mixed integer programming is used to model the problem mathematically. But it needs a lot of computational time to solve as the size of the problem grows. So guided local search algorithm is used to solve the problem. Through actual data experiments, we reviewed our method's applicability and role in the field.
Myeong-Kyu, Kim;Hyoung-Seock, Seo;Hui-Seung, Park;Sang-Ho, Kim
Composites Research
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v.35
no.6
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pp.447-455
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2022
Currently, the problem of pollution of the marine environment by microplastics is emerging seriously internationally. In this study, to develop a lightweight portable microplastic collection device, the types and number of microplastics in 21 coastal areas nationwide in Korea were investigated. And CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) and aluminum were applied for design and analysis of microplastic collection device to have the durability, corrosion resistance and lightweight. As a result of sample collection and classification from the shore, it was confirmed that microplastics were distributed the most in Hamdeok beach, and the polystyrene was found to be mainly distributed microplastics. Particle information through coastal field survey and CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis were used to analyze the flow rate and distribution of particles such as sand and impurities, which were applied to the structural analysis of the cyclone device using the finite element method. As a result of structural analysis considering the particle impact inside the cyclone device, the structural safety was examined as remarkable in the order of CFRP, GFRP, aluminum, and ABS. In the view of weight reduction, CFRP could be reduced in weight by 53%, GFRP by 47%, and ABS by 61% compared to aluminum for the cyclone device.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.11
no.11
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pp.403-410
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2022
Non-Fungible Tokens (NFTs) created on the basis of blockchain have their own unique value, so they cannot be forged or exchanged with other tokens or coins. Using these characteristics, NFTs can be issued to digital assets such as images, videos, artworks, game characters, and items to claim ownership of digital assets among many users and objects in cyberspace, as well as proving the original. However, interest in NFTs exploded from the beginning of 2020, causing a lot of load on the blockchain network, and as a result, users are experiencing problems such as delays in computational processing or very large fees in the mining process. Additionally, all actions of users are stored in the blockchain, and digital assets are stored in a blockchain-based distributed file storage system, which may unnecessarily expose the personal information of users who do not want to identify themselves on the Internet. In this paper, we propose an NFT platform using cloud computing, access gate, conversion table, and cloud ID to improve usability and privacy problems that occur in existing system. For performance comparison between local and cloud systems, we measured the gas used for smart contract deployment and NFT-issued transaction. As a result, even though the cloud system used the same experimental environment and parameters, it saved about 3.75% of gas for smart contract deployment and about 4.6% for NFT-generated transaction, confirming that the cloud system can handle computations more efficiently than the local system.
Recently, deep learning-based automated systems for identifying and detecting landmarks have been proposed. In order to train such a deep learning-based model without overfitting, a large amount of image and labeling data is required. Conventionally, an experienced reader manually identifies and labels landmarks in a patient's image. However, such measurement is not only expensive, but also has poor reproducibility, so the need for an automated labeling method has been raised. In addition, in the X-ray image, since various human tissues on the path through which the photons pass are displayed, it is difficult to identify the landmark compared to a general natural image or a 3D image modality image. In this study, we propose a geometric data augmentation technique that enables the generation of a large amount of labeling data in X-ray images. In addition, the optimal attention mechanism for landmark detection was presented through the implementation and application of various attention techniques to improve the detection performance of 16 major landmarks in the skull. Finally, among the major cranial landmarks, markers that ensure stable detection are derived, and these markers are expected to have high clinical application potential.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.2
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pp.385-393
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2022
Hydrogen has reduced greenhouse gas (GHG) emissions, the main cause of global warming, and is emerging as an eco-friendly energy source for ships. Hydrogen is a substance with a lower flammability limit (LFL) of 4 to 75% and a high risk of explosion. To be used for ships, it must be sufficiently safe against leaks. In this study, we analyzed the effect of changes in the area of the air inlet / vent port on the ventilation performance when hydrogen leaks occur in the hydrogen tank storage room. The area of the air inlet / vent port is 1A = 740 mm × 740 mm, and the size and position can be easily changed on the surface of the storage chamber. Using ANSYS CFX ver 18.1, which is a CFD commercial software, the area of the air inlet / vent port was changed to 1A, 2A, 3A, and 5A, and the hydrogen mole fraction in the storage chamber when the area changed was analyzed. Consequently, the increase in the area of the air inlet port further reduced the concentration of the leaked hydrogen as compared with that of the vent port, and improved the ventilation performance of at least 2A or more from the single air inlet port. As the area of the air inlet port increased, hydrogen was uniformly stratified at the upper part of the storage chamber, but was out of the LFL range. However, simply increasing the area of the vent port inadequately affected the ventilation performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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