In this paper, we propose a method to detect concept drift by applying Convolutional Neural Network (CNN) in a data stream environment. Since the conventional method compares only the final output value of the CNN and detects it as a concept drift if there is a difference, there is a problem in that the actual input value of the data stream reacts sensitively even if there is no significant difference and is incorrectly detected as a concept drift. Therefore, in this paper, in order to reduce such errors, not only the output value of CNN but also the probability vector are used. First, the data entered into the data stream is patterned to learn from the neural network model, and the difference between the output value and probability vector of the current data and the historical data of these learned neural network models is compared to detect the concept drift. The proposed method confirmed that only CNN output values could be used to reduce detection errors compared to how concept drift were detected.
기계학습을 통해 학습된 모델은 업무 활용 시 그 성능을 실측하기 매우 어렵다. 때문에 운영 부서에서는 모델의 성능을 효과적으로 관리하지 못한다. 이로 인해 모델의 상태를 판단하기 위한 Concept drift 탐지 방법이 다양하게 연구되고 있다. 운영 부서에서는 운영 중인 모델의 성능을 정량적으로 관리하려고 한다. 그러나 Concept drift는 모델 상태를 데이터 관계적으로 판단 할 뿐, 모델의 정량적 성능 수치를 추정하지는 못한다. 본 연구에서는 Concept drift의 통계량을 통해 정량적으로 precision 값을 추정하는 성능 예측 모델(PPM, Performance prediction model)을 제안한다. 제안 모델의 Algorithm 1에서는, 학습데이터에서 복원 추출한 샘플링 데이터에 인위적인 drift를 유도하고 이때의 precision을 측정하여 drift와 precision의 데이터 셋을 만들어 학습한다. Algorithm 2에서는 테스트 데이터를 통해 실제 precision과 예측 precision의 차이를 측정하여 성능 예측 모델의 오차를 보정 한다. 현실 비즈니스에서 사용될 수 있는 대출 심사 모델과 신용카드 오사용 탐지 모델에 PPM을 적용하여 성능 예측의 유효성을 확인했다.
스트리밍 데이터 분석에서 개념 변화가 일어나는 시점을 정확히 탐지하는 것은 분류 모델의 성능을 유지하는 데 있어서 매우 중요한 작업이다. 오류율은 스트리밍 데이터에서 개념 변화 탐지를 위해 많이 사용되는 척도이다. 그러나 0과 1로 이루어진 이진 값만으로 예측 결과를 묘사하는 것은 분류 모델의 행동 패턴을 나타내는 유용한 정보의 손실을 초래할 수 있다. 이 논문에서는 오류율을 이용하는 대신에 확률 예측치를 사용하여 분류기의 성능 패턴을 묘사하고 급격한 변화를 탐지하는 효과적인 개념 변화 탐지 방법을 제안한다. 합성데이터와 실제 스트리밍 데이터를 이용한 실험 결과는 제안한 방법이 개념 변화 시점을 탐지하는데 뛰어난 성능을 가짐을 보여준다.
데이터 스트림은 시간이 경과함에 따라서 데이터의 패턴이 변화하는 특성이 있다. 데이터 스트림에 내재되어 있는 이러한 특성 (컨셉트 변화)은 분류 모델의 예측 성능을 감소시킨다. CVFDT와 IOLIN은 점진적인 분류모델의 갱신을 통해 컨셉트 변화를 해결하고자 하였다. 그러나 이러한 방법들은 작은 패턴의 변화가 전체 분류 결과에 영향을 주는 지역적 컨셉트 변화를 식별하지 못함으로써 모델을 재 구축하는 단점이 있다. 본 논문은 컨셉트변화 발생 시 지역적 컨셉트 변화를 찾음으로써 시스템의 예측성능을 향상시키는 적응형 IOLIN을 제안한다. 실험 결과는 제안 기법인 적응형 IOLIN기법이 IOLIN기법에 비해 정확률에서 약 2.8%, CVFDT기법보다 약 11.2%정도 우수하였다.
고차원데이터에 대한 차원 감소 기법들은 많이 연구되어져 온 반면, 개념 변동을 가진 고차원 스트리밍 데이터에서 적용할 수 있는 차원 감소 기법에 대한 연구는 제한적이다. 이 논문에서는 스트리밍 데이터에서 적용할 수 있는 점층적 차원 감소 기법들을 살펴보고, 개념 변동 고차원 스트리밍 데이터에 대해 분류 성능을 향상시킬 수 있도록 차원 감소를 효과적으로 적용하는 방법을 제안한다.
시간이 흐름에 따라 데이터 분포가 변하거나 관심 개념이 달라질 수 있는 스트리밍 데이터 분석에서 개념 변화에 적응해 나갈 수 있는 능력은 점층적 학습 과정에서 매우 중요하다. 이 논문에서는 개념 변화를 가진 스트리밍 데이터에서 적응적 점층적 분류기를 위한 일반화된 프레임워크를 제안한다. 분류기에 의해 예측되는 신뢰도 벡터와 클래스 라벨 벡터 사이의 거리를 이용하여 분류기 성능 패턴을 나타내는 분포를 구성하고 컨셉 변화에 대한 가설 검정을 수행한다. 추정되는 p-값을 이용하여 오래된 데이터에 대한 가중치를 자동으로 조정하여 분류기 업데이트에 이용한다. 제안된 방법을 두 가지 타입의 선형 판별 분류기에 적용한다. 컨셉 변화를 가진 스트리밍 데이터에 대한 실험 결과는 제안하는 적응적 점층적 학습 방법이 점층적 분류기의 예측 정확도를 크게 향상시킴을 입증한다.
스트리밍 데이터는 시간에 따라 지속적으로 생성되는 데이터 시퀀스이다. 시간이 지남에 따라 데이터의 분포 또는 컨셉이 변화할 수 있으며, 이러한 변화는 분류 모델의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 점층적 적응적 학습 방법은 컨셉 변화의 정도에 따라 현재 분류 모델의 가중치를 조절하여 업데이트를 수행함으로써 컨셉 변화에 대한 분류 모델의 성능을 유지할 수 있게 한다. 그러나, 컨셉 변화의 정도에 맞는 적절한 가중치를 결정하기가 어렵다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 컨셉 변화에 따른 적응적 가중치 조정에 기반한 동적 앙상블 방법을 제안한다. 실험 결과는 제안한 방법이 다른 비교 방법들에 비해 높은 성능을 보여줌을 입증한다.
This study presents an effective stiffness-based optimal technique to control quantitatively lateral drift for 3-D steel frameworks subject to lateral loads. To this end, the displacement sensitivity depending on behavior characteristics of 3-D steel frameworks is established. Also, approximation concept that can preserve the generality of the mathematical programming and can efficiently solve large scale problems is introduced. Resizing sections in the stiffness-based optimal design are assumed to be uniformly varying in size. Two types of 30-story frames are presented to illustrate the features of the Quantitative lateral drift control technique proposed in this study.
Concept drift detection on data stream is the major issue to maintain the performance of the machine learning model. Since the online stream is to be a function of time, the classical statistic methods are hard to apply. In particular case of seasonal time series, a novel window strategy with Fourier analysis however, gives a chance to adapt the classical methods on the series. We explore the KS-test for an adaptation of the periodic time series and show that this strategy handles a complicate time series as an ordinary tabular dataset. We verify that the detection with the strategy takes the second place in time delay and shows the best performance in false alarm rate and detection accuracy comparing to that of arbitrary window sizes.
The effective stiffness-based optimal technique to control quantitatively lateral drift for shear wall-Frame structure system using composit member subject to lateral loads is presented. Also, displacement sensitivity depending on behavior characteristics of structure system is established and approximation concept that preserves the generality of the mathematical programming is introduced. Finally, the resizing technique of shear wall, frame and composite member is developed and the example of 20 story framework is presented to illustrate the features of the quantitative lateral drift control technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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