Using an extensive database, a sensitivity analysis across fifteen machine learning (ML) classifiers was conducted to evaluate the impact of various data manipulation techniques, evaluation metrics, and explainability tools. The results of this sensitivity analysis reveal that the examined models can achieve an accuracy ranging from 72-93% in predicting the fire-induced spalling of concrete and denote the light gradient boosting machine, extreme gradient boosting, and random forest algorithms as the best-performing models. Among such models, the six key factors influencing spalling were maximum exposure temperature, heating rate, compressive strength of concrete, moisture content, silica fume content, and the quantity of polypropylene fiber. Our analysis also documents some conflicting results observed with the deep learning model. As such, this study highlights the necessity of selecting suitable models and carefully evaluating the presence of possible outcome biases.
Seongmin Lee;Kyoung-Chul Kim;Kangjin Lee;Jinhwan Ryu;Youngki Hong;Byeong-Hyo Cho
Korean Journal of Agricultural Science
/
v.50
no.3
/
pp.485-496
/
2023
In this study, we aimed to apply multispectral imaging (713 - 920 nm, 10 bands) for maturity classification and recognition of oriental melons grown in hydroponic greenhouses. A total of 20 oriental melons were selected, and time series multispectral imaging of oriental melons was 7 - 9 times for each sample from April 21, 2023, to May 12, 2023. We used several approaches, such as Savitzky-Golay (SG), standard normal variate (SNV), and Combination of SG and SNV (SG + SNV), for pre-processing the multispectral data. As a result, 713 - 759 nm bands were preprocessed with SG for the maturity classification of oriental melons. Additionally, a Light Gradient Boosting Machine (LightGBM) was used to train the recognition model for oriental melon. R2 of recognition model were 0.92, 0.91 for the training and validation sets, respectively, and the F-scores were 96.6 and 79.4% for the training and testing sets, respectively. Therefore, multispectral imaging in the range of 713 - 920 nm can be used to classify oriental melons maturity and recognize their fruits.
This study used the OLS model to estimate the determinants affecting the tenure of a home and then compared the predictive power of each model with SVM, Decision Tree, Random Forest, Gradient Boosting, XGBooest and LightGBM. There is a difference from the preceding study in that the Stacking model, one of the ensemble models, can be used as a base model to establish a more predictable model to identify the volume of housing transactions in the housing market. OLS analysis showed that sales profits, housing prices, the number of household members, and the type of residential housing (detached housing, apartments) affected the period of housing ownership, and compared the predictability of the machine learning model with RMSE, the results showed that the machine learning model had higher predictability. Afterwards, the predictive power was compared by applying each machine learning after rebuilding the data with the influencing variables, and the analysis showed the best predictive power of Random Forest. In addition, the most predictable Random Forest, Decision Tree, Gradient Boosting, and XGBooost models were applied as individual models, and the Stacking model was constructed using Linear, Ridge, and Lasso models as meta models. As a result of the analysis, the RMSE value in the Ridge model was the lowest at 0.5181, thus building the highest predictive model.
Predicting term deposit subscriptions is one of representative financial marketing in banks, and banks can build a prediction model using various customer information. In order to improve the classification accuracy for term deposit subscriptions, many studies have been conducted based on machine learning techniques. However, even if these models can achieve satisfactory performance, utilizing them is not an easy task in the industry when their decision-making process is not adequately explained. To address this issue, this paper proposes an explainable scheme for term deposit subscription forecasting. For this, we first construct several classification models using decision tree-based ensemble learning methods, which yield excellent performance in tabular data, such as random forest, gradient boosting machine (GBM), extreme gradient boosting (XGB), and light gradient boosting machine (LightGBM). We then analyze their classification performance in depth through 10-fold cross-validation. After that, we provide the rationale for interpreting the influence of customer information and the decision-making process by applying Shapley additive explanation (SHAP), an explainable artificial intelligence technique, to the best classification model. To verify the practicality and validity of our scheme, experiments were conducted with the bank marketing dataset provided by Kaggle; we applied the SHAP to the GBM and LightGBM models, respectively, according to different dataset configurations and then performed their analysis and visualization for explainable term deposit subscriptions.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
/
v.27
no.11
/
pp.147-155
/
2022
In this study, we developed a system to dynamically balance a daily stock portfolio and performed trading simulations using gradient boosting and genetic algorithms. We collected various stock market data from stocks listed on the KOSPI and KOSDAQ markets, including investor-specific transaction data. Subsequently, we indexed the data as a preprocessing step, and used feature engineering to modify and generate variables for training. First, we experimentally compared the performance of three popular gradient boosting algorithms in terms of accuracy, precision, recall, and F1-score, including XGBoost, LightGBM, and CatBoost. Based on the results, in a second experiment, we used a LightGBM model trained on the collected data along with genetic algorithms to predict and select stocks with a high daily probability of profit. We also conducted simulations of trading during the period of the testing data to analyze the performance of the proposed approach compared with the KOSPI and KOSDAQ indices in terms of the CAGR (Compound Annual Growth Rate), MDD (Maximum Draw Down), Sharpe ratio, and volatility. The results showed that the proposed strategies outperformed those employed by the Korean stock market in terms of all performance metrics. Moreover, our proposed LightGBM model with a genetic algorithm exhibited competitive performance in predicting stock price movements.
Glass fiber reinforced polymer (GFRP) elastic gridshells consist of long continuous GFRP tubes that form elastic deformations. In this paper, a method for the form-finding of gridshell structures is presented based on the interpretable machine learning (ML) approaches. A comparative study is conducted on several ML algorithms, including support vector regression (SVR), K-nearest neighbors (KNN), decision tree (DT), random forest (RF), AdaBoost, XGBoost, category boosting (CatBoost), and light gradient boosting machine (LightGBM). A numerical example is presented using a standard double-hump gridshell considering two characteristics of deformation as objective functions. The combination of the grid search approach and k-fold cross-validation (CV) is implemented for fine-tuning the parameters of ML models. The results of the comparative study indicate that the LightGBM model presents the highest prediction accuracy. Finally, interpretable ML approaches, including Shapely additive explanations (SHAP), partial dependence plot (PDP), and accumulated local effects (ALE), are applied to explain the predictions of the ML model since it is essential to understand the effect of various values of input parameters on objective functions. As a result of interpretability approaches, an optimum gridshell structure is obtained and new opportunities are verified for form-finding investigation of GFRP elastic gridshells during lifting construction.
While it could become an alternative water resource, fog could undermine traffic safety and operational performance of infrastructures. To reduce such adverse impacts, it is necessary to have spatially continuous fog risk information. In this work, tree-based machine-learning models were developed in order to quantify fog risks with routine meteorological observations alone. The Extreme Gradient Boosting (XGB), Light Gradient Boosting (LGB), and Random Forests (RF) were chosen for the regional fog models using operational weather and visibility observations within the Jeollabuk-do province. Results showed that RF seemed to show the most robust performance to categorize between fog and non-fog situations during the training and evaluation period of 2017-2019. While the LGB performed better than in predicting fog occurrences than the others, its false alarm ratio was the highest (0.695) among the three models. The predictability of the three models considerably declined when applying them for an independent period of 2020, potentially due to the distinctively enhanced air quality in the year under the global lockdown. Nonetheless, even in 2020, the three models were all able to produce fog risk information consistent with the spatial variation of observed fog occurrences. This work suggests that the tree-based machine learning models could be used as tools to find locations with relatively high fog risks.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
/
v.13
no.5
/
pp.217-220
/
2024
Predicting earthquake occurrences accurately is challenging, and preparing all buildings with seismic design for such random events is a difficult task. Analyzing building features to predict potential damage and reinforcing vulnerabilities based on this analysis can minimize damages even in buildings without seismic design. Therefore, research analyzing the efficiency of building damage prediction models is essential. In this paper, we compare the accuracy of earthquake damage prediction models using machine learning classification algorithms, including Random Forest, Extreme Gradient Boosting, LightGBM, and CatBoost, utilizing data from buildings damaged during the 2015 Nepal earthquake.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
/
v.25
no.2
/
pp.171-177
/
2021
Through the rapid developments in machine learning, there have been diverse utilization approaches not only in industrial fields but also in daily life. Implementations of machine learning on financial data, also have been of interest. Herein, we employ machine learning algorithms to store sales data and present future applications for fintech enterprises. We utilize diverse missing data processing methods to handle missing data and apply gradient boosting machine learning algorithms; XGBoost, LightGBM, CatBoost to predict the future revenue of individual stores. As a result, we found that using median imputation onto missing data with the appliance of the xgboost algorithm has the best accuracy. By employing the proposed method, fintech enterprises and customers can attain benefits. Stores can benefit by receiving financial assistance beforehand from fintech companies, while these corporations can benefit by offering financial support to these stores with low risk.
Satyam Tiwari;Sarat K. Das;Madhumita Mohanty;Prakhar
Geomechanics and Engineering
/
v.37
no.5
/
pp.475-498
/
2024
The prediction of the susceptibility of soil to liquefaction using a limited set of parameters, particularly when dealing with highly unbalanced databases is a challenging problem. The current study focuses on different ensemble learning classification algorithms using highly unbalanced databases of results from in-situ tests; standard penetration test (SPT), shear wave velocity (Vs) test, and cone penetration test (CPT). The input parameters for these datasets consist of earthquake intensity parameters, strong ground motion parameters, and in-situ soil testing parameters. liquefaction index serving as the binary output parameter. After a rigorous comparison with existing literature, extreme gradient boosting (XGBoost), bagging, and random forest (RF) emerge as the most efficient models for liquefaction instance classification across different datasets. Notably, for SPT and Vs-based models, XGBoost exhibits superior performance, followed by Light gradient boosting machine (LightGBM) and Bagging, while for CPT-based models, Bagging ranks highest, followed by Gradient boosting and random forest, with CPT-based models demonstrating lower Gmean(error), rendering them preferable for soil liquefaction susceptibility prediction. Key parameters influencing model performance include internal friction angle of soil (ϕ) and percentage of fines less than 75 µ (F75) for SPT and Vs data and normalized average cone tip resistance (qc) and peak horizontal ground acceleration (amax) for CPT data. It was also observed that the addition of Vs measurement to SPT data increased the efficiency of the prediction in comparison to only SPT data. Furthermore, to enhance usability, a graphical user interface (GUI) for seamless classification operations based on provided input parameters was proposed.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.