• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.150-150
• /
• 2022

This study investigates the roles of decomposition methods on high accuracy in daily rainfall prediction from light gradient boosting machine (LightGBM) algorithm. Here, empirical mode decomposition (EMD) and singular spectrum analysis (SSA) methods were considered to decompose and reconstruct input time series into trend terms, fluctuating terms, and noise components. The decomposed time series from EMD and SSA methods were used as input data for LightGBM algorithm in two hybrid models, including empirical mode-based light gradient boosting machine (EMDGBM) and singular spectrum analysis-based light gradient boosting machine (SSAGBM), respectively. A total of four parameters (i.e., temperature, humidity, wind speed, and rainfall) at a daily scale from 2003 to 2017 is used as input data for daily rainfall prediction. As results from statistical performance indicators, it indicates that the SSAGBM model shows a better performance than the EMDGBM model and the original LightGBM algorithm with no decomposition methods. It represents that the accuracy of LightGBM algorithm in rainfall prediction was improved with the SSA method when using multivariate dataset.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제15권6호
• /
• pp.1123-1130
• /
• 2020

본 연구는 고속도로 교통사고 심각도 예측모델을 구축하기 위해 다섯가지 머신러닝 기반의 분류모형 적용하였다. 2015년~2017년 동안 전국 고속도로에서 발생한 사고 데이터 21,013건을 5가지의 분류 모형을 적용한 결과 LightGBM(Light Gradient Boosting Model)이 가장 좋은 성능을 나타내는 것으로 나타났다. LightGBM에서는 교통사고심각도 추정에 있어 우선순위 요인으로 사고차량 수, 사고유형, 사고지점, 사고차로유형, 사고차량 유형 순으로 나타났다. 이러한 모형의 결과를 기반으로 일관적인 사고심각도 예측 과정을 통하여 교통사고대응관리 전략 수립에 활용할 수 있다. 본 연구는 국내 기계학습을 활용한 사례가 적은 여건에서 향후 빅데이터 기반의 다양한 기계학습 기법을 활용이 가능함을 제시하고 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제17권8호
• /
• pp.2016-2029
• /
• 2023

Accurate prediction of critical illness is significant for ensuring the lives and health of patients. The selection of indicators affects the real-time capability and accuracy of the prediction for critical illness. However, the diversity and complexity of these indicators make it difficult to find potential connections between them and critical illnesses. For the first time, this study proposes an indicator analysis model to extract key indicators from the preoperative and intraoperative clinical indicators and laboratory results of critical illnesses. In this study, preoperative and intraoperative data of heart failure and respiratory failure are used to verify the model. The proposed model processes the datum and extracts key indicators through four parts. To test the effectiveness of the proposed model, the key indicators are used to predict the two critical illnesses. The classifiers used in the prediction are light gradient boosting machine (LightGBM) and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost). The predictive performance using key indicators is better than that using all indicators. In the prediction of heart failure, LightGBM and XGBoost have sensitivities of 0.889 and 0.892, and specificities of 0.939 and 0.937, respectively. For respiratory failure, LightGBM and XGBoost have sensitivities of 0.709 and 0.689, and specificity of 0.936 and 0.940, respectively. The proposed model can effectively analyze the correlation between indicators and postoperative critical illness. The analytical results make it possible to find the key indicators for postoperative critical illnesses. This model is meaningful to assist doctors in extracting key indicators in time and improving the reliability and efficiency of prediction.

• 한국전자거래학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.97-117
• /
• 2021

정기예금 가입 여부 예측은 은행의 대표적인 금융 마케팅 중 하나로, 은행은 다양한 고객 정보를 활용하여 예측 모델을 구성할 수 있다. 정기예금 가입 여부의 분류 정확도를 향상하기 위해, 많은 연구에서 기계학습 기법들을 이용하여 분류 모델들을 개발하였다. 하지만, 이러한 모델들이 만족스러운 성능을 보일지라도 모델의 의사결정 과정에 대한 근거가 적절하게 설명되지 않는다면 산업에서 활용하기가 쉽지 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문은 설명 가능한 정기예금 가입 여부 예측 기법을 제안한다. 먼저, 테이블 형식에서 우수한 성능을 도출하는 의사결정 나무 기반 앙상블 학습 기법인 랜덤 포레스트, GBM, XGBoost, LightGBM을 이용하여 분류 모델들을 개발하고, 10겹 교차검증을 통해 모델들의 분류 성능을 심층 분석한다. 다음으로, 가장 우수한 성능을 도출하는 모델에 설명 가능한 인공지능 기법인 SHAP을 적용하여 고객 정보의 영향도와 의사결정 과정 등을 해석할 수 있는 근거를 제공한다. 제안한 기법의 실용성과 타당성을 입증하기 위해, Kaggle에서 제공한 은행 마케팅 데이터 셋을 대상으로 모의실험을 진행하였으며, 데이터 셋 구성에 따라 GBM과 LightGBM 모델에 SHAP을 각기 적용하여 설명 가능한 정기예금 가입 여부를 위한 분석 및 시각화를 수행하였다.

• 융합보안논문지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.17-24
• /
• 2022

최근 머신러닝 기반의 사이버 공격 탐지 및 분류 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 높은 수준의 탐지 정확도를 달성하고 있다. 그러나 저 사양 IoT 기기, 대규모의 네트워크 트래픽 등은 IoT 환경에서 머신러닝 기반의 탐지모델 적용을 어렵게 하고 있다. 따라서 본 논문에서는 국방분야에서도 활용되고 있는 MQTT(Message Queuing Telementry Transport) IoT 프로토콜 환경에서 수집된 데이터세트를 대상으로, 차원축소 기법인 PCA(Principal Component Analysis)와 LightGBM(Light Gradient Boosting Model)을 이용하여 IoT 공격을 효울적으로 탐지 및 분류하는 방안을 제안하였다. 실험을 통해 제안하는 분류모델의 성능을 확인한 결과 원본 데이터세트를 약 15%로 축소하였음에도 원본 전체를 모두 사용한 모델과 거의 유사한 성능을 나타냈으며, 본 논문에서 선정한 4가지 차원축소기법과의 비교 평가에서도 가장 우수한 성능을 나타냈다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제27권11호
• /
• pp.147-155
• /
• 2022

본 연구에서는 그래디언트 부스팅 기계학습과 유전 알고리즘을 이용하여 일별 주식 포트폴리오를 동적으로 구성하는 시스템을 구축하고 트레이딩 시뮬레이션을 통해 성능을 분석하였다. 이를 위해 유가증권시장과 코스닥시장에 상장된 종목들의 가격 데이터 및 투자자별 거래정보를 포함한 다양한 데이터를 수집하고, 전처리 과정과 변수가공을 통해 학습-예측에 이용될 변수들을 생성하였다. 첫 번째 실험에서는 예측정확도와 정밀도, 재현율 및 F1 점수 등 네 가지 지표를 활용하여 그래디언트 부스팅 기법들(XGBoost, LightGBM, CatBoost)의 성능을 비교 평가하였다. 두 번째 실험에서는 전 단계에서 선택된 LightGBM과 유전 알고리즘을 적용하여 상장 종목들의 일별 수익 여부를 학습-예측하였다. 그리고 예측된 수익 발생확률을 바탕으로 종목을 선별하여 트레이딩 시뮬레이션을 시행하고, CAGR, MDD, 사프지수 및 변동성 측면에서 코스피, 코스닥 지수와의 성능을 비교 평가하였다. 분석 결과, 제안된 전략들 모두 네 가지 성능평가 지표상에서 시장 평균을 넘어서는 것으로 나타났으며, 그래디언트 부스팅과 유전 알고리즘의 결합이 주식 가격 예측에 효과적으로 이용될 수 있음을 보여주었다.

• 농업과학연구
• /
• 제50권3호
• /
• 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.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제28권8호
• /
• pp.49-58
• /
• 2023

학생들의 중도 탈락은 대학의 재정적 손실 뿐 아니라, 학생 개개인 및 사회적으로도 부정적인 영향을 끼친다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기계 학습을 이용하여 대학생들의 중도 탈락 여부를 예측하고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 대학생들의 중도 탈락 여부를 예측하기 위해 DNN(Deep Neural Network)과 LGBM(Light Gradient Boosting Machine)을 이용한 모델을 구현하고 성능을 비교하였다. 학습 데이터로는 서울 소재 중소규모 4년제 대학인 A 대학의 20,050명의 학생을 대상으로 수집된 학적 및 성적 데이터를 학습에 이용하였다. 원본 데이터의 140여개의 속성 중 중도 탈락 여부를 나타내는 속성과의 상관계수가 0.1 이상인 속성들만 추출하여 학습하였다. 두 모델의 성능 실험 결과, DNN과 LGBM의 F1-스코어는 0.798과 0.826이었으며, LGBM이 DNN에 비해 2.5% 나은 예측 성능을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
• /
• pp.27-28
• /
• 2022

최근 우리나라에서도 인공지능 모델을 이용한 수온 예측 관련 연구가 활발히 진행되고 있으나 한반도 주변 해역의 수온 예측 연구에서는 주로 해수면 온도만을 예측하는데 중점을 두고 있다. 본 논문에서는 XBT(eXpendable Bathy-Thermograph) 데이터와 LightGBM(Light Gradient Boosting Model)을 이용하여 잠수함 작전 및 대잠전(Anti Submarine Warfare)에 있어서 군사적으로 중요한 동해의 수직 수온분포를 예측하였다. 동해 특정해역의 해수면부터 수심 200m까지 측정된 XBT 데이터를 이용하여 모델을 학습시키고 성능 평가지표(MAE, MSE, RMSE)와 수직 수온분포 그래프를 통해 예측 정확도를 평가하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.171-177
• /
• 2021

최근 머신러닝의 발전에 따라 일상생활과 산업에서 기술을 적용하는 사례들이 많아지고 있다. 금융 데이터와 머신러닝 기법을 활용한 연구 또한 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문은 이러한 동향에 따라 상점 매출 데이터에 머신러닝 기법을 접목해 매출 예측 모델을 구축, 핀테크 산업에서의 활용 방안을 제시한다. 다양한 결측치 처리 기법을 적용하고 그래디언트 부스팅 기반의 머신러닝 기법인 XGBoost, LightGBM, CatBoost를 사용하여 각 모델의 상점 매출예측 성능을 비교한다. 연구 결과, 단일대체법 중 중앙값 대체법을 사용한 데이터셋에 XGBoost를 활용해 예측을 진행한 모델의 성능이 가장 우수했다. 연구를 통해 얻은 모델을 이용하여 상점의 매출 예측을 진행함으로서 핀테크 기업의 고객 상점들은 대출금을 상환하기 전 금융 보조를 받는 근거로, 핀테크 기업은 상환 가능성이 높은 우수 상점에 금융 상품을 제공하는 등 기업과 고객 모두에게 긍정적인 방향으로 활용할 수 있다.