Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.05a
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pp.322-323
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2022
The most necessary thing for the optimal operation of a water purification plant is to accurately predict the pattern and amount of tap water used by consumers. The required amount of tap water should be delivered to the drain using a pump and stored, and the required flow rate should be supplied in a timely manner using the minimum amount of electrical energy. The short-term demand forecasting required from the point of view of energy optimization operation among water purification plant volume predictions has been made in consideration of seasons, major periods, and regional characteristics using time series analysis, regression analysis, and neural network algorithms. In this paper, we analyzed energy management methods through AI-based complex sensor applicability analysis such as LSTM (Long Short-Term Memory) and GRU (Gated Recurrent Units), which are types of cyclic neural networks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.7
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pp.1759-1772
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2023
Chinese named entity recognition (NER) is a challenging work that seeks to find, recognize and classify various types of information elements in unstructured text. Due to the Chinese text has no natural boundary like the spaces in the English text, Chinese named entity identification is much more difficult. At present, most deep learning based NER models are developed using a bidirectional long short-term memory network (BiLSTM), yet the performance still has some space to improve. To further improve their performance in Chinese NER tasks, we propose a new NER model, IDCNN-BiLSTM-Highway, which is a combination of the BiLSTM, the iterated dilated convolutional neural network (IDCNN) and the highway network. In our model, IDCNN is used to achieve multiscale context aggregation from a long sequence of words. Highway network is used to effectively connect different layers of networks, allowing information to pass through network layers smoothly without attenuation. Finally, the global optimum tag result is obtained by introducing conditional random field (CRF). The experimental results show that compared with other popular deep learning-based NER models, our model shows superior performance on two Chinese NER data sets: Resume and Yidu-S4k, The F1-scores are 94.98 and 77.59, respectively.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.1
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pp.105-111
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2023
Recently, research on prediction algorithms using deep learning has been actively conducted. In addition, algorithmic trading (auto-trading) based on predictive power of artificial intelligence is also becoming one of the main investment methods in stock trading field, building its own history. Since the possibility of human error is blocked at source and traded mechanically according to the conditions, it is likely to be more profitable than humans in the long run. In particular, for the virtual currency market at least for now, unlike stocks, it is not possible to evaluate the intrinsic value of each cryptocurrencies. So it is far effective to approach them with technical analysis and cryptocurrency market might be the field that the performance of algorithmic trading can be maximized. Currently, the most commonly used artificial intelligence method for financial time series data analysis and forecasting is Long short-term memory(LSTM). However, even t4he LSTM also has deficiencies which constrain its widespread use. Therefore, many improvements are needed in the design of forecasting and investment algorithms in order to increase its utilization in actual investment situations. Meanwhile, Prophet, an artificial intelligence algorithm developed by Facebook (META) in 2017, is used to predict stock and cryptocurrency prices with high prediction accuracy. In particular, it is evaluated that Prophet predicts the price of virtual currencies better than that of stocks. In this study, we aim to show Prophet's virtual currency price prediction accuracy is higher than existing deep learning-based time series prediction method. In addition, we execute mock investment with Prophet predicted value. Evaluating the final value at the end of the investment, most of tested coins exceeded the initial investment recording a positive profit. In future research, we continue to test other coins to determine whether there is a significant difference in the predictive power by coin and therefore can establish investment strategies.
Prediction and control of nitrogen oxides (NOx) emission is of great interest in industry due to stricter environmental regulations. Herein, we propose an artificial intelligence (AI)-based framework for prediction of NOx emission. The framework includes pre-processing of data for training of neural networks and evaluation of the AI-based models. In this work, Long-Short-Term Memory (LSTM), one of the recurrent neural networks, was adopted to reflect the time series characteristics of NOx emissions. A decision tree was used to determine a time window of LSTM prior to training of the network. The neural network was trained with operational data from a heating furnace. The optimal model was obtained by optimizing hyper-parameters. The LSTM model provided a reliable prediction of NOx emission for both training and test data, showing an accuracy of 93% or more. The application of the proposed AI-based framework will provide new opportunities for predicting the emission of various air pollutants with time series characteristics.
Quantitative forecasting of groundwater levels for the assessment of groundwater variation and vulnerability is very important. To achieve this purpose, various time series analysis and machine learning techniques have been used. In this study, we developed a prediction model based on LSTM (Long short term memory), one of the artificial neural network (ANN) algorithms, for predicting the daily groundwater level of 11 groundwater wells in Hankyung-myeon, Jeju Island. In general, the groundwater level in Jeju Island is highly autocorrelated with tides and reflected the effects of precipitation. In order to construct an input and output variables based on the characteristics of addressing data, the precipitation data of the corresponding period was added to the groundwater level data. The LSTM neural network was trained using the initial 365-day data showing the four seasons and the remaining data were used for verification to evaluate the fitness of the predictive model. The model was developed using Keras, a Python-based deep learning framework, and the NVIDIA CUDA architecture was implemented to enhance the learning speed. As a result of learning and verifying the groundwater level variation using the LSTM neural network, the coefficient of determination (R2) was 0.98 on average, indicating that the predictive model developed was very accurate.
Recently, the importance prediction of photovoltaic power (PV) is considered as an essential function for scheduling adjustments, deciding on storage size, and overall planning for stable operation of PV facility systems. In particular, since most of PV power is generated in peak time, PV power prediction in a peak time is required for the PV system operators that enable to maximize revenue and sustainable electricity quantity. Moreover, Prediction of the PV power output in peak time without meteorological information such as solar radiation, cloudiness, the temperature is considered a challenging problem because it has limitations that the PV power was predicted by using predicted uncertain meteorological information in a wide range of areas in previous studies. Therefore, this paper proposes the LSTM (Long-Short Term Memory) based the PV power prediction model only using the meteorological, seasonal, and the before the obtained PV power before peak time. In this paper, the experiment results based on the proposed model using the real-world data shows the superior performance, which showed a positive impact on improving the PV power in a peak time forecast performance targeted in this study.
Kim, Min-seok;Jung, Jae-hee;Jung, Bo-kyung;Yoon, Ki-mu;Bae, Ara;Kim, Wooil
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.38
no.6
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pp.703-709
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2019
This paper proposes speech recognition systems employing Convolutional Neural Network (CNN) and Long Short Term Memory (LSTM) structures combined with Hidden Markov Moldel (HMM) to effectively recognize the speech of VeloPharyngeal Insufficiency (VPI) patients, and compares the recognition performance of the systems to the Gaussian Mixture Model (GMM-HMM) and fully-connected Deep Neural Network (DNNHMM) based speech recognition systems. In this paper, the initial model is trained using normal speakers' speech and simulated VPI speech is used for generating a prior model for speaker adaptation. For VPI speaker adaptation, selected layers are trained in the CNN-HMM based model, and dropout regulatory technique is applied in the LSTM-HMM based model, showing 3.68 % improvement in recognition accuracy. The experimental results demonstrate that the proposed LSTM-HMM-based speech recognition system is effective for VPI speech with small-sized speech data, compared to conventional GMM-HMM and fully-connected DNN-HMM system.
In this paper, a hybrid deep learning model, called 2D convolution with bidirectional long short-term memory (2DCBLSTM), is presented that can effectively combine both spatial and temporal features for crop classification. In the proposed model, 2D convolution operators are first applied to extract spatial features of crops and the extracted spatial features are then used as inputs for a bidirectional LSTM model that can effectively process temporal features. To evaluate the classification performance of the proposed model, a case study of crop classification was carried out using multi-temporal unmanned aerial vehicle images acquired in Anbandegi, Korea. For comparison purposes, we applied conventional deep learning models including two-dimensional convolutional neural network (CNN) using spatial features, LSTM using temporal features, and three-dimensional CNN using spatio-temporal features. Through the impact analysis of hyper-parameters on the classification performance, the use of both spatial and temporal features greatly reduced misclassification patterns of crops and the proposed hybrid model showed the best classification accuracy, compared to the conventional deep learning models that considered either spatial features or temporal features. Therefore, it is expected that the proposed model can be effectively applied to crop classification owing to its ability to consider spatio-temporal features of crops.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.20
no.6
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pp.34-43
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2019
The maintenance cost for road pavement is gradually increasing due to the continuous increase in road extension as well as increase in the number of old routes that have passed the public period. As a result, there is a need for a method of minimizing costs through preventative grievance preventive maintenance requires the establishment of a strategic plan through accurate prediction of road pavement. Hence, In this study, the deep neural network(DNN) and the recurrent neural network(RNN) were used in order to develop the expressway pavement damage prediction model. A superior model among these two network models was then suggested by comparing and analyzing their performance. In order to solve the RNN's vanishing gradient problem, the LSTM (Long short-term memory) circuits which are a more complicated form of the RNN structure were used. The learning result showed that the RMSE value of the RNN-LSTM model was 0.102 which was lower than the RMSE value of the DNN model, indicating that the performance of the RNN-LSTM model was superior. In addition, high accuracy of the RNN-LSTM model was verified through the comparison between the estimated average road pavement condition and the actually measured road pavement condition of the target section over time.
Lee, Myungjin;Kim, Jongsung;Yoo, Younghoon;Kim, Hung Soo;Kim, Sam Eun;Kim, Soojun
Journal of Korea Water Resources Association
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v.54
no.spc1
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pp.1061-1069
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2021
Recently, the magnitude and frequency of extreme heavy rains and localized heavy rains have increased due to abnormal climate, which caused increased flood damage in river basin. As a result, the nonlinearity of the hydrological system of rivers or basins is increasing, and there is a limitation in that the lead time is insufficient to predict the water level using the existing physical-based hydrological model. This study predicted the water level at Ulsan (Taehwagyo) with a lead time of 0, 1, 2, 3, 6, 12 hours by applying deep learning techniques based on Deep Neural Network (DNN) and Long Short-Term Memory (LSTM) and evaluated the prediction accuracy. As a result, DNN model using the sliding window concept showed the highest accuracy with a correlation coefficient of 0.97 and RMSE of 0.82 m. If deep learning-based water level prediction using a DNN model is performed in the future, high prediction accuracy and sufficient lead time can be secured than water level prediction using existing physical-based hydrological models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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