An Expert Seasonal Prediction System for operational Seasonal Outlook (ESPreSSO) is developed based on the APEC Climate Center (APCC) Multi-Model Ensemble (MME) dynamical prediction and expert-guided statistical downscaling techniques. Dynamical models have improved to provide meaningful seasonal prediction, and their prediction skills are further improved by various ensemble and downscaling techniques. However, experienced scientists and forecasters make subjective correction for the operational seasonal outlook due to limited prediction skills and biases of dynamical models. Here, a hybrid seasonal prediction system that grafts experts' knowledge and understanding onto dynamical MME prediction is developed to guide operational seasonal outlook in Korea. The basis dynamical prediction is based on the APCC MME, which are statistically mapped onto the station-based observations by experienced experts. Their subjective selection undergoes objective screening and quality control to generate final seasonal outlook products after physical ensemble averaging. The prediction system is constructed based on 23-year training period of 1983-2005, and its performance and stability are assessed for the independent 11-year prediction period of 2006-2016. The results show that the ESPreSSO has reliable and stable prediction skill suitable for operational use.
Park, Jinkyung;Kang, Hyun-Suk;Hyun, Yu-Kyung;Nakazawa, Tetsuo
Atmosphere
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v.28
no.1
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pp.15-24
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2018
Sea ice plays an important role in modulating surface conditions at high and mid-latitudes. It reacts rapidly to climate change, therefore, it is a good indicator for capturing these changes from the Arctic climate. While many models have been used to study the predictability of climate variables, their performance in predicting sea ice was not well assessed. This study examines the predictability of the Arctic sea ice extent from ensemble prediction systems. The analysis is focused on verification of predictability in each model compared to the observation and prediction in particular, on lead time in Sub-seasonal to Seasonal (S2S) scales. The S2S database now provides quasi-real time ensemble forecasts and hindcasts up to about 60 days from 11 centers: BoM, CMA, ECCC, ECMWF, HMCR, ISAC-CNR, JMA, KMA, Meteo France, NCEP and UKMO. For multi model comparison, only models coupled with sea ice model were selected. Predictability is quantified by the climatology, bias, trends and correlation skill score computed from hindcasts over the period 1999 to 2009. Most of models are able to reproduce characteristics of the sea ice, but they have bias with seasonal dependence and lead time. All models show decreasing sea ice extent trends with a maximum magnitude in warm season. The Arctic sea ice extent can be skillfully predicted up 6 weeks ahead in S2S scales. But trend-independent skill is small and statistically significant for lead time over 6 weeks only in summer.
The hippocampal volume atrophy is known to be linked with neuro-degenerative disorders and it is also one of the most important early biomarkers for Alzheimer's disease detection. The measurements of hippocampal pure volumes from Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a crucial task and state-of-the-art methods require a large amount of time. In addition, the structural brain development is investigated using MRI data, where brain morphometry (e.g. cortical thickness, volume, surface area etc.) study is one of the significant parts of the analysis. In this study, we have proposed a patch-based ensemble model of 3-D convolutional neural network (CNN) to measure the hippocampal pure volume from MRI data. The 3-D patches were extracted from the volumetric MRI scans to train the proposed 3-D CNN models. The trained models are used to construct the ensemble 3-D CNN model and the aggregated model predicts the pure volume in one-step in the test phase. Our approach takes only 5 seconds to estimate the volumes from an MRI scan. The average errors for the proposed ensemble 3-D CNN model are 11.7±8.8 (error%±STD) and 12.5±12.8 (error%±STD) for the left and right hippocampi of 65 test MRI scans, respectively. The quantitative study on the predicted volumes over the ground truth volumes shows that the proposed approach can be used as a proxy.
The early detection of diseases is important in agriculture because diseases are major threats of reducing crop yield for farmers. The shape and color of plant leaf are changed differently according to the disease. So we can detect and estimate the disease by inspecting the visual feature in leaf. This study presents a vision-based leaf classification method for detecting the diseases of tomato crop. ResNet-50 model was used to extract the visual feature in leaf and classify the disease of tomato crop, since the model showed the higher accuracy than the other ResNet models with different depths. We propose a new ensemble approach using several DCNN classifiers that have the same structure but have been trained at different ranges in the DCNN layers. Experimental result achieved accuracy of 97.19% for PlantVillage dataset. It validates that the proposed method effectively classify the disease of tomato crop.
Journal of Agricultural Extension & Community Development
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v.16
no.4
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pp.939-965
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2009
The Machine Learning has been identified as a promising approach to knowledge-based system development. This study aims to examine the ability of machine learning techniques for farmer's decision making and to develop the reference model for using pig farm data. We compared five machine learning techniques: logistic regression, decision tree, artificial neural network, k-nearest neighbor, and ensemble. All models are well performed to predict the sow's productivity in all parity, showing over 87.6% predictability. The model predictability of total litter size are highest at 91.3% in third parity and decreasing as parity increases. The ensemble is well performed to predict the sow's productivity. The neural network and logistic regression is excellent classifier for all parity. The decision tree and the k-nearest neighbor was not good classifier for all parity. Performance of models varies over models used, showing up to 104% difference in lift values. Artificial Neural network and ensemble models have resulted in highest lift values implying best performance among models.
Support vector machine (SVM) active learning plays a key role in the interactive content-based image retrieval (CBIR) community. However, the regular SVM active learning is challenged by what we call "the small example problem" and "the asymmetric distribution problem." This paper attempts to integrate the merits of semi-supervised learning, ensemble learning, and active learning into the interactive CBIR. Concretely, unlabeled images are exploited to facilitate boosting by helping augment the diversity among base SVM classifiers, and then the learned ensemble model is used to identify the most informative images for active learning. In particular, a bias-weighting mechanism is developed to guide the ensemble model to pay more attention on positive images than negative images. Experiments on 5000 Corel images show that the proposed method yields better retrieval performance by an amount of 0.16 in mean average precision compared to regular SVM active learning, which is more effective than some existing improved variants of SVM active learning.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2008.05a
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pp.1388-1392
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2008
Water resources management depends on dealing inherent uncertainties stemming from climatic and hydrological inputs and models. Dealing with these uncertainties remains a challenge. Streamflow forecasts basically contain uncertainties arising from model structure and initial conditions. Recent enhancements in climate forecasting skill and hydrological modeling provide an breakthrough for delivering improved streamflow forecasts. However, little consideration has been given to methodologies that include coupling both multiple climate and multiple hydrological models, increasing the pool of streamflow forecast ensemble members and accounting for cumulative sources of uncertainty. The approach here proposes integration and coupling of global climate models (GCM), multiple regional climate models, and numerous hydrological models to improve streamflow forecasting and characterize system uncertainty through generation of ensemble forecasts.
Lee, Young Seung;Choi, Sung Woong;Park, Seung Keun
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.13
no.3
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pp.192-194
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2013
This paper proposes a validation model using a reverberation chamber for verification of the effectiveness and accuracy of the statistical power balance (PWB) method. The PWB method treats electromagnetic (EM) field distributions in certain environments as a representative value of an "ensemble" average, so a reverberation chamber is utilized as a testing apparatus to experimentally simulate the sets of measurement field "ensemble" inside a complex environment. Measurements are performed with various test conditions for environmental loss using flat absorbers, and front and side doors of the chamber. Comparison between the PWB analysis and the measurement results shows good agreement, indicating the usefulness of this statistical analysis method for stating the electromagnetic field inside the EM zone as a representative value to general structures.
We have presented the results of thermodynamic, structural and dynamic properties of liquid benzene, toluene, and p-xylene in canonical (NVT) ensemble at 293.15 K by molecular dynamics (MD) simulations. The molecular model adopted for these molecules is a combination of the rigid body treatment for the benzene ring and an atomistically detailed model for the methyl hydrogen atoms. The calculated pressures are too low in the NVT ensemble MD simulations. The various thermodynamic properties reflect that the intermolecular interactions become stronger as the number of methyl group attached into the benzene ring increases. The pronounced nearest neighbor peak in the center of mass g(r) of liquid benzene at 293.15 K, provides the interpretation that nearest neighbors tend to be perpendicular. Two self-diffusion coefficients of liquid benzene at 293.15 K calculated from MSD and VAC function are in excellent agreement with the experimental measures. The self-diffusion coefficients of liquid toluene also agree well with the experimental ones for toluene in benzene and for toluene in cyclohexane.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.29
no.5
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pp.561-589
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2022
When multiple classifications and regression trees are combined, tree-based ensemble models, such as random forest (RF) and Bayesian additive regression trees (BART), are produced. We compare the model structures and performances of various ensemble models for regression settings in this study. RF learns bootstrapped samples and selects a splitting variable from predictors gathered at each node. The BART model is specified as the sum of trees and is calculated using the Bayesian backfitting algorithm. Throughout the extensive simulation studies, the strengths and drawbacks of the two methods in the presence of missing data, high-dimensional data, or highly correlated data are investigated. In the presence of missing data, BART performs well in general, whereas RF provides adequate coverage. The BART outperforms in high dimensional, highly correlated data. However, in all of the scenarios considered, the RF has a shorter computation time. The performance of the two methods is also compared using two real data sets that represent the aforementioned situations, and the same conclusion is reached.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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