• Title/Summary/Keyword: Multi-Layer Perceptron Neural Network

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Water consumption prediction based on machine learning methods and public data

  • Kesornsit, Witwisit;Sirisathitkul, Yaowarat
    • Advances in Computational Design
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    • v.7 no.2
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    • pp.113-128
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    • 2022
  • Water consumption is strongly affected by numerous factors, such as population, climatic, geographic, and socio-economic factors. Therefore, the implementation of a reliable predictive model of water consumption pattern is challenging task. This study investigates the performance of predictive models based on multi-layer perceptron (MLP), multiple linear regression (MLR), and support vector regression (SVR). To understand the significant factors affecting water consumption, the stepwise regression (SW) procedure is used in MLR to obtain suitable variables. Then, this study also implements three predictive models based on these significant variables (e.g., SWMLR, SWMLP, and SWSVR). Annual data of water consumption in Thailand during 2006 - 2015 were compiled and categorized by provinces and distributors. By comparing the predictive performance of models with all variables, the results demonstrate that the MLP models outperformed the MLR and SVR models. As compared to the models with selected variables, the predictive capability of SWMLP was superior to SWMLR and SWSVR. Therefore, the SWMLP still provided satisfactory results with the minimum number of explanatory variables which in turn reduced the computation time and other resources required while performing the predictive task. It can be concluded that the MLP exhibited the best result and can be utilized as a reliable water demand predictive model for both of all variables and selected variables cases. These findings support important implications and serve as a feasible water consumption predictive model and can be used for water resources management to produce sufficient tap water to meet the demand in each province of Thailand.

Bayesian Texture Segmentation Using Multi-layer Perceptron and Markov Random Field Model (다층 퍼셉트론과 마코프 랜덤 필드 모델을 이용한 베이지안 결 분할)

  • Kim, Tae-Hyung;Eom, Il-Kyu;Kim, Yoo-Shin
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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    • v.44 no.1
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    • pp.40-48
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    • 2007
  • This paper presents a novel texture segmentation method using multilayer perceptron (MLP) networks and Markov random fields in multiscale Bayesian framework. Multiscale wavelet coefficients are used as input for the neural networks. The output of the neural network is modeled as a posterior probability. Texture classification at each scale is performed by the posterior probabilities from MLP networks and MAP (maximum a posterior) classification. Then, in order to obtain the more improved segmentation result at the finest scale, our proposed method fuses the multiscale MAP classifications sequentially from coarse to fine scales. This process is done by computing the MAP classification given the classification at one scale and a priori knowledge regarding contextual information which is extracted from the adjacent coarser scale classification. In this fusion process, the MRF (Markov random field) prior distribution and Gibbs sampler are used, where the MRF model serves as the smoothness constraint and the Gibbs sampler acts as the MAP classifier. The proposed segmentation method shows better performance than texture segmentation using the HMT (Hidden Markov trees) model and HMTseg.

Concrete compressive strength prediction using the imperialist competitive algorithm

  • Sadowski, Lukasz;Nikoo, Mehdi;Nikoo, Mohammad
    • Computers and Concrete
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    • v.22 no.4
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    • pp.355-363
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    • 2018
  • In the following paper, a socio-political heuristic search approach, named the imperialist competitive algorithm (ICA) has been used to improve the efficiency of the multi-layer perceptron artificial neural network (ANN) for predicting the compressive strength of concrete. 173 concrete samples have been investigated. For this purpose the values of slump flow, the weight of aggregate and cement, the maximum size of aggregate and the water-cement ratio have been used as the inputs. The compressive strength of concrete has been used as the output in the hybrid ICA-ANN model. Results have been compared with the multiple-linear regression model (MLR), the genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO). The results indicate the superiority and high accuracy of the hybrid ICA-ANN model in predicting the compressive strength of concrete when compared to the other methods.

A Study on comparison of KDD CUP 99 and NSL-KDD using artificial neural network (인공신경망을 통한 KDD CUP 99와 NSL-KDD 데이터 셋 비교)

  • Ji, Hyunjung;Kim, Yonghyun;Kim, Donghwa;Shin, Dongkyoo;Shin, Dongil
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2017.04a
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    • pp.211-213
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    • 2017
  • 최근 컴퓨터 네트워크를 활용하는 다양한 기기들이 개발되고 급격히 확산되면서, 컴퓨터 네크워크는 전보다 많은 보안문제에 직면하게 되었다. 이에 따라 네트워크 보안을 위한 침입탐지시스템의 필요성이 대두된다. 침입탐지시스템을 구현하기 위한 대표적인 데이터 셋으로는 KDD CUP 99(KDD'99)와 이후 KDD'99의 문제점을 보완하여 공개된 NSL-KDD가 있다. 본 논문에서는 KDD'99와 NSL-KDD를 소개하고 인공신경망을 통해 두 데이터 셋을 비교 분석하였다. Multi-Layer Perceptron을 사용해 데이터 셋을 분석해본 결과, KDD'99는 전체 정확도에서 더 높은 결과를 얻은 반면 공격 별 탐지 정확도 면에서는 NSL-KDD에 뒤쳐졌다.

Traffic Sign Recognition Using Color Information and Neural Network with Multi-layer Perceptron (컬러정보와 다층퍼셉트론 신경망을 이용한 교통표지판 인식)

  • Bang, Gul-Won;Kang, Dea-Yook;Kim, Byung-Ki;Cho, Wan-Hyun
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.305-308
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    • 2007
  • 본 논문은 교통표지판을 자동으로 인식하는 방법에 관한 연구로 기존의 교통표지판 인식시스템에서는 인식하는데 걸리는 시간이 길고 잡음환경에서 인식률이 저하되며 변경된 교통표지판은 인식하지 못하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기위해 컬러정보를 이용하여 교통표지판 영역을 추출하고 추출된 이미지를 인식하는데 다층퍼셉트론 신경망 알고리즘을 적용하여 교통표지판 인식시스템을 제안한다. 제안된 방법은 교통표지판의 컬러를 분석하여 영상에서 교통표지판 영역을 추출한다. 영역을 추출하는 방법은 RGB 컬러 공간으로부터 YUV, YIQ, CMYK 컬러 공간이 가지는 특성을 이용한다. 형태처리는 교통표지판의 기하학적 특성을 이용하여 군집화한다. 교통표지판 인식은 학습이 가능한 다층퍼셉트론의 오류역전파알고리즘을 적용하여 인식한다. 다층퍼셉트론 신경망 알고리즘은 패턴인식 분야에서 우수한 성능이 입증 되었다.

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Printer calibration for linearly perceived tone reproduction (인간 시각에 선형적인 계조 재현을 위한 프린터 보정)

  • 이철희;이채수;강봉수;이응주;하영호
    • Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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    • v.36S no.4
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    • pp.55-69
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    • 1999
  • 일반적으로 잉크젯 프린터는 농도에 대해 선형적인 계조재현 특성을 나타낸다. 그러나 인간 시각의 경우 농도에 선형적인 프린터 출력에 대하여 비선형적인 지각반응을 나타낸다. 즉 농도가 큰 패치(patch)에 대해서는 명도나 색차에 대한 변별력이 작으며 농도가 작은 패치에 대해서는 좀 더 예민한 변별력을 갖는다. 따라서 농도에 선형적인 프린터 출력은 시각적인 활성영역을 줄이므로 프린터에서 구별되는 계조의 범위가 좁아진다. 그러므로 본 논문에서는 인간의 시지각 특성과 매우 상관도가 높은 CIELAB 색공간을 이용하여 균등한 명도 변화 및 색차를 나타내도록 하는 프린터 계조재현 알고리즘을 제안한다. 이때 시각적으로 균등한 변화를 나타내는 프린터의 입력값을 찾기 위해 다층 퍼셉트론 신경망(multi-layer perceptron neural network, MLP)을 이용하였다. 신경망의 학습을 위해 계조에 따른 패치를 만들고, 프린터 구동입력신호 및 패치의 측정된 값으로 신경망을 학습하였다. 학습된 신경망으로 선형적인 출력을 내는 프린터 구동신호를 찾고 LUT(look-up table)를 이용하여 프린터 입력 신호를 역으로 보정하였다. 결과, 보정된 프린터의 출력이 선형적인 계조 변화를 보였고 변화가 인지되는 계조의 범위가 늘어났으며 실형상에 대한 실험에 있어서도 우수한 화질을 보였다.

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Individual Cylinder Spark Advance Control Using Cylinder Pressure in SI Engines

  • Park, Seungbum;Myoungho Sunwoo;Paljoo Yoon
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 2001.10a
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    • pp.160.2-160
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    • 2001
  • This paper presents an individual cylinder spark advance control strategy based upon the location of peak pressure (LPP) in spark ignition engines using artificial neural networks. The LPP is estimated using a feedforward multi-layer perceptron network (MLPN), which needs only five samples of output voltage from the cylinder pressure sensor. The cyclic variation of LPP restricts the gain of the feedback controller, and results in poor regulation performance during the transient operation of the engine. The transient performance of the spark advance controller is improved by adding a feedforward controller which reflects the abrupt changes of the engine operating conditions such as engine speed and manifold absolute pressure (MAP)...

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A Study on Tools for Implementing High-speed Neural Network (신경회로망의 고속 구현 방법에 관한 연구)

  • Kim, Pyong-Kun;Kim, Doo-Sik;Lee, Sang-Ho
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2002.11a
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    • pp.377-380
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    • 2002
  • 신경회로망은 문자인식, 자동제어 등의 여러 분야에 널리 쓰이는 방식이다. 그러나 신경회로망을 구현하는데는 연산량이 많아서 실시간으로 구현하기에 어려움이 많이 따른다. 본 논문은 신경회로망을 구현하는데 필요한 연산을 살펴보고 그 연산을 구현하는 방법을 비교 분석하였다. 신경회로망을 구현하기 위해 DSP(Digital Signal Processor), PC의 FPU(Floating Point Unit), Intel사의 Pentium 계열 프로세서에서 지원하는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 기술을 사용하여 결과를 비교 분석 하였다. 신경회로망의 핵심인 MLP(Multi Layer Perceptron) 연산에 대해 실험한 결과 SIMD 기술을 이용하는 방법이 다른 방법에 비해 2배이상 좋은 결과를 나타내었다.

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Deep Learning-based Side-Channel Analysis Method with Resistance to Jitter (지터에 내성을 갖는 딥러닝 기반 부채널 분석 방안)

  • Kim, Ju-Hwan;Kim, Soo-Jin;Woo, Ji-Eun;Park, So-Yeon;Han, Dong-Guk
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2020.05a
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    • pp.180-183
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    • 2020
  • 물리적 정보를 이용해 암호 알고리즘의 비밀정보를 분석하는 부채널분석 분야에서도 딥러닝을 접목한 분석방법들이 활발히 제안되고 있다. 본 논문에서는 소비전력이 시간축상으로 흐트러지는 현상인 지터가 있는 파형을 신경망의 특성을 기반으로 효과적으로 분석하는 방법을 제안한다. 제안한 방법을 실험적으로 검증하기 위해 지터가 있는 AES-128 파형을 Convolutional Neural Network와 Multi-Layer Perceptron을 기반으로 분석한 결과 제안한 방법을 적용한 신경망은 모든 바이트 키 분석에 성공했으나, 이외의 신경망은 일부 혹은 모든 바이트 키 분석에 실패했다.

A Neural Network for Long-Term Forecast of Regional Precipitation (지역별 중장기 강수량 예측을 위한 신경망 기법)

  • Kim, Ho-Joon;Paek, Hee-Jeong;Kwon, Won-Tae
    • Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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    • v.2 no.2
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    • pp.69-78
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    • 1999
  • In this paper, a neural network approach to forecast Korean regional precipitation is presented. We first analyze the characteristics of the conventional models for time series prediction, and then propose a new model and its learning method for the precipitation forecast. The proposed model is a layered network in which the outputs of a layer are buffered within a given period time and then fed fully connected to the upper layer. This study adopted the dual connections between two layers for the model. The network behavior and learning algorithm for the model are also described. The dual connection structure plays the role of the bias of the ordinary Multi-Layer Perceptron(MLP), and reflects the relationships among the features effectively. From these advantageous features, the model provides the learning efficiency in comparison with the FIR network, which is the most popular model for time series prediction. We have applied the model to the monthly and seasonal forecast of precipitation. The precipitation data and SST(Sea Surface Temperature) data for several decades are used as the learning pattern for the neural network predictor. The experimental results have shown the validity of the proposed model.

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