• 제목/요약/키워드: Numerical differentiation

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이기종 머신러닝 모델 기반 치매예측 모델 (Dementia Prediction Model based on Gradient Boosting)

  • 이태인;오하영
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제25권12호
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    • pp.1729-1738
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    • 2021
  • 머신러닝은 인지심리, 뇌과학과 긴밀한 관계를 유지하며 함께 발전하고 있다. 본 논문은 OASIS-3 dataset을 머신러닝 기법을 이용하여 분석하고, 이를 통해 치매를 예측하는 모델을 제안한다. OASIS-3 데이터 중 각 영역의 부피를 수치화한 데이터들에 대해 PCA(Principal component analysis) 를 통한 차원 축소를 실행한 뒤, 중요한 요소(특징)들만 추출 후 이에 대해 그래디언트 부스팅, 스태킹을 포함한 다양한 머신러닝 모델들을 적용, 각각의 성능을 비교한다. 제안하는 기법은 기존 연구들과 달리 뇌 생체 데이터들은 물론 참가자의 성별 등의 기본 정보 데이터, 참여자의 의료 정보 데이터를 사용했기에 차별성이 크다. 또한, 다양한 성능평가를 통해 제안하는 기법이 다양한 수치 데이터 중 치매와 더 많은 관련성을 보이는 특징들을 찾아내어 치매를 더 잘 예측할 수 있는 모델임을 보였다.

물리정보신경망을 이용한 파동방정식 모델링 전략 분석 (Analysis on Strategies for Modeling the Wave Equation with Physics-Informed Neural Networks)

  • 조상인;최우창;지준;편석준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제26권3호
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    • pp.114-125
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    • 2023
  • 편미분방정식의 해를 구하기 위한 여러 수치해법들의 한계와 순수 데이터 기반 기계학습의 단점을 극복하기 위해 물리정보신경망(physics-informed neural network, PINN)이 제안되었다. 물리정보신경망은 편미분방정식을 손실함수 구성에 직접 활용하여 기계학습 훈련에 물리적 제약을 주는 기법으로 파동방정식 모델링에도 활용될 수 있다. 그러나 물리정보신경망을 이용하여 파동방정식을 풀기 위해서는 신경망 훈련 시 입력에 대한 2차 미분이 수행되어야 하고, 그 결과로 출력되는 파동장은 복잡한 역학적 현상들을 포함하고 있어 섬세한 전략이 필요하다. 이 해설 논문에서는 물리정보신경망의 기본 개념을 설명하고 파동방정식 모델링에 활용하기 위한 고려사항들에 대해 고찰하였다. 이러한 고려사항에는 공간좌표 정규화, 활성함수 선정, 물리손실 추가 전략이 포함된다. 훈련자료의 공간좌표를 정규화한 후 사용하면 파동방정식 모델링을 위한 신경망 훈련에서 초기 조건이 더 정확하게 반영되는 것을 수치 실험을 통해 보였다. 또한 신경망을 통한 파동장 예측에 가장 적절한 활성함수를 선정하기 위해 여러 함수들의 특성을 비교했다. 특성 비교는 각 활성함수들의 입력자료에 대한 미분과 수렴성을 중심으로 이루어졌다. 마지막으로 신경망 훈련 중 손실함수에 물리손실을 추가하는 두가지 시나리오의 결과를 비교하였다. 수치 실험을 통해 훈련 초기부터 물리손실을 활용하는 전략보다 초기 훈련단계 이후부터 물리손실을 적용하는 커리큘럼 기반 학습전략이 효과적이라는 결과를 도출했다. 추가로 이 결과를 물리손실을 전혀 사용하지 않은 훈련 결과와 비교하여 PINN기법의 효과를 확인하였다.

밀 품질평가 현황과 검사제도 (Current Wheat Quality Criteria and Inspection Systems of Major Wheat Producing Countries)

  • 이춘기;남중현;강문석;구본철;김재철;박광근;박문웅;김용호
    • 한국작물학회지
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    • 제47권
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    • pp.63-94
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    • 2002
  • On the purpose to suggest an advanced scheme in assessing the domestic wheat quality, this paper reviewed the inspection systems of wheat in major wheat producing countries as well as the quality criteria which are being used in wheat grading and classification. Most wheat producing countries are adopting both classifications of class and grade to provide an objective evaluation and an official certification to their wheat. There are two main purposes in the wheat classification. The first objectives of classification is to match the wheat with market requirements to maximize market opportunities and returns to growers. The second is to ensure that payments to glowers aye made on the basis of the quality and condition of the grain delivered. Wheat classes has been assigned based on the combination of cultivation area, seed-coat color, kernel and varietal characteristics that are distinctive. Most reputable wheat marketers also employ a similar approach, whereby varieties of a particular type are grouped together, designed by seed coat colour, grain hardness, physical dough properties, and sometimes more precise specification such as starch quality, all of which are genetically inherited characteristics. This classification in simplistic terms is the categorization of a wheat variety into a commercial type or style of wheat that is recognizable for its end use capabilities. All varieties registered in a class are required to have a similar end-use performance that the shipment be consistent in processing quality, cargo to cargo and year to year, Grain inspectors have historically determined wheat classes according to visual kernel characteristics associated with traditional wheat varieties. As well, any new wheat variety must not conflict with the visual distinguishability rule that is used to separate wheats of different classes. Some varieties may possess characteristics of two or more classes. Therefore, knowledge of distinct varietal characteristics is necessary in making class determinations. The grading system sets maximum tolerance levels for a range of characteristics that ensure functionality and freedom from deleterious factors. Tests for the grading of wheat include such factors as plumpness, soundness, cleanliness, purity of type and general condition. Plumpness is measured by test weight. Soundness is indicated by the absence or presence of musty, sour or commercially objectionable foreign odors and by the percentage of damaged kernels that ave present in the wheat. Cleanliness is measured by determining the presence of foreign material after dockage has been removed. Purity of class is measured by classification of wheats in the test sample and by limitation for admixtures of different classes of wheat. Moisture does not influence the numerical grade. However, it is determined on all shipments and reported on the official certificate. U.S. wheat is divided into eight classes based on color, kernel Hardness and varietal characteristics. The classes are Durum, Hard Red Spring, Hard Red Winter, Soft Red Winter, Hard White, soft White, Unclassed and Mixed. Among them, Hard Red Spring wheat, Durum wheat, and Soft White wheat are further divided into three subclasses, respectively. Each class or subclass is divided into five U.S. numerical grades and U.S. Sample grade. Special grades are provided to emphasize special qualities or conditions affecting the value of wheat and are added to and made a part of the grade designation. Canadian wheat is also divided into fourteen classes based on cultivation area, color, kernel hardness and varietal characteristics. The classes have 2-5 numerical grades, a feed grade and sample grades depending on class and grading tolerance. The Canadian grading system is based mainly on visual evaluation, and it works based on the kernel visual distinguishability concept. The Australian wheat is classified based on geographical and quality differentiation. The wheat grown in Australia is predominantly white grained. There are commonly up to 20 different segregations of wheat in a given season. Each variety grown is assigned a category and a growing areas. The state governments in Australia, in cooperation with the Australian Wheat Board(AWB), issue receival standards and dockage schedules annually that list grade specifications and tolerances for Australian wheat. AWB is managing "Golden Rewards" which is designed to provide pricing accuracy and market signals for Australia's grain growers. Continuous payment scales for protein content from 6 to 16% and screenings levels from 0 to 10% based on varietal classification are presented by the Golden Rewards, and the active payment scales and prices can change with market movements.movements.

무요소법을 이용한 균열진전 문제의 형상 최적설계 (Shape Design Optimization of Crack Propagation Problems Using Meshfree Methods)

  • 김재현;하승현;조선호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제27권5호
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    • pp.337-343
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    • 2014
  • 본 논문에서는 재생 커널 기법을 사용하여 혼합모드 균열진전 문제에 대한 연속체 기반의 형상 설계민감도 해석을 수행하였다. 재생 커널 기법은 기존의 유한요소법과 달리 요소망을 재구성할 필요가 없어, 커널 함수의 연속성을 증가시켰을 때 높은 정밀도의 형상함수를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 균열선단 주변에서 J-적분을 수행하기 위해 선형탄성 조건이 고려되었다. 변위장과 응력 확대 계수의 설계변수에 대한 감도해석을 위하여 물질도함수를 도입하였으며 직접 미분법보다 효율적인 애조인 방법을 사용하여 설계민감도를 유도하였다. 수치 예제들을 통해서 재생 커널 기법을 이용한 균열진전 해석결과의 타당성을 확인하였으며 애조인 방법을 이용한 형상 설계민감도 해석 결과를 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적인 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 간단한 모델에 대하여 형상 최적설계를 수행하여 균열이 발생될 수 있는 구조물에 대해서 균열에 의한 피해를 최소화할 수 있도록 균열을 제어할 수 있는 최적의 형상을 도출하였다.

IEEE 802.11e 무선랜에서 서비스 차별화를 통한 QoS 향상 방법 (QoS Enhancement Scheme through Service Differentiation in IEEE 802.11e Wireless Networks)

  • 김선명;조영종
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제44권4호
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    • pp.17-27
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    • 2007
  • IEEE 802.11e의 EDCA (Enhanced Distributed Channel Access)는 무선 랜에서의 QoS(Quality of Service)를 지원하기 위해 표준화되었다. EDCA는 낮은 우선순위 트래픽의 채널 접근 확률을 낮춤으로써 높은 우선순위 트래픽에 QoS를 제공한다. 이는 높은 우선순위 트래픽에 대한 확정된(Deterministic) 우선순위를 제공하는 것이 아니라 통계적인(Statistical) 우선순위를 제공한다. 그러므로 낮은 우선 순위트래픽은 높은 우선순위 트래픽의 성능에 계속 영향을 미친다. 결과적으로 높은 채널 트래픽 환경에서 EDCA는 음성이나 비디오와 같은 멀티미디어 응용에 QoS를 보장하지 못한다. 본 논문에서는 EDCA 메커니즘의 QoS 성능을 향상시키기 위해 DPCA(Deterministic Priority Channel Access) 방법을 제안한다. 멀티미디어 응용에 보장된 우선순위 채널 접근을 제공하기 위해 제안된 방법은 높은 우선순위 트래픽이 전송할 패킷을 가지고 있을 때 낮은 우선순위 트래픽의 전송을 제한하기 위해 비지톤(Busy Tone)을 사용한다. 제안된 방법의 성능을 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해 EDCA와 비교 분석한다. 성능 비교 분석 결과, 제안된 방법이 다양한 경쟁 수준 환경에서 EDCA보다 더 좋은 효율과 지연, 폐기율 등을 가짐을 확인하였다.

호흡기류 계측모듈의 교정과 성능 비교를 위한 실용적인 표준기류 생성 시스템 (A Practical standard Air Flow Generator System to Calibrate and Compare Performance of Two Different Respiratory Air Flow Measurement Modules)

  • 이인광;박미정;이상봉;김경옥;차은종;김경아
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.115-122
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    • 2015
  • A standard air flow generator system was developed to generate air flows of various levels simultaneously applied to two different air flow transducer modules. Axes of two identical standard syringes for spirometer calibration were connected with each other and driven by a servo-motor. Linear displacement transducer was also connected to the syringe axis to accurately acquire the volume change signal. The user can select either sinusoidal or square waveform of volume change and manually input any volume as well as maximal flow rate levels ranging 0~3 l and 0~15 l/s, respectively. Various volume and flow levels were input to operate the system, then the volume signal was acquired followed by numerical differentiation to obtain the air flow signal. The measured volumes and maximal air flow rates were compared with the user input data. The relative errors between the user-input and the measured stroke volumes were all within 0.5%, demonstrating very accurate driving of the system. In case of the maximal flow rate, relatively large error was observed when the syringe was driven very fast within a very short time duration. However, except for these few data, most measured flow rates revealed relative errors of approximately 2%. When the measure and user-input stroke volume and maximal flow rate data were analyzed by linear regression analysis, respectively, the correlation coefficients were satisfactorily higher than 0.99 (p < 0.0001). These results demonstrate that the servo-motor controls the syringes with enough accuracy to generate standard air flows. Therefore, the present system would be very much practical for calibration process as well as performance evaluation and comparison of two different air flow transducer modules.

결절성 갑상선종과 유두성 갑상선암의 염색체 분석 (Chromosome Analysis from Papillary Carcinoma and Nodular Hyperplasia of the Thyroid Gland)

  • 황대원;정기용;강중신;김홍태;장성익
    • 대한두경부종양학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.25-32
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    • 1993
  • 저자들은 배양에 성공한 결절성 갑상선종 2예와 유두성 갑상선암 2예에서 염색체 이상을 찾아내어 이러한 이상들이 서로 연관을 갖는지 여부를 연구하고자 본 실험을 시행하였다. 결절성 갑상선종의 염색체 형태는 매우 다양하게 나타나면서도 2예 모두가 특이적인 염색체 이상은 보이지 않았다. 제 1 예 : modal 염색체 슷자는 42에서 46범위 내였고 염색체 8, 19, 21, 22는 빈번한 결손을 보였다. 51개 분석 세포들 중에 9가지 구조적 변성이 관찰되었으나 집단 염색체 변화는 없었다. 제 2 예 : modal 염색체 수는 43이었고, 염색체 17과 19는 흔한 결손을 나타내었다. 이 두 결절성 갑상선종의 세포유전학적 특성은 저이배체(hypodiploidy)와 매우 다양한 염색체 양상을 나타내었다. 유두성 갑상선암에 대한 분석 결과는 다음과 같다. 제 3 예 : 다소의 숫적, 구조적 염색체 변화가 관찰되었으나 특이적인 염색체 이상은 찾아볼 수 없었다. 제 4 예 : 염색체 양상이 del(11)(q23)의 집단 염색체 변화를 수반하는 매우 다양한 이질적인 양상을 나타내었다. 유두성 갑상선암의 del(11)(q23) 염색체 변화는 이미 Eva Olah등이 1989년 보고한 바 있다. 아마도 갑상선에서 유두성 갑상선암의 암화과정에 11q 결손이 중요한 역할을 할 것으로 추정된다. 이상의 결과에 따르면 유두성 갑상선암과 결절성 갑상선종 둘 다 염색체 이상을 나타냈지만 양자간의 염색체의 특이적인 상관 관계를 발견할 수 없었다.

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