Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.6
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pp.759-767
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2020
This paper proposes a new Recurrent neural network (RNN) based spectrum sensing technique for cognitive radio communications. The proposed technique determines the existence of primary user's signal without any prior information of the primary users. The method performs high-speed sampling by considering the whole sensing bandwidth and then converts the signal into frequency spectrum via fast Fourier transform (FFT). This spectrum signal is cut in sensing channel bandwidth and entered into the RNN to determine the channel vacancy. The performance of the proposed technique is verified through computer simulations. According to the results, the proposed one is superior to more than 2 [dB] than the existing threshold-based technique and has similar performance to that of the existing Convolutional neural network (CNN) based method. In addition, experiments are carried out in indoor environments and the results show that the proposed technique performs more than 4 [dB] better than both the conventional threshold-based and the CNN based methods.
The purpose of this study was to predict the water quality using the RNN (recurrent neutral network) and LSTM (long short-term memory). These are advanced forms of machine learning algorithms that are better suited for time series learning compared to artificial neural networks; however, they have not been investigated before for water quality prediction. Three water quality indexes, the BOD (biochemical oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), and SS (suspended solids) are predicted by the RNN and LSTM. TensorFlow, an open source library developed by Google, was used to implement the machine learning algorithm. The Okcheon observation point in the Geum River basin in the Republic of Korea was selected as the target point for the prediction of the water quality. Ten years of daily observed meteorological (daily temperature and daily wind speed) and hydrological (water level and flow discharge) data were used as the inputs, and irregularly observed water quality (BOD, COD, and SS) data were used as the learning materials. The irregularly observed water quality data were converted into daily data with the linear interpolation method. The water quality after one day was predicted by the machine learning algorithm, and it was found that a water quality prediction is possible with high accuracy compared to existing physical modeling results in the prediction of the BOD, COD, and SS, which are very non-linear. The sequence length and iteration were changed to compare the performances of the algorithms.
Due to the increase in energy consumption, and eco-friendly policies, there is a need for efficient energy consumption in buildings. Anomaly power detection based on deep learning are being used. Because of the difficulty in collecting anomaly data, anomaly detection is performed using reconstruction error with a Recurrent Neural Network(RNN) based autoencoder. However, there are some limitations such as the long time required to fully learn temporal features and its sensitivity to noise in the train data. To overcome these limitations, this paper proposes the TCN-USAD, combined with Temporal Convolution Network(TCN) and UnSupervised Anomaly Detection for multivariate data(USAD). The proposed model using TCN-based autoencoder and the USAD structure, which uses two decoders and adversarial training, to quickly learn temporal features and enable robust anomaly detection. To validate the performance of TCN-USAD, comparative experiments were performed using two building energy datasets. The results showed that the TCN-based autoencoder can perform faster and better reconstruction than RNN-based autoencoder. Furthermore, TCN-USAD achieved 20% improved F1-Score over other anomaly detection models, demonstrating excellent anomaly detection performance.
In this study, we propose a model that extracts and analyzes features from deep learning-based speech signals, generates filters, and utilizes these filters to recognize emotions in speech signals. We evaluate the performance of emotion recognition accuracy using the proposed model. According to the simulation results using the proposed model, the average emotion recognition accuracy of DNN and RNN was very similar, at 84.59% and 84.52%, respectively. However, we observed that the simulation time for DNN was approximately 44.5% shorter than that of RNN, enabling quicker emotion prediction.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.3C
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pp.257-267
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2009
This paper presents a training method for neural networks and the employment of MSE (mean scare error) values as the basis of a decision regarding the identity claim of a speaker in a recurrent neural networks based speaker verification system. Recurrent neural networks (RNNs) are employed to capture temporally dynamic characteristics of speech signal. In the process of supervised learning for RNNs, target outputs are automatically generated and the generated target outputs are made to represent the temporal variation of input speech sounds. To increase the capability of discriminating between the true speaker and an impostor, a discriminative training method for RNNs is presented. This paper shows the use and the effectiveness of the MSE value, which is obtained from the Euclidean distance between the target outputs and the outputs of networks for test speech sounds of a speaker, as the basis of speaker verification. In terms of equal error rates, results of experiments, which have been performed using the Korean speech database, show that the proposed speaker verification system exhibits better performance than a conventional hidden Markov model based speaker verification system.
This paper propose a prefilter type inverse control algorithm using chaotic neural networks. Since the chaotic neural networks show robust characteristics in approximation and adaptive learning for nonlinear dynamic system, the chaotic neural networks are suitable for controlling robotic manipulators. The structure of the proposed prefilter type controller compensate velocity of the PD controller. To estimate the proposed controller, we implemented to the Cartesian space control of three-axis PUMA robot and compared the final result with recurrent neural network(RNN) controller.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.20
no.2
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pp.51-58
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2020
Recently, deep learning that is the most popular and effective class of machine learning algorithms is widely applied to various industrial areas. A number of research on various topics about structural engineering was performed by using artificial neural networks, such as structural design optimization, vibration control and system identification etc. When nonlinear semi-active structural control devices are applied to building structure, a lot of computational effort is required to predict dynamic structural responses of finite element method (FEM) model for development of control algorithm. To solve this problem, an artificial neural network model was developed in this study. Among various deep learning algorithms, a recurrent neural network (RNN) was used to make the time history response prediction model. An RNN can retain state from one iteration to the next by using its own output as input for the next step. An eleven-story building structure with semi-active tuned mass damper (TMD) was used as an example structure. The semi-active TMD was composed of magnetorheological damper. Five historical earthquakes and five artificial ground motions were used as ground excitations for training of an RNN model. Another artificial ground motion that was not used for training was used for verification of the developed RNN model. Parametric studies on various hyper-parameters including number of hidden layers, sequence length, number of LSTM cells, etc. After appropriate training iteration of the RNN model with proper hyper-parameters, the RNN model for prediction of seismic responses of the building structure with semi-active TMD was developed. The developed RNN model can effectively provide very accurate seismic responses compared to the FEM model.
This paper proposes a Convolutional Recurrent Neural Net (CRNN) structure that can simultaneously reflect both static and dynamic characteristics of seismic waveforms for various earthquake events classification. Addressing various earthquake events, including not only micro-earthquakes and artificial-earthquakes but also macro-earthquakes, requires both effective feature extraction and a classifier that can discriminate seismic waveform under noisy environment. First, we extract the static characteristics of seismic waveform through an attention-based convolution layer. Then, the extracted feature-map is sequentially injected as input to a multi-input single-output Long Short-Term Memory (LSTM) network structure to extract the dynamic characteristic for various seismic event classifications. Subsequently, we perform earthquake events classification through two fully connected layers and softmax function. Representative experimental results using domestic and foreign earthquake database show that the proposed model provides an effective structure for various earthquake events classification.
Annual Conference on Human and Language Technology
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2015.10a
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pp.194-197
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2015
Long Short-term Memory Network(LSTM) 기반 Recurrent Neural Network(RNN)는 순차 데이터를 모델링 할 수 있는 딥 러닝 모델이다. 기존 RNN의 그래디언트 소멸 문제(vanishing gradient problem)를 해결한 LSTM RNN은 멀리 떨어져 있는 이전의 입력 정보를 볼 수 있다는 장점이 있어 음성 인식 및 필기체 인식 등의 분야에서 좋은 성능을 보이고 있다. 또한 LSTM RNN 모델에 의존성(전이 확률)을 추가한 LSTM CRF모델이 자연어처리의 한 분야인 개체명 인식에서 우수한 성능을 보이고 있다. 본 논문에서는 한국어 문장의 지배소가 문장 후위에 나타나는 점에 착안하여 Backward 방식의 LSTM CRF 모델을 제안하고 이를 한국어 의미역 결정에 적용하여 기존 연구보다 더 높은 성능을 얻을 수 있음을 보인다.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.5
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pp.85-89
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2017
In this papers, we apply high performance hardware and machine learning algorithm to build an advanced VAD algorithm for speech enhancement. Since speech is made of series of phoneme, using recurrent neural network (RNN) which consider previous data is proper method to build a speech model. It is impossible to study every noise in real world. So our algorithm is builded by phoneme based study. we detect voice present frames in noisy speech signal and make enhancement of the speech signal. Phoneme based RNN model shows advanced performance in speech signal which has high correlation among each frames. To verify the performance of proposed algorithm, we compare VAD result with label data and speech enhancement result in various noise environments with previous speech enhancement algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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