Machine learning refers to a model generation technique that can solve specific problems from the generalization process for given data. In order to generate a high performance model, high quality training data and learning algorithms for generalization process should be prepared. As one way of improving the performance of model to be learned, the Ensemble technique generates multiple models rather than a single model, which includes bagging, boosting, and stacking learning techniques. This paper proposes a new Ensemble technique with multiple stacking that outperforms the conventional stacking technique. The learning structure of multiple stacking ensemble technique is similar to the structure of deep learning, in which each layer is composed of a combination of stacking models, and the number of layers get increased so as to minimize the misclassification rate of each layer. Through experiments using four types of datasets, we have showed that the proposed method outperforms the exiting ones.
As consumption of high-quality fruits increases and sales and packaging units become smaller, the demand for automatic fruit grading systems is increasing. Compared to other crops, the quality of fruit is determined by visual characteristics such as shape, color, and scratches, rather than just physical size and weight. Accordingly, this study presents a CNN model that can effectively extract and classify the visual features of fruits and a perceptron that classifies fruits using physical features, and proposes a stacking ensemble model that can effectively combine the classification results of these two neural networks. The experiments with AI Hub public data show that the stacking ensemble model is effective for grading fruits. However, the ensemble model does not always improve the performance of classifying all the fruit grading. So, it is necessary to adapt the model according to the kind of fruit.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.10
no.3
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pp.97-102
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2010
The purpose of medical data mining for efficient algorithms and techniques throughout the various diseases is to increase the reliability of estimates to classify. Previous studies, an algorithm based on a single model, and even the existence of the model to better predict the classification accuracy of multi-model ensemble-based research techniques are being applied. In this paper, the higher the medical data to predict the reliability of the existing scope of the ensemble technique applied to the I-ENSEMBLE offers. Data for the diagnosis of hypothyroidism is the result of applying the experimental technique, a representative ensemble Bagging, Boosting, Stacking technique significantly improved accuracy compared to all existing, respectively. In addition, compared to traditional single-model techniques and ensemble techniques Multi modeling when applied to represent the effects were more pronounced.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.28
no.3
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pp.217-232
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2021
The Korea film industry has matured and the number of movie-watching per capita has reached the highest level in the world. Since then, movie industry growth rate is decreasing and even the total sales of movies per year slightly decreased in 2018. The number of moviegoers is the first factor of sales in movie industry and also an important factor influencing additional sales. Thus it is important to predict the number of movie audiences. In this study, we predict the cumulative number of audiences of films using stacking, an ensemble method. Stacking is a kind of ensemble method that combines all the algorithms used in the prediction. We use box office data from Korea Film Council and web comment data from Daum Movie (www.movie.daum.net). This paper describes the process of collecting and preprocessing of explanatory variables and explains regression models used in stacking. Final stacking model outperforms in the prediction of test set in terms of RMSE.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.36
no.1
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pp.9-18
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2023
Predicting the compressive strength of high-performance concrete (HPC) is challenging because of the use of additional cementitious materials; thus, the development of improved predictive models is essential. The purpose of this study was to develop an HPC compressive-strength prediction model using an ensemble machine-learning method of combined bagging and stacking techniques. The result is a new ensemble technique that integrates the existing ensemble methods of bagging and stacking to solve the problems of a single machine-learning model and improve the prediction performance of the model. The nonlinear regression, support vector machine, artificial neural network, and Gaussian process regression approaches were used as single machine-learning methods and bagging and stacking techniques as ensemble machine-learning methods. As a result, the model of the proposed method showed improved accuracy results compared with single machine-learning models, an individual bagging technique model, and a stacking technique model. This was confirmed through a comparison of four representative performance indicators, verifying the effectiveness of the method.
Kaloop, Mosbeh R.;Bardhan, Abidhan;Hu, Jong Wan;Abd-Elrahman, Mohamed
Advances in nano research
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v.13
no.5
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pp.499-512
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2022
This study investigates the efficiency of ensemble machine learning for predicting the lightweight-aggregate concrete (LWC) characteristics. A stacking ensemble (STEN) approach was proposed to estimate the dry density (DD) and 28 days compressive strength (Fc-28) of LWC using two meta-models called random forest regressor (RFR) and extra tree regressor (ETR), and two novel ensemble models called STEN-RFR and STEN-ETR, were constructed. Four standalone machine learning models including artificial neural network, gradient boosting regression, K neighbor regression, and support vector regression were used to compare the performance of the proposed models. For this purpose, a sum of 140 LWC mixtures with 21 influencing parameters for producing LWC with a density less than 1000 kg/m3, were used. Based on the experimental results with multiple performance criteria, it can be concluded that the proposed STEN-ETR model can be used to estimate the DD and Fc-28 of LWC. Moreover, the STEN-ETR approach was found to be a significant technique in prediction DD and Fc-28 of LWC with minimal prediction error. In the validation phase, the accuracy of the proposed STEN-ETR model in predicting DD and Fc-28 was found to be 96.79% and 81.50%, respectively. In addition, the significance of cement, water-cement ratio, silica fume, and aggregate with expanded glass variables is efficient in modeling DD and Fc-28 of LWC.
Recently, research on predicting the behavior of reinforced concrete (RC) columns using machine learning methods has been actively conducted. However, most studies have focused on predicting the ultimate strength of RC columns using a regression algorithm. Therefore, this study develops a successive machine learning process for predicting multiple nonlinear behaviors of rectangular RC columns. This process consists of three stages: single machine learning, bagging ensemble, and stacking ensemble. In the case of strength prediction, sufficient prediction accuracy is confirmed even in the first stage. In the case of displacement, although sufficient accuracy is not achieved in the first and second stages, the stacking ensemble model in the third stage performs better than the machine learning models in the first and second stages. In addition, the performance of the final prediction models is verified by comparing the backbone curves and hysteresis loops obtained from predicted outputs with actual experimental data.
Su Jin Jeong;Hyo-Jung Lee;Soong Deok Lee;Ji Eun Park;Jae Won Lee
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.31
no.3
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pp.279-289
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2024
Familial searching is a useful technique in a forensic investigation. Using genetic information, it is possible to identify individuals, determine familial relationships, and obtain racial/ethnic information. The total number of shared alleles (TNSA) and likelihood ratio (LR) methods have traditionally been used, and novel data-mining classification methods have recently been applied here as well. However, it is difficult to apply these methods to identify familial relationships above the third degree (e.g., uncle-nephew and first cousins). Therefore, we propose to apply a stacking ensemble machine learning algorithm to improve the accuracy of familial relationship identification. Using real data analysis, we obtain superior relationship identification results when applying meta-classifiers with a stacking algorithm rather than applying traditional TNSA or LR methods and data mining techniques.
KIM, Ye-Jin;KANG, Eun-Jin;CHO, Dong-Jin;LEE, Si-Woo;IM, Jung-Ho
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.25
no.3
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pp.74-99
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2022
Surface ozone is produced by photochemical reactions of nitrogen oxides(NOx) and volatile organic compounds(VOCs) emitted from vehicles and industrial sites, adversely affecting vegetation and the human body. In South Korea, ozone is monitored in real-time at stations(i.e., point measurements), but it is difficult to monitor and analyze its continuous spatial distribution. In this study, surface ozone concentrations were interpolated to have a spatial resolution of 1.5km every hour using the stacking ensemble technique, followed by a 5-fold cross-validation. Base models for the stacking ensemble were cokriging, multi-linear regression(MLR), random forest(RF), and support vector regression(SVR), while MLR was used as the meta model, having all base model results as additional input variables. The results showed that the stacking ensemble model yielded the better performance than the individual base models, resulting in an averaged R of 0.76 and RMSE of 0.0065ppm during the study period of 2020. The surface ozone concentration distribution generated by the stacking ensemble model had a wider range with a spatial pattern similar with terrain and urbanization variables, compared to those by the base models. Not only should the proposed model be capable of producing the hourly spatial distribution of ozone, but it should also be highly applicable for calculating the daily maximum 8-hour ozone concentrations.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.17
no.4
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pp.221-228
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2024
Predicting insurance claims is a key task for insurance companies to manage risks and maintain financial stability. Accurate insurance claim predictions enable insurers to set appropriate premiums, reduce unexpected losses, and improve the quality of customer service. This study aims to enhance the performance of insurance claim prediction models by applying ensemble learning techniques. The predictive performance of models such as Random Forest, Gradient Boosting Machine (GBM), XGBoost, Stacking, and the proposed Dynamic Weighted Ensemble (DWE) model were compared and analyzed. Model performance was evaluated using Mean Absolute Error (MAE), Mean Squared Error (MSE), and the Coefficient of Determination (R2). Experimental results showed that the DWE model outperformed others in terms of evaluation metrics, achieving optimal predictive performance by combining the prediction results of Random Forest, XGBoost, LR, and LightGBM. This study demonstrates that ensemble learning techniques are effective in improving the accuracy of insurance claim predictions and suggests the potential utilization of AI-based predictive models in the insurance industry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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