Recent advancements in data measuring technology have facilitated the installation of various sensors, such as pressure meters and flow meters, to effectively assess the real-time conditions of water distribution systems (WDSs). However, as cities expand extensively, the factors that impact the reliability of measurements have become increasingly diverse. In particular, demand data, one of the most significant hydraulic variable in WDS, is challenging to be measured directly and is prone to missing values, making the development of accurate data generation models more important. Therefore, this paper proposes an adversarially trained autoencoder (ATAE) model based on generative deep learning techniques to accurately estimate demand data in WDSs. The proposed model utilizes two neural networks: a generative network and a discriminative network. The generative network generates demand data using the information provided from the measured pressure data, while the discriminative network evaluates the generated demand outputs and provides feedback to the generator to learn the distinctive features of the data. To validate its performance, the ATAE model is applied to a real distribution system in Austin, Texas, USA. The study analyzes the impact of data uncertainty by calculating the accuracy of ATAE's prediction results for varying levels of uncertainty in the demand and the pressure time series data. Additionally, the model's performance is evaluated by comparing the results for different data collection periods (low, average, and high demand hours) to assess its ability to generate demand data based on water consumption levels.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.6
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pp.1143-1150
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2023
The global climate crisis and the implementation of low-carbon policies have led to a growing interest in renewable energy and a growing number of related industries. Among them, solar power is attracting attention as a representative eco-friendly energy that does not deplete and does not emit pollutants or greenhouse gases. As a result, the supplement of solar power facility is increasing all over the world. However, solar power is easily affected by the environment such as geography and weather, so accurate solar power forecast is important for stable operation and efficient management. However, it is very hard to predict the exact amount of solar power using statistical methods. In addition, the conventional prediction methods have focused on only short- or long-term prediction, which causes to take long time to obtain various prediction models with different prediction horizons. Therefore, this study utilizes a many-to-many structure of a recurrent neural network (RNN) to integrate short-term and long-term predictions of solar power generation. We compare various RNN-based very short- and long-term prediction methods for solar power in terms of MSE and R2 values.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.13
no.2
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pp.48-59
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2024
As functions that support virtualization on their own in hardware are developed, user applications having various workloads are operating efficiently in the virtualization system. SR-IOV is a virtualization support function that takes direct access to PCI devices, thus giving a high I/O performance by minimizing the need for hypervisor or operating system interventions. With SR-IOV, network I/O acceleration can be realized in virtualization systems that have relatively long I/O paths compared to bare-metal systems and frequent context switches between the user area and kernel area. To take performance advantages of SR-IOV, network resource management policies that can derive optimal network performance when SR-IOV is applied to an instance such as a virtual machine(VM) or container are being actively studied.This paper evaluates and analyzes the network performance of SR-IOV implementing I/O acceleration is compared with Virtio in terms of 1) network delay, 2) network throughput, 3) network fairness, 4) performance interference, and 5) multi-network. The contributions of this paper are as follows. First, the network I/O process of Virtio and SR-IOV was clearly explained in the virtualization system, and second, the evaluation results of the network performance of Virtio and SR-IOV were analyzed based on various performance metrics. Third, the system overhead and the possibility of optimization for the SR-IOV network in a virtualization system with high VM density were experimentally confirmed. The experimental results and analysis of the paper are expected to be referenced in the network resource management policy for virtualization systems that operate network-intensive services such as smart factories, connected cars, deep learning inference models, and crowdsourcing.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.13
no.7
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pp.326-334
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2024
Extra-oral imaging techniques such as Panoramic X-rays (PXs) and Cone Beam Computed Tomography (CBCT) are the most preferred imaging modalities in dental clinics owing to its patient convenience during imaging as well as their ability to visualize entire teeth information. PXs are preferred for routine clinical treatments and CBCTs for complex surgeries and implant treatments. However, PXs are limited by the lack of third dimensional spatial information whereas CBCTs inflict high radiation exposure to patient. When a PX is already available, it is beneficial to reconstruct the 3D oral structure from the PX to avoid further expenses and radiation dose. In this paper, we propose 3DentAI - an U-Net based deep learning framework for 3D reconstruction of oral structure from a PX image. Our framework consists of three module - a reconstruction module based on attention U-Net for estimating depth from a PX image, a realignment module for aligning the predicted flattened volume to the shape of jaw using a predefined focal trough and ray data, and lastly a refinement module based on 3D U-Net for interpolating the missing information to obtain a smooth representation of oral cavity. Synthetic PXs obtained from CBCT by ray tracing and rendering were used to train the networks without the need of paired PX and CBCT datasets. Our method, trained and tested on a diverse datasets of 600 patients, achieved superior performance to GAN-based models even with low computational complexity.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.11
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pp.153-161
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2024
In this paper, we address the limitation of single-channel infrared (IR) images, which are difficult to directly apply to RGB-based detection models. Previously, a single channel was often replicated into three channels; however, this approach may limit detection performance due to information redundancy. To overcome this limitation, we propose a method that replicates the single-channel IR image into three channels, with each channel processed using different preprocessing techniques, such as CLAHE (Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization), Laplacian Filter, and Top-hat transform, to improve detection performance. In this study, we utilized the RT-DETRv2 detection model and the Anti-UAV300 dataset, using IR images sampled at 10-frame intervals for our experiments. By evaluating the effects of each preprocessing technique and deriving the optimal configuration, our method achieved a 2.2% improvement in mean Average Precision (mAP) over conventional methods. This confirms that our method enhances performance over simple replication, presenting a novel approach to improving object detection performance in IR imaging, with promising applications across various fields, particularly in disaster situations where infrared cameras are utilized, as well as in nighttime surveillance and reconnaissance.
This study investigates how the middle school science curriculum influences conceptual changes among students regarding the direction of atmospheric pressure. To achieve this, a conceptual assessment based on pressure-related learning content from middle school grades one and three was administered to grade three students. The analysis revealed that despite having relatively correct concepts about atmospheric pressure and its direction related to molecular motion within containers learned in middle school grade 1 science, many students developed misconceptions that atmospheric pressure acts downward, as they learned Torricelli's experiment in middle school grade 3 science. These findings suggest that the organization of the curriculum and textbook content can significantly influence students' conceptual changes regarding atmospheric pressure. Therefore, when describing Torricelli's experiment in middle school science textbooks, it is proposed to emphasize not only the perspective of weight or one-directional action but also clarify the concept from grade 1 science that atmospheric pressure can act in all directions. Such efforts are deemed beneficial for the internalization and deep understanding of scientific concepts among students. Furthermore, educators who recognize these misconceptions in advance and design instructional models can preemptively minimize learners' cognitive conflicts and confusion. Additionally, the systematic development of strategies and guidelines by responsible institutions is necessary to ensure that accumulated research findings on misconceptions and textbook analysis are reflected in textbook content.
Research combining deep learning-based models and physical simulations is making important advances in the medical field. This extracts the necessary information from medical image data and enables fast and accurate prediction of deformation of the skeleton and soft tissue based on physical laws. This study proposes a system that integrates Neural Radiance Fields (NeRF), Position-Based Dynamics (PBD), and Parallel Resampling to generate 3D volume data, and deform and visualize them in real-time. NeRF uses 2D images and camera coordinates to produce high-resolution 3D volume data, while PBD enables real-time deformation and interaction through physics-based simulation. Parallel Resampling improves rendering efficiency by dividing the volume into tetrahedral meshes and utilizing GPU parallel processing. This system renders the deformed volume data using ray casting, leveraging GPU parallel processing for fast real-time visualization. Experimental results show that this system can generate and deform 3D data without expensive equipment, demonstrating potential applications in engineering, education, and medicine.
Park, Sangchul;Park, Yeongbin;Jang, Soyeong;Kim, Tae-Ho
Korean Journal of Remote Sensing
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v.38
no.6_1
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pp.1463-1478
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2022
Maritime transport accounts for 99.7% of the exports and imports of the Republic of Korea; therefore, developing a vessel monitoring system for efficient operation is of significant interest. Several studies have focused on tracking and monitoring vessel movements based on automatic identification system (AIS) data; however, ships without AIS have limited monitoring and tracking ability. High-resolution optical satellite images can provide the missing layer of information in AIS-based monitoring systems because they can identify non-AIS vessels and small ships over a wide range. Therefore, it is necessary to investigate vessel monitoring and small vessel classification systems using high-resolution optical satellite images. This study examined the possibility of developing ship monitoring systems using Compact Advanced Satellite 500-1 (CAS500-1) satellite images by first training a deep learning model using satellite image data and then performing detection in other images. To determine the effectiveness of the proposed method, the learning data was acquired from ships in the Yellow Sea and its major ports, and the detection model was established using the You Only Look Once (YOLO) algorithm. The ship detection performance was evaluated for a domestic and an international port. The results obtained using the detection model in ships in the anchorage and berth areas were compared with the ship classification information obtained using AIS, and an accuracy of 85.5% and 70% was achieved using domestic and international classification models, respectively. The results indicate that high-resolution satellite images can be used in mooring ships for vessel monitoring. The developed approach can potentially be used in vessel tracking and monitoring systems at major ports around the world if the accuracy of the detection model is improved through continuous learning data construction.
Recently, research on applying text analysis to deep learning has steadily continued. In particular, researches have been actively conducted to understand the meaning of words and perform tasks such as summarization and sentiment classification through a pre-trained language model that learns large datasets. However, existing pre-trained language models show limitations in that they do not understand specific domains well. Therefore, in recent years, the flow of research has shifted toward creating a language model specialized for a particular domain. Domain-specific pre-trained language models allow the model to understand the knowledge of a particular domain better and reveal performance improvements on various tasks in the field. However, domain-specific further pre-training is expensive to acquire corpus data of the target domain. Furthermore, many cases have reported that performance improvement after further pre-training is insignificant in some domains. As such, it is difficult to decide to develop a domain-specific pre-trained language model, while it is not clear whether the performance will be improved dramatically. In this paper, we present a way to proactively check the expected performance improvement by further pre-training in a domain before actually performing further pre-training. Specifically, after selecting three domains, we measured the increase in classification accuracy through further pre-training in each domain. We also developed and presented new indicators to estimate the specificity of the domain based on the normalized frequency of the keywords used in each domain. Finally, we conducted classification using a pre-trained language model and a domain-specific pre-trained language model of three domains. As a result, we confirmed that the higher the domain specificity index, the higher the performance improvement through further pre-training.
Yungyo Im;Youjeong Youn;Jonggu Kang;Seoyeon Kim;Yemin Jeong;Soyeon Choi;Youngmin Seo;Yangwon Lee
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.5_3
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pp.997-1008
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2023
Ship detection at sea can be performed in various ways. In particular, satellites can provide wide-area surveillance, and Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery can be utilized day and night and in all weather conditions. To propose an efficient ship detection method from SAR images, this study aimed to apply the You Only Look Once Version 5 (YOLOv5) model to Sentinel-1 images and to analyze the difference between individual vs. integrated models and the accuracy characteristics by polarization. YOLOv5s, which has fewer and lighter parameters, and YOLOv5x, which has more parameters but higher accuracy, were used for the performance tests (1) by dividing each polarization into HH, HV, VH, and VV, and (2) by using images from all polarizations. All four experiments showed very similar and high accuracy of 0.977 ≤ AP@0.5 ≤ 0.998. This result suggests that the polarization integration model using lightweight YOLO models can be the most effective in terms of real-time system deployment. 19,582 images were used in this experiment. However, if other SAR images,such as Capella and ICEYE, are included in addition to Sentinel-1 images, a more flexible and accurate model for ship detection can be built.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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