KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.9
no.12
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pp.291-306
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2020
Nowadays, Data-Network-AI (DNA)-based intelligent services and applications have become a reality to provide a new dimension of services that improve the quality of life and productivity of businesses. Artificial intelligence (AI) can enhance the value of IoT data (data collected by IoT devices). The internet of things (IoT) promotes the learning and intelligence capability of AI. To extract insights from massive volume IoT data in real-time using deep learning, processing capability needs to happen in the IoT end devices where data is generated. However, deep learning requires a significant number of computational resources that may not be available at the IoT end devices. Such problems have been addressed by transporting bulks of data from the IoT end devices to the cloud datacenters for processing. But transferring IoT big data to the cloud incurs prohibitively high transmission delay and privacy issues which are a major concern. Edge computing, where distributed computing nodes are placed close to the IoT end devices, is a viable solution to meet the high computation and low-latency requirements and to preserve the privacy of users. This paper provides a comprehensive review of the current state of leveraging deep learning within edge computing to unleash the potential of IoT big data generated from IoT end devices. We believe that the revision will have a contribution to the development of DNA-based intelligent services and applications. It describes the different distributed training and inference architectures of deep learning models across multiple nodes of the edge computing platform. It also provides the different privacy-preserving approaches of deep learning on the edge computing environment and the various application domains where deep learning on the network edge can be useful. Finally, it discusses open issues and challenges leveraging deep learning within edge computing.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.22
no.1
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pp.276-290
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2023
Several efforts in Korea are currently underway with the goal of commercializing autonomous vehicles. Hence, various studies are emerging on autonomous vehicles that drive safely and quickly according to operating guidelines. The current study examines the path search of an autonomous vehicle from a microscopic viewpoint and tries to prove the efficiency required by learning the lane change of an autonomous vehicle through Deep Q-Learning. A SUMO was used to achieve this purpose. The scenario was set to start with a random lane at the starting point and make a right turn through a lane change to the third lane at the destination. As a result of the study, the analysis was divided into simulation-based lane change and simulation-based lane change applied with Deep Q-Learning. The average traffic speed was improved by about 40% in the case of simulation with Deep Q-Learning applied, compared to the case without application, and the average waiting time was reduced by about 2 seconds and the average queue length by about 2.3 vehicles.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.137-142
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2024
Recently, deep learning technology has become those methods as de facto standards in the area of medical data representation. But, deep learning inherently requires a large amount of training data, which poses a challenge for its direct application in the medical field where acquiring large-scale data is not straightforward. Additionally, brain signal modalities also suffer from these problems owing to the high variability. Research has focused on designing deep neural network structures capable of effectively extracting spectro-spatio-temporal characteristics of brain signals, or employing self-supervised learning methods to pre-learn the neurophysiological features of brain signals. This paper analyzes methodologies used to handle small-scale data in emerging fields such as brain-computer interfaces and brain signal-based state prediction, presenting future directions for these technologies. At first, this paper examines deep neural network structures for representing brain signals, then analyzes self-supervised learning methodologies aimed at efficiently learning the characteristics of brain signals. Finally, the paper discusses key insights and future directions for deep learning-based brain signal analysis.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.14
no.3
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pp.201-207
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2021
Deep learning, a type of machine learning, performs learning while changing the weights as it progresses through each learning process. Tensor Flow and Keras provide the results of the end of the learning in graph form. Thus, If an error occurs, the result must be discarded. Consequently, existing technologies provide a function to roll back learning results, but the rollback function is limited to results up to five times. Moreover, they applied the concept of MLOps to track the deep learning process, but no rollback capability is provided. In this paper, we construct a system that manages the intermediate value of the learning process by blockchain to record the intermediate learning process and can rollback in the event of an error. To perform the functions of blockchain, the deep learning process and the rollback of learning results are designed to work by writing Smart Contracts. Performance evaluation shows that, when evaluating the rollback function of the existing deep learning method, the proposed method has a 100% recovery rate, compared to the existing technique, which reduces the recovery rate after 6 times, down to 10% when 50 times. In addition, when using Smart Contract in Ethereum blockchain, it is confirmed that 1.57 million won is continuously consumed per block creation.
Deep learning model is a kind of neural networks that allows multiple hidden layers. There are various deep learning architectures such as convolutional neural networks, deep belief networks and recurrent neural networks. Those have been applied to fields like computer vision, automatic speech recognition, natural language processing, audio recognition and bioinformatics where they have been shown to produce state-of-the-art results on various tasks. Among those architectures, convolutional neural networks and recurrent neural networks are classified as the supervised learning model. And in recent years, those supervised learning models have gained more popularity than unsupervised learning models such as deep belief networks, because supervised learning models have shown fashionable applications in such fields mentioned above. Deep learning models can be trained with backpropagation algorithm. Backpropagation is an abbreviation for "backward propagation of errors" and a common method of training artificial neural networks used in conjunction with an optimization method such as gradient descent. The method calculates the gradient of an error function with respect to all the weights in the network. The gradient is fed to the optimization method which in turn uses it to update the weights, in an attempt to minimize the error function. Convolutional neural networks use a special architecture which is particularly well-adapted to classify images. Using this architecture makes convolutional networks fast to train. This, in turn, helps us train deep, muti-layer networks, which are very good at classifying images. These days, deep convolutional networks are used in most neural networks for image recognition. Convolutional neural networks use three basic ideas: local receptive fields, shared weights, and pooling. By local receptive fields, we mean that each neuron in the first(or any) hidden layer will be connected to a small region of the input(or previous layer's) neurons. Shared weights mean that we're going to use the same weights and bias for each of the local receptive field. This means that all the neurons in the hidden layer detect exactly the same feature, just at different locations in the input image. In addition to the convolutional layers just described, convolutional neural networks also contain pooling layers. Pooling layers are usually used immediately after convolutional layers. What the pooling layers do is to simplify the information in the output from the convolutional layer. Recent convolutional network architectures have 10 to 20 hidden layers and billions of connections between units. Training deep learning networks has taken weeks several years ago, but thanks to progress in GPU and algorithm enhancement, training time has reduced to several hours. Neural networks with time-varying behavior are known as recurrent neural networks or RNNs. A recurrent neural network is a class of artificial neural network where connections between units form a directed cycle. This creates an internal state of the network which allows it to exhibit dynamic temporal behavior. Unlike feedforward neural networks, RNNs can use their internal memory to process arbitrary sequences of inputs. Early RNN models turned out to be very difficult to train, harder even than deep feedforward networks. The reason is the unstable gradient problem such as vanishing gradient and exploding gradient. The gradient can get smaller and smaller as it is propagated back through layers. This makes learning in early layers extremely slow. The problem actually gets worse in RNNs, since gradients aren't just propagated backward through layers, they're propagated backward through time. If the network runs for a long time, that can make the gradient extremely unstable and hard to learn from. It has been possible to incorporate an idea known as long short-term memory units (LSTMs) into RNNs. LSTMs make it much easier to get good results when training RNNs, and many recent papers make use of LSTMs or related ideas.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.1
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pp.35-43
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2015
Over the past couple of years, tremendous progress has been made in applying deep learning (DL) techniques to computer vision. Especially, deep convolutional neural networks (DCNNs) have achieved state-of-the-art performance on standard recognition datasets and tasks such as ImageNet Large-Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC). Among them, GoogLeNet network which is a radically redesigned DCNN based on the Hebbian principle and scale invariance set the new state of the art for classification and detection in the ILSVRC 2014. Since there exist various deep learning techniques, this review paper is focusing on techniques directly related to DCNNs, especially those needed to understand the architecture and techniques employed in GoogLeNet network.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.10
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pp.5159-5178
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2018
Network Intrusion detection is a rapidly growing field of information security due to its importance for modern IT infrastructure. Many supervised and unsupervised learning techniques have been devised by researchers from discipline of machine learning and data mining to achieve reliable detection of anomalies. In this paper, a deep convolutional neural network (DCNN) based intrusion detection system (IDS) is proposed, implemented and analyzed. Deep CNN core of proposed IDS is fine-tuned using Randomized search over configuration space. Proposed system is trained and tested on NSLKDD training and testing datasets using GPU. Performance comparisons of proposed DCNN model are provided with other classifiers using well-known metrics including Receiver operating characteristics (RoC) curve, Area under RoC curve (AuC), accuracy, precision-recall curve and mean average precision (mAP). The experimental results of proposed DCNN based IDS shows promising results for real world application in anomaly detection systems.
International journal of advanced smart convergence
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v.5
no.3
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pp.8-15
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2016
In recent years, one of deep learning models called Deep Belief Network (DBN) which formed by stacking restricted Boltzman machine in a greedy fashion has beed widely used for classification and recognition. With an ability to extracting features of high-level abstraction and deal with higher dimensional data structure, this model has ouperformed outstanding result on image and speech recognition. In this research, we assess the applicability of deep learning in dna classification level. Since the training phase of DBN is costly expensive, specially if deals with DNA sequence with thousand of variables, we introduce a new encoding method, using decimal-binary vector to represent the sequence as input to the model, thereafter compare with one-hot-vector encoding in two datasets. We evaluated our proposed model with different contrastive algorithms which achieved significant improvement for the training speed with comparable classification result. This result has shown a potential of using decimal-binary vector on DBN for DNA sequence to solve other sequence problem in bioinformatics.
Saritha Reddy, A;Ramasubba Reddy, B;Suresh Babu, A
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.4
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pp.374-386
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2022
Nowadays, research in deep learning leveraged automated computing and networking paradigm evidenced rapid contributions in terms of Software Defined Networking (SDN) and its diverse security applications while handling cybercrimes. SDN plays a vital role in sniffing information related to network usage in large-scale data centers that simultaneously support an improved algorithm design for automated detection of network intrusions. Despite its security protocols, SDN is considered contradictory towards DDoS attacks (Distributed Denial of Service). Several research studies developed machine learning-based network intrusion detection systems addressing detection and mitigation of DDoS attacks in SDN-based networks due to dynamic changes in various features and behavioral patterns. Addressing this problem, this research study focuses on effectively designing a multistage hybrid and intelligent deep learning classifier based on modified deep forest classification to detect DDoS attacks in SDN networks. Experimental results depict that the performance accuracy of the proposed classifier is improved when evaluated with standard parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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