Dongwoo Lee;Mi Kyung Kim;Jungyoon Yoon;Dongwon Ryu;Jae Wook Song
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.47
no.1
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pp.41-50
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2024
Korea is facing a significant problem with historically low fertility rates, which is becoming a major social issue affecting the economy, labor force, and national security. This study analyzes the factors contributing to the regional gap in fertility rates and derives policy implications. The government and local authorities are implementing a range of policies to address the issue of low fertility. To establish an effective strategy, it is essential to identify the primary factors that contribute to regional disparities. This study identifies these factors and explores policy implications through machine learning and explainable artificial intelligence. The study also examines the influence of media and public opinion on childbirth in Korea by incorporating news and online community sentiment, as well as sentiment fear indices, as independent variables. To establish the relationship between regional fertility rates and factors, the study employs four machine learning models: multiple linear regression, XGBoost, Random Forest, and Support Vector Regression. Support Vector Regression, XGBoost, and Random Forest significantly outperform linear regression, highlighting the importance of machine learning models in explaining non-linear relationships with numerous variables. A factor analysis using SHAP is then conducted. The unemployment rate, Regional Gross Domestic Product per Capita, Women's Participation in Economic Activities, Number of Crimes Committed, Average Age of First Marriage, and Private Education Expenses significantly impact regional fertility rates. However, the degree of impact of the factors affecting fertility may vary by region, suggesting the need for policies tailored to the characteristics of each region, not just an overall ranking of factors.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.27
no.3
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pp.587-598
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2016
In predicting an outcome of election using a variety of methods ahead of the election, non-response is one of the major issues. Therefore, to address the non-response issue, a variety of methods of non-response imputation may be employed, but the result of forecasting tend to vary according to methods. In this study, in order to improve electoral forecasts, we studied a model based method of non-response imputation attempting to apply the Monte Carlo Expectation Maximization (MCEM) algorithm, introduced by Wei and Tanner (1990). The MCEM algorithm using maximum likelihood estimates (MLEs) is applied to solve the boundary solution problem under the non-ignorable non-response mechanism. We performed the simulation studies to compare estimation performance among MCEM, maximum likelihood estimation, and Bayesian estimation method. The results of simulation studies showed that MCEM method can be a reasonable candidate for non-response model estimation. We also applied MCEM method to the Korean presidential election exit poll data of 2012 and investigated prediction performance using modified within precinct error (MWPE) criterion (Bautista et al., 2007).
The goal of this paper is to apply the multi-step Taylor method to a space truss, a non-linear discrete dynamic system, and analyze the non-linear dynamic response and unstable behavior of the structures. The accurate solution based on an analytical approach is needed to deal with the inverse problem, or the dynamic instability of a space truss, because the governing equation has geometrical non-linearity. Therefore, the governing motion equations of the space truss were formulated by considering non-linearity, where an accurate analytical solution could be obtained using the Taylor method. To verify the accuracy of the applied method, an SDOF model was adopted, and the analysis using the Taylor method was compared with the result of the 4th order Runge-Kutta method. Moreover, the dynamic instability and buckling characteristics of the adopted model under step excitation was investigated. The result of the comparison between the two methods of analysis was well matched, and the investigation shows that the dynamic response and the attractors in the phase space can also delineate dynamic snapping under step excitation, and damping affects the displacement of the truss. The analysis shows that dynamic buckling occurs at approximately 77% and 83% of the static buckling in the undamped and damped systems, respectively.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.12
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pp.209-218
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2012
Recently, the Field Programmable Stateful Logic Array (FPSLA) was proposed as one of the most promising system integration technologies which will extend the life of the Moore's law. This work is the first proposal of the FPSLA design automation flow, and the approaches to logic synthesis, synchronization, physical mapping, and automatic placement of the FPSLA designs. The synchronization at each gate for pipelining determines the x-coordinates of cells, and reduces the placement to 1-dimensional problems. The objective function and its gradients for the non-linear optimization of the net length and placement density have been remodeled for the reduced global placement problem. Also, a recursive algorithm has been proposed to legalize the placement by relaxing the density overflow of bipartite bin groups in a top-down hierarchical fashion. The proposed model and algorithm are implemented, and validated by applying them to the ACM/SIGDA benchmark designs. The output state of a gate in an FPSLA needs to be duplicated so that each fanout gate can be connected to a dedicated copy. This property has been taken into account by merging the duplicated nets into a hyperedge, and then, splitting the hyperedge into edges as the optimization progresses. This yields additional 18.4% of the cell count reduction in the most dense logic stage. The practicality of the FPSLA can be further enhanced primarily by incorporating into the logic synthesis the constraint to avoid the concentrated fains of gates on some logic stages. In addition, an efficient algorithm needs to be devised for the routing problem which is based on a complicated graph. The graph models the nanowire crossbar which is trimmed to be embedded into the FPSLA fabric, and therefore, asymmetric. These CAD tools can be used to evaluate the fabric efficiency during the architecture enhancement as well as automate the design.
This article reviews recent developments in three-dimensional (3-D) magntotelluric (MT) imaging. The inversion of MT data is fundamentally ill-posed, and therefore the resultant solution is non-unique. A regularizing scheme must be involved to reduce the non-uniqueness while retaining certain a priori information in the solution. The standard approach to nonlinear inversion in geophysis has been the Gauss-Newton method, which solves a sequence of linearized inverse problems. When running to convergence, the algorithm minimizes an objective function over the space of models and in the sense produces an optimal solution of the inverse problem. The general usefulness of iterative, linearized inversion algorithms, however is greatly limited in 3-D MT applications by the requirement of computing the Jacobian(partial derivative, sensitivity) matrix of the forward problem. The difficulty may be relaxed using conjugate gradients(CG) methods. A linear CG technique is used to solve each step of Gauss-Newton iterations incompletely, while the method of nonlinear CG is applied directly to the minimization of the objective function. These CG techniques replace computation of jacobian matrix and solution of a large linear system with computations equivalent to only three forward problems per inversion iteration. Consequently, the algorithms are efficient in computational speed and memory requirement, making 3-D inversion feasible.
Automatic Generation Control (AGC) has functionally controlled the interchange power flow in order to suppress the dynamic oscillations of frequency and tie-line power deviations as a perturbation occurs in the interconnected multi-area power system. Furthermore, Flexible AC Transmission Systems (FACTS) can effectively assist AGC to more enhance the dynamic stability of power system. So, Static Synchronous Series Compensator (SSSC), one of the well-known FACTS devices, is here applied to accurately control and regulate the load frequency of multi-area multi-source interconnected power system. The research and efforts made in this regard have caused to introduce the Fractional Order Proportional Integral Derivative (FOPID) based SSSC, to alleviate both the most significant issues in multi-area interconnected power systems i.e., frequency and tie-line power deviations. Due to multi-objective nature of aforementioned problem, suppression of the frequency and tie-line power deviations is formularized in the form of a multi-object problem. Considering the high performance of Multi Objective Bees Algorithm (MOBA) in solution of the non-linear objectives, it has been utilized to appropriately unravel the optimization problem. To verify and validate the dynamic performance of self-defined FOPID-SSSC, it has been thoroughly evaluated in three different multi-area interconnected power systems. Meanwhile, the dynamic performance of FOPID-SSSC has been accurately compared with a conventional controller based SSSC while the power systems are affected by different Step Load Perturbations (SLPs). Eventually, the simulation results of all three power systems have transparently demonstrated the dynamic performance of FOPID-SSSC to significantly suppress the frequency and tie-line power deviations as compared to conventional controller based SSSC.
Cho, Seong Yun;Ju, Ho Jin;Park, Chan Gook;Cho, Hyeonjin;Hwang, Junho
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.6
no.4
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pp.167-179
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2017
In this paper, a simplified Cubature Kalman Filter (SCKF) is proposed to reduce the computation load of CKF, which is then used as a filter for transfer alignment of shipboard INS. CKF is an approximate Bayesian filter that can be applied to non-linear systems. When an initial estimation error is large, convergence characteristic of the CKF is more stable than that of the Extended Kalman Filter (EKF), and the reliability of the filter operation is more ensured than that of the Unscented Kalman Filter (UKF). However, when a system degree is large, the computation amount of CKF is also increased significantly, becoming a burden on real-time implementation in embedded systems. A simplified CKF is proposed to address this problem. This filter is applied to shipboard inertial navigation system (INS) transfer alignment. In the filter design for transfer alignment, measurement type and measurement update rate should be determined first, and if an application target is a ship, lever-arm problem, flexure of the hull, and asynchronous time problem between Master Inertial Navigation System (MINS) and Slave Inertial Navigation System (SINS) should be taken into consideration. In this paper, a transfer alignment filter based on SCKF is designed by considering these problems, and its performance is validated based on simulations.
We developed a method for inverting magnetic data to recover the 3D susceptibility models. The major difficulty in the inversion of the potential data is the non-uniqueness and the vast computing time. The insufficient number of data compared with that of inversion blocks intensifies the non-uniqueness problem. Furthermore, there is poor depth resolution inherent in magnetic data. To overcome this non-uniqueness problem, we propose a resolution model constraint that imposes large penalty on the model parameter with good resolution; on the other hand, small penalty on the model parameter with poor resolution. Using this model constraint, the model parameter with a poor resolution can be effectively resolved. Moreover, the wavelet transform and parallel solving were introduced to save the computing time. Through the wavelet transform, a large system matrix was transformed to a sparse matrix and solved by a parallel linear equation solver. This procedure is able to enormously save the computing time for the 3D inversion of magnetic data. The developed inversion algorithm is applied to the inversion of the synthetic data for typical models of magnetic anomalies and real airborne data obtained at the Geumsan area of Korea.
Purpose: Damage to pulse crops by wild birds is a serious problem. The damage is to such an extent that the rate of damage during the period between seeding and cotyledon stages reaches 54.6% on an average. In this study, a crop-position detection method was developed wherein infrared (IR) sensors were used to determine the cotyledon position under a vinyl mulch. Methods: IR sensors that helped measure the temperature were used to locate the cotyledons below the vinyl mulch. A single IR sensor module was installed at three locations of the crops (peanut, red lettuce, and crown daisy) in the cotyledon stage. The representative thermal response of a $16{\times}4$ pixel area was detected using this sensor in the case where the distance from the target was 25 cm. A spatial image was applied to the two-dimensional temperature distribution using a non-integral moving-average method. The collected data were first processed by taking the moving average via interpolation to determine the frame where the variance was the lowest for a resolution unit of 1.02 cm. Results: The temperature distribution was plotted corresponding to a distance of 10 cm between the crops. A clear leaf pattern of the crop was visually confirmed. However, the temperature distribution after the normalization was unclear. The image conversion and frequency-conversion graphs were obtained based on the moving average by averaging the points corresponding to a frequency of 40 Hz for 8 pixels. The most optimized resolutions at locations 1, 2, and 3 were found on 3.4, 4.1, and 5.6 Pixels, respectively. Conclusions: In this study, to solve the problem of damage caused by birds to crops in the cotyledon stage after seeding, the vinyl mulch is punched after seeding. The crops in the cotyledon stage could be accurately located using the proposed method. By conducting the experiments using the single IR sensor and a sliding mechanical device with the help of a non-integral interpolation method, the crops in the cotyledon stage could be precisely located.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.2
no.3
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pp.1-9
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1998
The exhaustion of fossil fuels and serious environmental pollution put the concern about non-po llution energy into the world. On the developments of technology, wind energy has been spotlighted as a non-pollution energy in many countries. This study has carried out the aerodynamic and structural design procedure of the lightweight composite rotor blades with an appropriate aerodynamic performance and structural strength for the 500㎾ medium class wind turbine system. The previous design, which is shell-spar structure, is redesigned to shell-spar- sandwich structure for light weight. Large deformation problem from light weight is examined by non-linear analysis. Local buckling occurred under lower stress than failure stress. The buckling analysis is accomplished to confirm the safety of the composite blade. The stress analysis around pin hole joint part at hub is carried out and it is confirmed that the pin hole is not failed. The results show that the resonance of redesigned blade does not happen in operation range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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