Sang Jun Kim;Young Kyu Lee;Joon Hyo Rhee;Juhyun Lee;Gyeong Won Choi;Ju-Ik Oh;Donghui Yu
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.13
no.1
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pp.111-115
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2024
This study builds a machine learning model optimized for clocks among various techniques in the field of artificial intelligence and applies it to clock stabilization or synchronization technology based on atomic clock noise characteristics. In addition, the possibility of providing stable source clock data is confirmed through the characteristics of machine learning predicted values during holdover of atomic clocks. The proposed machine learning model is evaluated by comparing its performance with the AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) model, an existing statistical clock prediction model. From the results of the analysis, the prediction model proposed in this study (MSE: 9.47476) has a lower MSE value than the ARIMA model (MSE: 221.2622), which means that it provides more accurate predictions. The prediction accuracy is based on understanding the complex nature of data that changes over time and how well the model reflects this. The application of a machine learning prediction model can be seen as a way to overcome the limitations of the statistical-based ARIMA model in time series prediction and achieve improved prediction performance.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.19
no.1
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pp.25-33
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2009
Recently, the TS fuzzy models that include the linear equations in the consequent part are widely used for time series forecasting, and the prediction performance of them is somewhat dependent on the characteristics of time series such as stationariness. Thus, a new prediction method is suggested in this paper which is especially effective to nonstationary time series prediction. First, data preprocessing is introduced to extract the patterns and regularities of time series well, and then multiple model TS fuzzy predictors are constructed. Next, an appropriate model is chosen for each input data by an adaptive model selection mechanism based on rough sets, and the prediction is going. Finally, the error compensation procedure is added to improve the performance by decreasing the prediction error. Computer simulations are performed on typical cases to verify the effectiveness of the proposed method. It may be very useful for the prediction of time series with uncertainty and/or nonstationariness because it handles and reflects better the characteristics of data.
Purpose: The purpose of this study is to overcome limitations of conventional studies that to predict Baltic Dry Index (BDI). The study proposed applications of Artificial Neural Network (ANN) named Long Short-Term Memory (LSTM) to predict BDI. Methods: The BDI time-series prediction was carried out through eight variables related to the dry bulk market. The prediction was conducted in two steps. First, identifying the goodness of fitness for the BDI time-series of specific ANN models and determining the network structures to be used in the next step. While using ANN's generalization capability, the structures determined in the previous steps were used in the empirical prediction step, and the sliding-window method was applied to make a daily (one-day ahead) prediction. Results: At the empirical prediction step, it was possible to predict variable y(BDI time series) at point of time t by 8 variables (related to the dry bulk market) of x at point of time (t-1). LSTM, known to be good at learning over a long period of time, showed the best performance with higher predictive accuracy compared to Multi-Layer Perceptron (MLP) and Recurrent Neural Network (RNN). Conclusion: Applying this study to real business would require long-term predictions by applying more detailed forecasting techniques. I hope that the research can provide a point of reference in the dry bulk market, and furthermore in the decision-making and investment in the future of the shipping business as a whole.
In this paper, we perform the time series prediction using the SVM(Support Vector Machine). We make use of two different loss functions and two different kernel functions; i) Quadratic and $\varepsilon$-insensitive loss function are used; ii) GRBF(Gaussian Radial Basis Function) and ERBF(Exponential Radial Basis Function) are used. Mackey-Glass time series are used for prediction. For both cases, we compare the results by the SVM to those by ANN(Artificial Neural Network) and show the better performance by SVM than that by ANN.
Park, Sang-Woo;Cho, Sin-Sup;Lee, Sang-Yeol;Hwang, Sun-Y.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.11
no.2
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pp.173-179
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2000
Interval prediction based on the empirical distribution function for the class of time series with time varying coefficients is discussed. To this end, strong mixing property of the model is shown and results due to Fotopoulos et. al.(1994) are employed. A simulation study is presented to assess the accuracy of the proposed interval predictor.
A stable power supply is very important for the maintenance and operation of the power infrastructure. Accurate power consumption prediction is therefore needed. In particular, a university campus is an institution with one of the highest power consumptions and tends to have a wide variation of electrical load depending on time and environment. For this reason, a model that can accurately predict power consumption is required for the effective operation of the power system. The disadvantage of the existing time series prediction technique is that the prediction performance is greatly degraded because the width of the prediction interval increases as the difference between the learning time and the prediction time increases. In this paper, we first classify power data with similar time series patterns considering the date, day of the week, holiday, and semester. Next, each ARIMA model is constructed based on the classified data set and a daily power consumption forecasting method of the university campus is proposed through the time series cross-validation of the predicted time. In order to evaluate the accuracy of the prediction, we confirmed the validity of the proposed method by applying performance indicators.
The objectives of this investigation were to develop an improved analytical method and to review with respect to experimental parameters and thermo-physical properties influencing the freezing time prediction. The results indicate that the relationship between freezing time and product size is dependent on the surface heat transfer coefficient. As the magnitude of surface heat transfer coefficient decreases, the influence of product size on freezing time becomes more profound. But the freezing time does decrease slightly as the coefficients are increased to values greater than 150 $w/m^2^{\circ}C$. In addition, influence of thermo-physical properties on the freezing time prediction shown generally density, water content, specific heat and thermal conductivity, in order of % difference. Multiple linear regression equation for freezing time prediction were obtained with respect to 4 different food materials with varying thickness.
To improve the performance of the prediction system, the system should reflect well the uncertainty of nonlinear data. Thus, this paper presents multiple prediction systems based on Type-2 fuzzy sets. To construct each prediction system, an Interval Type-2 TSK Fuzzy Logic System and difference data were used, because, in general, it has been known that the Type-2 Fuzzy Logic System can deal with the uncertainty of nonlinear data better than the Type-1 Fuzzy Logic System, and the difference data can provide more steady information than that of original data. Also, to improve each rule base of the fuzzy prediction systems, the HCBKA (Hierarchical Correlation Based K-means clustering Algorithm) was applied because it can consider correlationship and statistical characteristics between data at a time. Subsequently, to alleviate complexity of the proposed prediction system, a system selection method was used. Finally, this paper analyzed and compared the performances between the Type-1 prediction system and the Interval Type-2 prediction system using simulations of three typical time series examples.
Background: In this study, various types of deep-learning models for predicting in vitro radiosensitivity from gene-expression profiling were compared. Methods: The clonogenic surviving fractions at 2 Gy from previous publications and microarray gene-expression data from the National Cancer Institute-60 cell lines were used to measure the radiosensitivity. Seven different prediction models including three distinct multi-layered perceptrons (MLP), four different convolutional neural networks (CNN) were compared. Folded cross-validation was applied to train and evaluate model performance. The criteria for correct prediction were absolute error < 0.02 or relative error < 10%. The models were compared in terms of prediction accuracy, training time per epoch, training fluctuations, and required calculation resources. Results: The strength of MLP-based models was their fast initial convergence and short training time per epoch. They represented significantly different prediction accuracy depending on the model configuration. The CNN-based models showed relatively high prediction accuracy, low training fluctuations, and a relatively small increase in the memory requirement as the model deepens. Conclusion: Our findings suggest that a CNN-based model with moderate depth would be appropriate when the prediction accuracy is important, and a shallow MLP-based model can be recommended when either the training resources or time are limited.
Several prediction model of penetration rate (PR) of tunnel boring machines (TBMs) have been focused on applying to design stage. In construction stage, however, the expected PR and its trends are changed during tunneling owing to TBM excavation skills and the gap between the investigated and actual geological conditions. Monitoring the PR during tunneling is crucial to rescheduling the excavation plan in real-time. This study proposes a sequential prediction method applicable in the construction stage. Geological and TBM operating data are collected from Gunpo cable tunnel in Korea, and preprocessed through normalization and augmentation. The results show that the sequential prediction for 1 ring unit prediction distance (UPD) is R2≥0.79; whereas, a one-step prediction is R2≤0.30. In modeling algorithm, a gradient boosted regression tree (GBRT) outperformed a least square-based linear regression in sequential prediction method. For practical use, a simple equation between the R2 and UPD is proposed. When UPD increases R2 decreases exponentially; In particular, UPD at R2=0.60 is calculated as 28 rings using the equation. Such a time interval will provide enough time for decision-making. Evidently, the UPD can be adjusted depending on other project and the R2 value targeted by an operator. Therefore, a calculation process for the equation between the R2 and UPD is addressed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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