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      • Network Mirroring for Drug Repositioning

        박성홍,이동기,신현정 한국경영과학회 2016 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.4

        신약 개발과정은 막대한 시간과 비용이 소요되는 반면 성공률이 희박하여, 이미 승인된 약물이 다른 질병에 적용될 가능성을 찾는 방법인 신약 재창출이 대두되고 있다. 이는 기존에 검증된 약물의 효율적 활용에 중점을 두어 생물학적 작용에 기반한 단계적 선별과 실험을 통해 성공률을 높여나가는 과정으로, 약물의 새로운 대상이 될 수 있는 후보질병을 선정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 단백질 정보로 질병 네트워크를 구성하고, 기 개발된 약물정보를 바탕으로도 질병 네트워크를 구성한다. 두 네트워크를 비교하며 예측 후보질병-약물을 선정하기 위하여 Kullback-Leibler Divergence에 근거한 지표를 제안한다. 제안방법은 질병·약물·단백질 정보의 통합 데이터베이스인 PharmDB로부터 수집한 2,314개 질병과 3,394개 약물 정보, 그리고 15,777개의 유전자 정보에 적용하였다.

      • 기계학습 기반 기업평가 및 잠재유망지수 설계

        박성홍,박강희,신현정 대한산업공학회 2019 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.2019 No.11

        정량적 방법으로 기업 평가를 수행함에 있어 다양한 정보를 활용하여 기업의 역량을 종합적으로 고려해야한다. 또한 평가 결과에 대한 해석과 피드백이 용이해야 한다. 그러나 기존 방법에서는 안정적인 자금 회수와 같은 특정 목적에 따라 정보가 선택적으로 처리되며, 정량적 모델을 기반으로 기업 평가가 수행되지만 도메인 전문가의 의견이 반영된다. 따라서 정보의 확장성을 향상시키는 데 한계가 있고 평가 결과에 대한 피드백이 명확하지 않다. 또한 전문가의 주관성에 따라 평가 결과가 달라질 수 있으므로 객관성을 완전히 보장할 수 없다. 본 연구에서는 기계학습 알고리즘을 활용한 정량적 기업 평가 방법으로 기업 잠재유망지수를 제안한다. 제안 방법은 재무 변수와 R&D 변수를 활용하여 기업의 현재 상태와 미래 잠재력을 모두 고려한 평가를 수행한다. 전체 변수들을 상관 관계가 높은 것들끼리 그룹으로 구분하며 각 그룹은 하나의 변수로 추출한다. 추출 변수는 전체 정보를 효율적으로 요약함으로써 평가 결과의 해석을 용이하게 한다. 다음으로, 기업 그래프를 구성하고 준지도학습을 적용하여 각 기업의 점수를 도출한다. 소수의 우수기업과 부실기업을 레이블 정보로 활용하여 나머지 기업들로 확장한다. 이를 통해 우수 기업과 유사한 기업들의 점수는 높아지고, 부실 기업과 유사한 기업들의 점수는 낮아지게 된다. 실험을 통해 27,790개 기업의 113개의 재무비율 및 R&D 파생변수를 활용하여 기업 평가를 수행했다. 전체 변수를 7개로 추출하여 그래프를 구성했고, 각 기업의 잠재유망지수를 점수로 도출하고 5개의 등급으로 분류했다. 기존 방법과 비교를 통해 제안 방법이 더 우수한 평가를 수행함을 알 수 있었다.

      • 치매 진행 예측을 위한 전향적 분류 알고리즘

        박성홍,이동기,홍창형,신현정 한국경영과학회 2022 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6

        치매는 급속한 인구 고령화로 인해 심각한 문제로 대두되고 있지만, 불분명한 발병 원인과 치료법의 부재로 예방을 통한 발병 지연이 유일한 해결책이다. 따라서 전구 단계인 경도인지장애에서 치매로의 전환 여부를 조기에 예측하는 것이 중요하다. 뇌영상 기술의 발전으로 기계 학습 알고리즘을 활용한 뇌위축 패턴 학습 및 치매 진행 예측에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 진단 당시에 피험자의 뇌영상에서 확인할 수 있는 전환군과 비전환군 간의 차이가 적을 뿐만 아니라 집단 내 변동성이 크기 때문에 알고리즘 학습에 어려움이 있다. 반면, 일정 시간이 지나면 전환군은 현저한 뇌위축을 보이는 데 비해 비전환군에서는 그 변화가 미세하여 학습 모델의 판별력을 향상시킨다. 이에 본 연구에서는 뇌 영상을 미래에 투영하여 분류를 수행하는 방법, 즉 전향적 분류를 제안한다. 제안 방법을 147명의 뇌영상 데이터에 적용하여 기존 연구를 능가하는 정확도를 도출할 수 있었고, 치매 진행에 유의한 영향을 미치는 뇌 영역을 확인할 수 있었다.

      • 도메인 적응 기반 다중 그래프 통합을 활용한 준지도학습

        박성홍,박강희,신현정 대한산업공학회 2022 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2022 No.6

        그래프 기반 모델은 레이블이 없는 데이터도 학습에 활용할 수 있다는 점에서 준지도학습의 성능이 특히 우수하다. 본 논문에서 중점을 두는 레이블 전파를 통한 그래프 기반 준지도학습에서는 데이터 매니폴드 표현에 따라 성능이 크게 좌우되므로 그래프 구성은 모델 학습에 큰 비중을 차지한다. 더욱이, 다양한 방법으로 데이터가 수집되면서 동일한 대상에 대해 서로 다른 정보를 활용할 수 있게 되면서 그 중요성은 부각된다. 이러한 다중 데이터로부터 그래프 기반 지식을 활용하는 핵심은 서로 다른 표현을 합리적으로 통합하여 일관된 매니폴드를 도출하는 것이다. 대부분 기존 연구에서는 주어진 그래프들의 선형 결합에 대한 최적값을 찾아 그래프 통합함으로써 문제를 해결한다. 하지만, 이러한 접근 방법은 그래프에서 직접 연결된 이웃 노드 간의 관계만 반영하기에 잠재된 연결은 무시된다. 만약 연결되지 않은 두 노드가 서로의 이웃을 통한 간접적 연결이 강하다면, 약하게 직접 연결된 것보다 매니폴드에 더 큰 영향을 미칠 것이다. 이에 착안하여 본 연구에서는 그래프를 임베딩과 도메인 적응을 통한 다중 그래프 통합을 수행한다. 먼저, 각 그래프를 임베딩하여 노드들의 연결 관계에 대한 지역적, 전역적 특성이 반영된 데이터를 추출한다. 다음으로, 도메인 적응을 통해 서로 다른 그래프 간 일관된 매니폴드를 도출하도록 그래프를 학습 및 통합한다. 실험을 통해 논문인용 및 생물정보에 대한 다중 그래프 데이터에서 제안 방법이 기존 그래프 통합 방법보다 우수한 예측 정확도를 도출하는 것을 확인할 수 있었다.

      • 치매 진행 예측을 위한 전향적 분류 알고리즘

        박성홍,이동기,홍창형,신현정 대한산업공학회 2022 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2022 No.6

        치매는 급속한 인구 고령화로 인해 심각한 문제로 대두되고 있지만, 불분명한 발병 원인과 치료법의 부재로 예방을 통한 발병 지연이 유일한 해결책이다. 따라서 전구 단계인 경도인지장애에서 치매로의 전환 여부를 조기에 예측하는 것이 중요하다. 뇌영상 기술의 발전으로 기계 학습 알고리즘을 활용한 뇌위축 패턴 학습 및 치매 진행 예측에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 진단 당시에 피험자의 뇌영상에서 확인할 수 있는 전환군과 비전환군 간의 차이가 적을 뿐만 아니라 집단 내 변동성이 크기 때문에 알고리즘 학습에 어려움이 있다. 반면, 일정 시간이 지나면 전환군은 현저한 뇌위축을 보이는 데 비해 비전환군에서는 그 변화가 미세하여 학습 모델의 판별력을 향상시킨다. 이에 본 연구에서는 뇌 영상을 미래에 투영하여 분류를 수행하는 방법, 즉 전향적 분류를 제안한다. 제안 방법을 147명의 뇌영상 데이터에 적용하여 기존 연구를 능가하는 정확도를 도출할 수 있었고, 치매 진행에 유의한 영향을 미치는 뇌 영역을 확인할 수 있었다.

      • Network Mirroring for Drug Repositioning

        박성홍,이동기,신현정 대한산업공학회 2016 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2016 No.4

        신약 개발과정은 막대한 시간과 비용이 소요되는 반면 성공률이 희박하여, 이미 승인된 약물이 다른 질병에 적용될 가능성을 찾는 방법인 신약 재창출이 대두되고 있다. 이는 기존에 검증된 약물의 효율적 활용에 중점을 두어 생물학적 작용에 기반한 단계적 선별과 실험을 통해 성공률을 높여나가는 과정으로, 약물의 새로운 대상이 될 수 있는 후보질병을 선정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 단백질 정보로 질병 네트워크를 구성하고, 기 개발된 약물정보를 바탕으로도 질병 네트워크를 구성한다. 두 네트워크를 비교하며 예측 후보질병-약물을 선정하기 위하여 Kullback-Leibler Divergence에 근거한 지표를 제안한다. 제안방법은 질병·약물·단백질 정보의 통합 데이터베이스인 PharmDB로부터 수집한 2,314개 질병과 3,394개 약물 정보, 그리고 15,777개의 유전자 정보에 적용하였다.

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