Time Series Stock Prices Prediction Based On Fuzzy Model

황희수(Heesoo Hwang),오진성(Jinsung Oh) 한국지능시스템학회 2009 한국지능시스템학회논문지 Vol.19 No.5

본 논문은 일별 및 주별로 시계열 주가를 예측할 수 있는 퍼지 모델을 구성하는 방법을 제안한다. 전통적인 시계열 분석으로 주가를 예측하는 것은 어렵지만 퍼지 모델은 비선형적인 주가 데이터의 특성을 잘 기술할 수 있는 장점을 갖고 있다. 주가 예측 모델에 사용될 입력 정보를 결정하는 데는 상당한 수고가 필요한데, 본 논문에서는 전통적인 캔들 스틱 차트의 정보를 입력변수로 고려한다. 주가 예측 퍼지 모델은 사다리꼴 멤버쉽함수를 갖는 전건부와 비선형식인 후건부로 된 퍼지 규칙으로 구성된다. 차분 진화를 통해 퍼지 모델은 최적화된다. 일별 및 주별로 코스피 지수의 시가, 고가, 저가 및 종가를 예측하는 모델을 만들고 그 성능을 평가한다. In this paper an approach to building fuzzy models for predicting daily and weekly stock prices is presented. Predicting stock prices with traditional time series analysis has proven to be difficult. Fuzzy logic based models have advantage of expressing the input-output relation linguistically, which facilitates the understanding of the system behavior. In building a stock prediction model we bear a burden of selecting most effective indicators for the stock prediction. In this paper information used in traditional candle stick-chart analysis is considered as input variables of our fuzzy models. The fuzzy rules have the premises and the consequents composed of trapezoidal membership functions and nonlinear equations, respectively. DE (Differential Evolution) identifies optimal fuzzy rules through an evolutionary process. The fuzzy models to predict daily and weekly open, high, low, and close prices of KOSPI(KOrea composite Stock Price Index) are built, and their performances are demonstrated.

적응성 있는 차분 진화에 의한 함수최적화와 이벤트 클러스터링

황희수(Hwang Heesoo) 한국지능시스템학회 2002 한국지능시스템학회논문지 Vol.12 No.5

차분 진화는 다양한 형태의 목적함수를 최적화 하는데 매우 효율적인 방법임이 입증되었다. 차분 진화의 가장 큰 이점은 개념적 단순성과 사용의 용이성이다. 그러나 차분 진화의 수렴성이 제어 파라미터에 매우 민감한 단점이 있다. 본 논문은 새로운 교배용 벡터 생성법과 제어 파라미터의 적응 메커니즘을 결합한 적응성 있는 차분 진화를 제안한다. 이는 수렴성을 해치지 않으면서 차분 진화를 보다 강인하게 만들며 사용이 쉽도록 해준다. 12가지 최적화 문제에 대해 제안한 방법을 시험하였다. 적응성 있는 차분 진화의 응용 사례로써 이벤트 예측을 위한 교사 클러스터링 방법을 제안한다. 이 방법을 진화에 의한 이벤트 클러스터링이라 부르며 데이터 모델링 검증에 널리 사용되는 4 가지 사례에 대해 그 성능을 시험하였다. Differential evolution(DE) has been proved to be an efficient method for optimizing real-valued multi-modal objective functions. DE's main assets are its conceptual simplicity and ease of use. However, the convergence properties are deeply dependent on the control parameters of DE. This paper proposes an adaptive differential evolution(ADE) method which combines with a variant of DE and an adaptive mechanism of the control parameters. ADE contributes to the robustness and the easy use of the DE without deteriorating the convergence. 12 optimization problems is considered to test ADE. As an application of ADE the paper presents a supervised clustering method for predicting events, what is called, an evolutionary event clustering(EEC). EEC is tested for 4 cases used widely for the validation of data modeling.

공공장소에서 공연을 위한 휴머노이드 로봇 공연 시스템

황희수(Hwang, Heesoo) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.3

본 논문은 행사나 전시장 또는 길거리 공연이 가능한 휴머노이드(Humanoid) 로봇 공연 시스템을 제안한다. 본 공연 시스템의 공연 장치들은 모듈 구조로 이동이 쉽고 모듈별 독립 또는 협연이 가능하다. 로봇 공연 시스템은 개선 및 개작이 쉽도록 오픈 소스 기반의 하드웨어 및 소프트웨어로 개발한다. 로봇 공연 시스템에서 로봇, 디스플레이, 오디오, 비디오 및 개별 공연 장치를 제어하는 공연 제어 프로그램은 오픈 소스 언어인 프로세싱(Processing)으로 작성되며 로봇을 이용한 연주 장치와 무대 장치는 오픈 소스 하드웨어인 아두이노(Arduino)를 기반으로 제작된다. 로봇 공연 컨텐츠는 장면별로 이미지,오디오, 컴퓨터 그래픽 및 비디오 영상 등으로 구성되며 이들을 실행하고 제어하는 로봇 공연 프로그램은 장면별로 로봇 및 공연 장치들과 동기화를 위해 통신한다. 또한 공연에서 주제 표현이 필요한 공연 소품은 3D 모델링 후 3D 프린팅으로 제작한다. 본 로봇 공연 시스템의 컨텐츠는 할로윈 축제를 주제로 구성하며 할로윈 날 전후로 전시장 또는 경연장과 같은 공공장소에서 공연된다. This paper proposes a humanoid robot performance system for performing in public places, such as an event, exhibition, or street performance. The system of modular structures can be moved easily, and can be played by a module or a combination of modules. The system developed with open source-based software and hardware is easy to adapt and improve. The robot performance control program for controlling robots, displays, audios, videos, and performance instruments was developed using the open source language, Processing. The performance instruments were developed using the open source hardware, Arduino. The contents of the robot performance were composed of scene-specific image, background audio, computer graphics, and videos. For their control and synchronization, the performance control program communicates with the humanoid robots and the performance instruments. In addition, performance accessories required to represent the performance concepts are produced by 3D modeling and printing. In a public place, the robot performance is performed with the theme of celebrating a Halloween day.

Morphology-Based Homomorphic Filter for Contrast Enhancement of Mammographic Images

황희수(Heesoo Hwang) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회논문지 Vol.20 No.4

본 논문은 유방 조영 영상의 대비를 향상시키기 위해 새로운 호모몰픽 필터(MBHF)를 제안한다. 제안된 필터는 영상을 형체적으로 다수 분할한 후 각각의 형체 즉, 서브-밴드에 대해 그 구성요소와 이득이 차분진화를 통해 최적의 값을 갖도록 설계된다. 결과 분석을 통해 제안된 방법이 영상 대비를 향상시키는 것을 보이며 웨이블렛 기반의 호모몰픽 필터와 성능이 비교된다. 성능평가 기준으로는 인간의 시각적 인식을 고려한 WPSNR(Weighted Peak Signal to Noise Ratio)을 사용한다. In this paper, a new MBHF(Morphology-Based Homomorphic filter) is presented to enhance contrast in mammographic images. The MBH filtering is performed based on the morphological sub-bands, in which an image is morphologically decomposed. The filter is designed to have optimal gain and structuring element in each sub-band through differential evolution. Experimental results show that the proposed method improves the contrast in mammographic images such that an evaluation criterion, WPSNR(Weighted Peak Signal to Noise Ratio) which takes into account human visual system is increased compared with a wavelet-based Homomorphic filter.

퍼지 논리 기반의 건강관리용 팔목 밴드 개발

황희수(Heesoo Hwang) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.5

고령화 인구 증가에 따른 만성질환자, 노약자 및 독거인의 일상생활에서 위험하거나 불안정한 건강 상태를 관리할 수 있는 요구가 커지고 있다. 최근 무선 통신 기술의 발달로 특정한 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 개인의 건강 상태를 감시할 수 있는 장치가 주목 받고 있다. 본 논문은 생체 신호로 심박수와 체온을 주기적으로 측정하고 밴드 착용자의 나이와 측정된 생체 신호를 토대로 건강관리가 필요함을 알리는 팔목형 건강관리용 밴드를 개발하는 것이 목적이다. 나이, 체온 및 심박수 사이의 정상 범위 관계는 비선형이고 측정된 생체 신호는 오차를 포함 부정확하기 때문에 생체 신호 기반의 건강관리판정에는 부정확하고 애매한 정보의 처리가 필요하다. 본 논문은 이런 문제를 해결하기 위해 부정확하고 애매한 정보를 처리하는데 적합한 퍼지 논리 기반의 건강관리 판정 시스템을 밴드에 구현한다. 밴드에 연동해 동작하는 건강관리 앱(Apps)도 함께 개발된다. 앱은 측정 데이터를 저장, 관리하며 밴드에서 건강관리가 필요한 신호가 감지되면 앱에 사전 등록된 보호자 또는 간병인에게 해당 정보를 전송한다. As the elderly population increases, real-time personal health monitoring is gaining new ground with advances in wireless communications. Such an approach is particularly beneficial to elderly and physically challenged people, as well as those who live alone and are not be able to seek help in case of medical emergencies. The aim of this study is to implement a wearable band which monitors personal vital signs, such as the body temperature and heart rate, and assists with healthcare decisions using a fuzzy logic based decision support system. Since the vital sign data measured from sensors are imprecise and their normal variation with age is nonlinear and not crisp, a fuzzy system is employed to deal with this imprecise or uncertain information. The proposed wearable band is designed to continuously capture and transmit vital signs and healthcare decisions to suitable apps developed for smartphones. In this way, health alerts can be sent to the guardian or caregiver who is registered in the apps.

CFB 보일러 오염물질 배출 최적화를 위한 머신러닝 기법 활용

황희수(Heesoo Hwang),김재헌(Jaeheon Kim),손정모(Jeongmo Son),정재용(Jaeyong Jeong),양창원(Changwon Yang),방병렬(Byungryeul Bang),이은도(Uendo Lee) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계

CFB 보일러는 다양한 저급연료의 활용이 가능하며 석회석을 이용한 로내 탈황, 900도 내외의 조업 조건을 통해 SOx 및 NOx 등 오염물질 배출을 최소화 할 수 있는 친환경 발전설비 이다[1]. 유동층 시스템의 특성상 탈황, 탈질 효율은 보일러 내 입자의 수력학적 특성과 밀접하게 관련되어 있으며 이를 파악하기 위해서는 수치해석 기법의 활용이 필수적이다[2]. 본 연구에서는 IEA-CFBC 모델에 기반한 1-D CFB 보일러 수치해석 결과를 바탕으로 오염물질 배출과 연관된 주요 조건(석회석 투입량 및 당량비)에 대한 영향을 평가하기 위해 머신러닝 기법의 적용 가능성을 살펴보았다. 수치해석을 통해 얻은 빅 데이터를 머신러닝 모델 훈련에 활용 한 후, 특정 SOx 배출량에 부합하는 유동사의 입도분포 (Particle Size Distribution)를 예측하였다. 그 결과 머신러닝을 통해 예측한 유동사의 평균 입도분포는 수치해석 결과와 평균 0.2067㎛의 오차를 보였으며, 원하는 보일러 운전조건에 부합되는 유동사의 입도분포를 정확히 예측하는 것으로 평가되었다. 석회투입량과 당량비 이외에도 배출량에 크게 영향을 줄 수 있는 석탄의 특성(공업분석, 원소분석, 입도분포) 및 석회의 입도분포에 대한 영향도 같은 방식으로 평가할 예정이다. 본 발표에서는 수치해석 기반 빅 데이터 생성과 머신러닝 적용 과정과 함께 특정 대기오염 배출농도 조건에 부합하는 보일러 운전조건을 도출에 머신러닝 기법을 활용한 사례에 대해서 소개한다.

GUI를 이용한 CFB 발전 플랜트 해석 프로그램 개발

김재헌(Jae Heon Kim),황희수(Heesoo Hwang),손정모(Jeong mo Son),정재용(Jaeyong Jeong),양창원(Changwon Yang),박소담(So dam Park),방병렬(Byungryeul Bang),이은도(Uendo Lee) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계

순환유동층(Circulating fluidized Bed) 보일러는 유동사와 연료가 산화제와 함께 순환하는 과정에서 반응하며, 높은 혼합 효율과 긴 반응시간을 갖는다. 로 내 일정한 온도 분포, 낮은 조업온도, 탈황제인 석회석을 로 내에 투입시켜 연소시키므로 SOx, NOx 등 오염물질 배출이 적은 특성이 있다. 본 연구에서는 실제 실험 수행이 어렵거나 설계 과정 등에서 반응기 내의 유동해석이 필요한 상황을 해결하기 위해 Fortran 기반으로 개발된 IEA-FBC 모델을 사용자의 접근성을 높이기 위해 Matlab 기반으로 source 코드를 전환하였고 동시에 GUI (Graphical User Interface) 프로그램을 개발하였다. Matlab 기반의 IEA-FBC 모델은 입력 값 (연료 투입량, 입도 분포 그리고 공기 투입량)을 사용하여 결과 값 (반응기 내 고체 체류량 분포)을 생성해내는 기능과 사용하는 연료에 따른 경제성(편익/비용 비, 순 현재가치, 회수기간, 내부 수익률)을 평가하고 그래프로 출력하여 가시적으로도 확인 가능하도록 기능을 추가하였다. 기존에 개발하였던 VB.Net 기반 GUI 프로그램과 비교할 때 Matlab 기반 GUI는 디자인 측면에서 연산량을 줄 일수 있었으며, 자체 행렬 연산 기능을 사용하여 Fortran 기반 모델보다 연산을 빠르게 처리할 수 있었다. 또한 데이터 입출력 방식 교체로 데이터의 저장, 불러오기를 기존 Fortran 프로그램 보다 원활하게 사용 할 수 있으며 불필요한 데이터의 기록을 방지하였다. 본 발표에서는 Fortran 기반의 IEA-CFBC 모델을 Matlab 기반으로 전환하는 과정과 장단점 그리고 GUI 프로그램을 사용하여 CFB 보일러 해석사례에 대해 소개한다.

0.1MWth급 순환 유동층 연소기를 모사한 냉간 유동층 반응기의 수력학적 특성 파악

손정모(Jeongmo Son),황희수(Heesoo Hwang),김재헌(Jaeheon Kim),양창원(Changwon Yang),방병렬(Byungryeul Bang),이은도(Uendo Lee) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계

CFB보일러는 연소로 내 입자(석탄, 석회석, 회 등)의 유동 및 순환을 통한 연소 방식으로, 뛰어난 연료 적응성으로 인해 다양한 저급 연료(저급탄, 바이오매스, 폐기물에너지 등)를 활용할 수 있는 장점과 900℃ 이하의 운전 온도로 인해 NOx 발생이 적고, 연소 시 석회석을 투입하여 별도의 탈황, 탈질 설비가 불필요하다는 장점을 가진다[1]. 순환 유동층 보일러는 고체 순환량과 이에 따른 압력 분포의 예측이 매우 중요 하지만 고온 유동사를 이용하는 실제 환경에서 순환 유동층 보일러의 상세한 수력학적 특성을 파악하는 것은 현실적으로 어려운 경우가 많다[2]. 이를 위해 고온, 대형 유동층 보일러의 수력학적 특성을 상사한 상온, 소형 냉간장치를 활용하는 방법론이 이용고 있다. 본 연구에서는 0.1 MWth 순환 유동층 연소기를 대상으로 실규모 연소기의 형상 정보(내경 150mm, 높이 10m)와 수력학적 특성을 지배하는 3개의 물리량을 대표하는 상사 인자(parameter) 그리고 실제 연소기와 동일한 유동화 영역에 사용되는 층물질(bed material)을 대상으로 Glicksman이 제안한 상사법칙을 사용하여 1/4 배로 축소 설계된 냉간 장치를 구축하여 실험을 수행하였다. 차압계 (DPLH series, Sensys)를 사용하여 냉간 유동층 실험의 압력 분포 및 고체 체류량을 측정하였다. 그 후 냉간장치 실험결과를 0.1 MWth 순환 유동층 연소기 실험결과, 유동층 상용 수치해석 프로그램인 BARRACUDA를 활용한 3차원 수치해석 결과와 상호 비교하여 연소기 내부의 유동특성과 상사법칙의 유효성을 평가 하였다. 추가적으로, 분산판의 형태에 따른 수력학적 특성의 차이를 알아보고자 perforate형, nozzle형으로 실험을 진행하였다.