Deep learning with long short-term memory networks for classification of dementia related travel patterns

Author(s):  
Nhu Khue Vuong ◽  
Yong Liu ◽  
Syin Chan ◽  
Chiew Tong Lau ◽  
Zhenghua Chen ◽  
...  
Author(s):  
Claire Brenner ◽  
Jonathan Frame ◽  
Grey Nearing ◽  
Karsten Schulz

ZusammenfassungDie Verdunstung ist ein entscheidender Prozess im globalen Wasser‑, Energie- sowie Kohlenstoffkreislauf. Daten zur räumlich-zeitlichen Dynamik der Verdunstung sind daher von großer Bedeutung für Klimamodellierungen, zur Abschätzung der Auswirkungen der Klimakrise sowie nicht zuletzt für die Landwirtschaft.In dieser Arbeit wenden wir zwei Machine- und Deep Learning-Methoden für die Vorhersage der Verdunstung mit täglicher und halbstündlicher Auflösung für Standorte des FLUXNET-Datensatzes an. Das Long Short-Term Memory Netzwerk ist ein rekurrentes neuronales Netzwerk, welchen explizit Speichereffekte berücksichtigt und Zeitreihen der Eingangsgrößen analysiert (entsprechend physikalisch-basierten Wasserbilanzmodellen). Dem gegenüber gestellt werden Modellierungen mit XGBoost, einer Entscheidungsbaum-Methode, die in diesem Fall nur Informationen für den zu bestimmenden Zeitschritt erhält (entsprechend physikalisch-basierten Energiebilanzmodellen). Durch diesen Vergleich der beiden Modellansätze soll untersucht werden, inwieweit sich durch die Berücksichtigung von Speichereffekten Vorteile für die Modellierung ergeben.Die Analysen zeigen, dass beide Modellansätze gute Ergebnisse erzielen und im Vergleich zu einem ausgewerteten Referenzdatensatz eine höhere Modellgüte aufweisen. Vergleicht man beide Modelle, weist das LSTM im Mittel über alle 153 untersuchten Standorte eine bessere Übereinstimmung mit den Beobachtungen auf. Allerdings zeigt sich eine Abhängigkeit der Güte der Verdunstungsvorhersage von der Vegetationsklasse des Standorts; vor allem wärmere, trockene Standorte mit kurzer Vegetation werden durch das LSTM besser repräsentiert, wohingegen beispielsweise in Feuchtgebieten XGBoost eine bessere Übereinstimmung mit den Beobachtung liefert. Die Relevanz von Speichereffekten scheint daher zwischen Ökosystemen und Standorten zu variieren.Die präsentierten Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von Methoden der künstlichen Intelligenz für die Beschreibung der Verdunstung.


2021 ◽  
Vol 13 (10) ◽  
pp. 1953
Author(s):  
Seyed Majid Azimi ◽  
Maximilian Kraus ◽  
Reza Bahmanyar ◽  
Peter Reinartz

In this paper, we address various challenges in multi-pedestrian and vehicle tracking in high-resolution aerial imagery by intensive evaluation of a number of traditional and Deep Learning based Single- and Multi-Object Tracking methods. We also describe our proposed Deep Learning based Multi-Object Tracking method AerialMPTNet that fuses appearance, temporal, and graphical information using a Siamese Neural Network, a Long Short-Term Memory, and a Graph Convolutional Neural Network module for more accurate and stable tracking. Moreover, we investigate the influence of the Squeeze-and-Excitation layers and Online Hard Example Mining on the performance of AerialMPTNet. To the best of our knowledge, we are the first to use these two for regression-based Multi-Object Tracking. Additionally, we studied and compared the L1 and Huber loss functions. In our experiments, we extensively evaluate AerialMPTNet on three aerial Multi-Object Tracking datasets, namely AerialMPT and KIT AIS pedestrian and vehicle datasets. Qualitative and quantitative results show that AerialMPTNet outperforms all previous methods for the pedestrian datasets and achieves competitive results for the vehicle dataset. In addition, Long Short-Term Memory and Graph Convolutional Neural Network modules enhance the tracking performance. Moreover, using Squeeze-and-Excitation and Online Hard Example Mining significantly helps for some cases while degrades the results for other cases. In addition, according to the results, L1 yields better results with respect to Huber loss for most of the scenarios. The presented results provide a deep insight into challenges and opportunities of the aerial Multi-Object Tracking domain, paving the way for future research.


2021 ◽  
Vol 366 (1) ◽  
Author(s):  
Zhichao Wen ◽  
Shuhui Li ◽  
Lihua Li ◽  
Bowen Wu ◽  
Jianqiang Fu

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