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Erschienen in: Neural Computing and Applications 17/2020

17.12.2019 | S.I. : Green and Human Information Technology 2019

High-performance IoT streaming data prediction system using Spark: a case study of air pollution

verfasst von: Ho-Yong Jin, Eun-Sung Jung, Duckki Lee

Erschienen in: Neural Computing and Applications | Ausgabe 17/2020

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Abstract

Internet-of-Things (IoT) devices are becoming prevalent, and some of them, such as sensors, generate continuous time-series data, i.e., streaming data. These IoT streaming data are one of Big Data sources, and they require careful consideration for efficient data processing and analysis. Deep learning is emerging as a solution to IoT streaming data analytics. However, there is a persistent problem in deep learning that it takes a long time to learn neural networks. In this paper, we propose a high-performance IoT streaming data prediction system to improve the learning speed and to predict in real time. We showed the efficacy of the system through a case study of air pollution. The experimental results show that the modified LSTM autoencoder model shows the best performance compared to a generic LSTM model. We noticed that achieving the best performance requires optimizing many parameters, including learning rate, epoch, memory cell size, input timestep size, and the number of features/predictors. In that regard, we show that the high-performance data learning/prediction frameworks (e.g., Spark, Dist-Keras, and Hadoop) are essential to rapidly fine-tune a model for training and testing before real deployment of the model as data accumulate.

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Literatur
8.
Zurück zum Zitat Salinas D, Flunkert V, Gasthaus J (2017) DeepAR: probabilistic forecasting with autoregressive recurrent networks. arXiv:1704.04110 [cs, stat] Salinas D, Flunkert V, Gasthaus J (2017) DeepAR: probabilistic forecasting with autoregressive recurrent networks. arXiv:​1704.​04110 [cs, stat]
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Zurück zum Zitat Bui TC, Le VD, Cha SK (2018) A deep learning approach for forecasting air pollution in South Korea using LSTM. arXiv:1804.07891 [cs, stat] Bui TC, Le VD, Cha SK (2018) A deep learning approach for forecasting air pollution in South Korea using LSTM. arXiv:​1804.​07891 [cs, stat]
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Zurück zum Zitat Srivastava N, Mansimov E, Salakhutdinov R (2015) Unsupervised learning of video representations using LSTMs. In: Proceedings of the 32nd international conference on international conference on machine learning, vol 37, ICML’15, JMLR.org. Event-place, Lille, France, pp 843–852. http://dl.acm.org/citation.cfm?id=3045118.3045209. Accessed 16 Dec 2019 Srivastava N, Mansimov E, Salakhutdinov R (2015) Unsupervised learning of video representations using LSTMs. In: Proceedings of the 32nd international conference on international conference on machine learning, vol 37, ICML’15, JMLR.org. Event-place, Lille, France, pp 843–852. http://​dl.​acm.​org/​citation.​cfm?​id=​3045118.​3045209. Accessed 16 Dec 2019
Metadaten
Titel
High-performance IoT streaming data prediction system using Spark: a case study of air pollution
verfasst von
Ho-Yong Jin
Eun-Sung Jung
Duckki Lee
Publikationsdatum
17.12.2019
Verlag
Springer London
Erschienen in
Neural Computing and Applications / Ausgabe 17/2020
Print ISSN: 0941-0643
Elektronische ISSN: 1433-3058
DOI
https://doi.org/10.1007/s00521-019-04678-9

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