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김광수 연구실
성균관대학교 DMC공학과 김광수 교수
시계열 예측
비전 표현학습
설명가능 AI
기본 정보
연구 분야
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논문
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김광수 연구실

성균관대학교 DMC공학과 김광수 교수

김광수 연구실은 인공지능 기반 시계열 예측, 비전 표현학습과 해석, 연합학습 기여평가 및 샘플 인식 메타러닝, 의료 영상 자기지도 표현학습, 음향 기반 NLOS 복원까지 다양한 데이터 유형에서 딥러닝 모델을 설계하고 검증합니다. CNN과 attention을 결합한 예측 구조, StyleGAN 특징 기반 개념 설명, HSV 기반 경량 3D grounding, 정확도 근사 기반 연합학습 평가, RS-Layer로 국소 표현을 강화하는 자기지도 학습을 핵심 축으로 연구합니다. 또한 프라이버시 보존 및 3D 영상정보 기반 응용 과제를 통해 학습·적용 조건을 확장합니다.

시계열 예측비전 표현학습설명가능 AI연합학습자기지도학습
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멀티변량 시계열 예측을 위한 CNN 기반 트랜스포머 모델 연구 thumbnail
멀티변량 시계열 예측을 위한 CNN 기반 트랜스포머 모델 연구
CNN-Transformer for Multivariate Time Series Prediction
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

21총합

5개년 연도별 피인용 수

187총합
주요 논문
5
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1
article
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2025
Meta-learning with gradient norm arbitration for sample-aware few-shot learning
Jongmin Lim, Soobin Cha, Heesan Kong, Sung Kuk Shyn, Kwangsu Kim
IF 7.6 (2025)
Knowledge-Based Systems
• We demonstrate that in optimization-based meta-learning, the shared prior knowledge across tasks exerts an imbalanced influence at the sample level within tasks. • We show that this imbalance leads to a broad loss distribution, where samples well-aligned with prior knowledge exhibit low loss values, while misaligned samples display high loss values. • Moreover, we experimentally demonstrate that gradients computed based on the mean across a broad loss distribution lead to poor generalization performance since the contributions of high-loss samples are diminished by those of low-loss samples. • To address this issue, we propose a novel meta-learning approach that arbitrates gradient norms based on sample-aware information, ensuring that high-loss samples misaligned with prior knowledge are adequately represented. • Experimental results and theoretical analysis demonstrate that the proposed method achieves competitive and generalizable performance compared to existing optimization-based meta-learning methods. The ability to rapidly adapt to unseen tasks is a fundamental objective in few-shot learning. Recent advances in optimization-based meta-learning have enhanced adaptability by learning sharable prior knowledge across tasks with just a few gradient descent steps. However, we argue that this shared prior knowledge can exert an imbalanced influence on individual samples within tasks, potentially resulting in a broad loss distribution where samples closely aligned with the prior knowledge exhibit low loss values, while others display high loss values. Furthermore, our experiments show that gradients computed as the average from a broad loss distribution tend to be non-representative and low, leading to poor generalization performance since the contribution of high-loss samples is diminished by low-loss samples. To address this, we propose a novel meta-learning method that arbitrates gradient norms based on sample-aware information during task adaptation. Specifically, we first normalize the gradient vector to reduce the imbalanced influence of prior knowledge on individual samples. Subsequently, the Arbiter, a learnable network, dynamically scales the current gradient norm by analyzing the relationship between original gradient norms and weight norms, which indicates the model’s sensitivity and complexity to each sample. In this way, the proposed method, Meta-learning with Gradient Norm Arbitration (Meta-GNA), improves generalization performance by preserving more representative and higher gradients that adequately reflect high-loss samples, which are distantly aligned with prior knowledge. Experimental results show that Meta-GNA improves performance in few-shot classification, particularly in cross-domain scenarios where the imbalance in prior knowledge across samples is more pronounced.
https://doi.org/10.1016/j.knosys.2025.114443
Generalization
Adaptability
Norm (philosophy)
Sample (material)
Distribution (mathematics)
Gradient descent
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2025
Img2Tab: Automatic Class Relevant Concept Discovery from StyleGAN Features for Explainable Image Classification
Young-Jae Song, Sung Kuk Shyn, Kwangsu Kim
IF 9.3 (2025)
International Journal of Computer Vision
Traditional tabular classifiers provide explainable decision-making with interpretable features (concepts). However, using their explainability in vision tasks has been limited due to the pixel representation of images. In this paper, we design Img2Tabs that classify images by concepts to harness the explainability of tabular classifiers. Img2Tabs encode image pixels into tabular features by StyleGAN inversion. Since not all of the resulting features are class-relevant or interpretable due to their generative nature, the Img2Tab classifier should automatically discover class-relevant concepts from the StyleGAN features. Thus, we propose a novel algorithm using the Wasserstein-1 metric to quantify class-relevancy and interpretability simultaneously. By this method of concept visualization, we quantitatively investigate whether important features extracted by tabular classifiers are class-relevant concepts. Consequently, we determine the most effective classifier for Img2Tabs in terms of discovering class-relevant concepts automatically from StyleGAN features. In evaluations, we demonstrate concept-based explanations through importance and visualization. Img2Tab achieves top-1 accuracy on par with CNN classifiers and deep feature learning baselines. Additionally, we show that users can interactively debug Img2Tab classifier to prevent erroneous decision-making from data bias without sacrificing accuracy. The source and demo code for Img2Tab are available at https://github.com/songsnim/Img2Tab_pytorch
https://doi.org/10.1007/s11263-025-02474-8
Pattern recognition (psychology)
Class (philosophy)
Artificial intelligence
Computer science
Image (mathematics)
Contextual image classification
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2023
Predicting biomass composition and operating conditions in fluidized bed biomass gasifiers: An automated machine learning approach combined with cooperative game theory
Jun Young Kim, Ui Hyeon Shin, Kwangsu Kim
IF 9 (2023)
Energy
https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.128138
Machine learning
Fluidized bed
Computer science
Artificial intelligence
Hyperparameter
Biomass (ecology)
tar (computing)
Artificial neural network
Process engineering
Engineering
최신 정부 과제
28
과제 전체보기
1
2024년 6월-2027년 12월
|1,134,000,000
생성형 AI 및 실시간 3D 영상정보 기반의 지능형 지휘통제 역량강화
작전지역에서 실시간 영상정보 생성·활용, AI 기반의 상황정보 수집과 공유, 디지털 트윈 기술을 활용한 작전상황 가시화 및 모의훈련 등을 통해 엣지(edge) 단의 소부대 전투력을 향상시킬 수 있는 「생성형 AI 및 실시간 3D 영상정보 기반의 지능형 소부대 지휘통제플랫폼 개발」
생성형AI
객체인식AI
3D 디지털 트윈 지형
지능형 소부대 지휘통제플랫폼
TVWS네트워크
2
2024년 6월-2027년 12월
|1,800,700,000
생성형 AI 및 실시간 3D 영상정보 기반의 지능형 지휘통제 역량강화
작전지역에서 실시간 영상정보 생성·활용, AI 기반의 상황정보 수집과 공유, 디지털 트윈 기술을 활용한 작전상황 가시화 및 모의훈련 등을 통해 엣지(edge) 단의 소부대 전투력을 향상시킬 수 있는 「생성형 AI 및 실시간 3D 영상정보 기반의 지능형 소부대 지휘통제플랫폼 개발」
생성형AI
객체인식AI
3D 디지털 트윈 지형
지능형 소부대 지휘통제플랫폼
TVWS네트워크
3
주관|
2023년 3월-2025년 12월
|996,667,000
자율주행 환경에서 AI 학습 가능한 개인영상정보 프라이버시 보존기술개발
1. (영상 비식별화 기술 개발) 얼굴의 속성정보 (나이, 성별, 시선 정보)를 유지하며 비식별화하는 기술 개발 - Bird’s Eye View Transformation 기반 영상 변환 기술 개발 - 얼굴 속성정보 추출을 위한 face recognition & face classification 기술 개발 - 표준 얼굴 생성을 위한 3D Mesh & face alignment 기술 개발 - 표준 얼굴 변환을 위한 face reconstruction (Multi-Stage & End-to-End) 기술 개발 - 개인영상정보 식별 기술 및 표준 얼굴 생성기술 고도화 2. (개인정보보호 프레임워크 개발) 완결성있는 프라이버시 보호를 위해 법적 변화에 유연하고 기술적 취약점에 강건한 개인정보보호 프레임워크 개발 - 개인정보보호 요구사항 분석 및 프레임워크 개발 - 자율주행 환경에서 얼굴 정보 처리에 따른 법적 요구사항 분석 및 보안대책 수립 - 공격자 모델링 분석 및 신뢰실행환경 (TEE) 기반 프레임워크 고도화 3. (자율주행차 임베디드 환경을 고려한 최적화 기술 개발) 제한된 자율주행차 환경에서 실시간 비식별화를 달성하기 위한 성능 최적화 기술 개발 - 자율주행 차량용 임베디드 시스템 상 성능 평가환경 구축 - 임베디드 시스템 탑재용 경량 모델 개발 및 성능 검증 - 모델 경량화 기반 Quantization & Fusion & Auto-tuning 성능 최적화 기술 개발 - 스케줄링 기반 Kernel Auto-tuning & Dynamic Tensor Memory 성능 최적화 기술 개발 4. (실차 탑재 성능 검증 및 상용화) 실제 차량 환경에서 실시간 비식별화 기술을 검증하여 기술 유용성 실증 및 상용화 추진 - 개인정보 비식별화 기능 구현을 위한 System Requirement 정의 - 도로 주행환경에서 원시 동영상 수집 - 주야간 및 조도 변화에 따른 비식별화 알고리즘 개발 지원 - 개인정보 비식별화 모델 탑재를 위한 자율주행 시스템 및 SW 개선 - 가상 시뮬레이션 환경 및 실차 주행환경에서 개발 알고리즘 검증 - 최종 결과물 실차 연동 검증
개인정보보호
인공지능
비식별화
자율주행
임베디드 시스템
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공개2024영상 프레임의 중요도 점수에 기반한 동영상 요약방법 및 장치1020240065024
등록2024연합학습을 위한 글로벌모델의 구축방법 및 장치1020240030494
공개2024가중치 균형화를 위한 연합 학습 시스템, 연합 학습 장치 및 방법1020240018083
전체 특허

영상 프레임의 중요도 점수에 기반한 동영상 요약방법 및 장치

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240065024

연합학습을 위한 글로벌모델의 구축방법 및 장치

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240030494

가중치 균형화를 위한 연합 학습 시스템, 연합 학습 장치 및 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240018083

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