본 연구에서는 순환신경망을 이용한 댐 유입량 예측모형의 적용성 검토를 목적으로 하고 있으며, 이를 위해 소양강댐 유역 및 충주댐 유역을 대상 으로 그간 댐 운영을 통해 축적된 기상 및 수문 빅데이터를 활용하여 인공신경망 모형과 엘만 순환신경망 모형을 구축하였다. 모형의 학습과 예측 을 위하여 유역별 유입량, 강우량, 기온, 일조시간, 풍속자료가 입력자료로 사용되었고 10일간 일별 댐유입량 자료가 모델의 출력자료로 구조화 하여 학습을 진행한 후 검증을 목적으로 2016년 7월 ~ 2018년 6월까지 2개년에 대한 댐 유입량 예측을 수행하였다. 학습된 모형의 유입량 예측 결과를 비교분석한 결과, 소양강댐 유역에서는 인공신경망 모형과 순환신경망 모형 간 예측성능은 큰 차이를 보이지 않았으며, 충주댐 유역에서는 순환신경망 모형의 예측 결과가 인공신경망 모형에 비해 비교적 우수한 성능을 보임에 따라 엘만 순환신경망을 이용하여 댐 유입량 예측모형을 구축 할 경우 예측성능은 기존의 인공신경망 모형과 비슷하거나 다소 우수할 것으로 판단된다. 또한 엘만 순환신경망은 갈수기 댐 유입량 예측에 있어서 인공신경망에 비해 예측결과의 재현성이 우수한 것으로 나타났으며, 엘만 순환신경망 학습에 있어 다중 은닉층 구조가 단일 은닉층 구조보다 예측 성능 향상에 효과적인 것으로 분석되었다.

Nitrogen (N) fertilization is essential for alleviating nutrient deficiencies of the world’s population by increasing rice production, one of the most important food crops of our time. Here we established an in vivo hydroponics rice seedling culture system to investigate the physio-biochemical and molecular responses of various rice genotypes to low nitrogen application. Yoshida’s nutrient solution (YS) was used to grow rice seedlings, and at three-week-old the seedlings manifested highly stable and reproducible symptoms, such as reduced shoot growth and length. Out of 12 genetically selected or tested genotypes, almost all (11 genotypes) showed varied degrees of growth reduction response to applied nitrogen (4 and 40 ppm N for treatment and control, respectively), but SR19663-B-B-34-3-3-3-1 showed similar growth as the control though its leaf width was smaller than the control. The leaves of a 11 representative low nitrogen-responsive genotype as BG90-2 were sampled for revealing the protein profiles between low and normal (control) nitrogen application by using two-dimensional gel electrophoresis (2-DGE) followed by staining of separated proteins with silver. Fifty differentially expressed silver stained protein spots were excised from 2-D gels and 41 proteins identified using high-throughput mass spectrometry (MS) using matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight-MS and nano electrospray ionization liquid chromatography tandem MS. These proteins could be assigned as major (energy metabolism, photosynthesis and oxidative stress) and minor functional categories, revealing many novel low N-responsive proteins, including those having energy/photosynthesis, and defense/stress, and iron homeostasis-related functions.