한국정보과학회:학술대회논문집 (Proceedings of the Korean Information Science Society Conference) (Proceedings of the Korean Information Science Society Conference)
한국정보과학회 (Korean Institute of Information Scientists and Engineers)
- 반년간
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- 1598-5164(pISSN)
과학기술표준분류
- 정보/통신 > 정보이론
- 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (D)
- 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (C)
- 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (B)
- 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (A)
- 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (D)
- 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (C)
- 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (B)
- 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (A)
- 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (D)
- 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (C)
- 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (B)
- 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (A)
- 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (D)
- 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (C)
- 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (B)
- 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (A)
한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (A)
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대사증후군은 당뇨병, 고혈압, 복부 비만, 고지혈증 등의 질병이 한 개인에게 동시에 발현하는 것을 말하며, 최근 경제여건의 향상 및 식생활 습관의 변화와 함께 우리나라에서도 심각한 문제가 되고 있다. 한편 불확실성의 처리를 위해 많이 사용되는 베이지안 네트워크는 사람이 분석 가능한 확률 기반의 모델로 최근 의학분야에서 질병의 진단이나 예측모델을 구성하기 위한 방법으로 유용하게 사용되고 있다. 베이지안 네트워크의 구조를 학습하는 대표적인 알고리즘인 K2 알고리즘은 속성이 입력되는 순서의 영향을 받으며, 따라서 이 또한 하나의 주제로써 연구되어 왔다. 본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 베이지안 네트워크에 입력되는 속성 순서를 최적화하며 이 과정에서 의학지식을 적용해 효율적인 최적화가 가능하도록 하였다. 제안하는 모델을 통해 1993년의 데이터를 가지고 1995년의 상태를 예측하는 분류 실험을 수행한 결과 속성 순서 최적화 후에 이전보다 향상된 예측율을 보였으며 또한 다층 신경망, k-최근접 이웃 등을 이용한 다른 모델보다 더 높은 예측율을 보였다.
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Tree-dependent component analysis (TCA) is a generalization of independent component analysis (ICA), the goal of which is to model the multivariate data by a linear transformation of latent variables, while latent variables fit by a tree-structured graphical model. In contrast to ICA, TCA allows dependent structure of latent variables and also consider non-spanning trees (forests). In this paper, we present a TCA-based method of clustering gene expression data. Empirical study with yeast cell cycle-related data, yeast metaboiic shift data, and yeast sporulation data, shows that TCA is more suitable for gene clustering, compared to principal component analysis (PCA) as well as ICA.
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단백질 상호작용 관계들은 고 성능 실험 기법을 이용한 생물학적 실험에 의해서 대규모로 추출되고, 동시에 이들을 구성하는 단백질 데이터 역시 공공 데이터베이스에 빈번하게 갱신되고 있다. 이 갱신으로 인하여 인터넷을 통해 공개되는 공공 데이터베이스와 PPI(Protein-Protein interaction) 네트워크에 포함된 단백질 데이터가 서로 일치하지 않게 된다. 본 논문에서는 PPI 네트워크에 존재하는 단백질을 래퍼(Wrapper)를 이용하여 빈번하게 갱신되는 공공 데이터베이스의 단백질로 식별하고, 이 식별을 통해 PPI 네트워크에 존재하는 데이터들을 항상 최신 데이터로 동기화함으로써 데이터의 실시간성을 제공하고 데이터에 대한 신뢰도를 보장할 수 있도록 하였다.
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U-Health에 대한 연구는 환자, 의료장비에 대한 위치 추적을 통한 의료업무 지원관리 분야로 집중되고 있다. 본 논문에서는 RFID Tag를 의료 측정에 적용한다. 즉, RFID Tag를 이용하여 방사선치료에서 사용되는 결손조직 보상체의 체표 윤곽을 모델링하는 방법을 제안한다. 기존의 모델링 방법은 환자의 체표 윤곽을 컴퓨터단층촬영이나 자기공명촬영을 사용한 의료영상을 이용해왔다. 이러한 방법은 고가의 비용이 소요되고 방사선치료에 따른 체표윤곽의 변화에 대응하지 못한다. 본 연구에서는 U-Health에서 기본적으로 사용하는 RFID Tag를 환자의 체표윤각에 고정하여 3차원 위치정보를 획득한다. 체표윤곽에 위치한 RFID의 상대적 위치를 통해 결손조직 보상체를 제작하고 이의 유용성 평가를 위해 기하학적, 선량학적 평가를 수행하였다.
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microRNA는 유전자의 전사 후 과정에서 negative regulation을 담당하는 small noncoding RNA의 한 증류이다. 최근까지 330여개의 인간 microRNA가 발견되었지만 그들의 기능이 밝혀진 것은 소수에 불과하다. microRNA의 기능은 3'UTR에 불완전 상보결합을 통해 negative regulation을 받게 되는 유전자의 기능으로부터 유추되는 것이 일반적이다. 특별히 유전체상에 군집화 된 microRNA들은 하나의 전사체로부터 발현되는 것으로 판단되며, 같은 또는 관련된 기능을 하거나 같은 목표 유전자를 조절하기 위한 functional family일 가능성이 높다. 또한 이러한 functional family는 하나의 전사체로부터 발현되기 때문에, 조직별로 조건별로 같은 발현 패턴을 보여야 한다. 본 연구에서는 발현데이터로부터 microRNA functional family를 탐색하기 위해, 5개의 연구 그룹에서 공개한 조직별 microRNA 발현데이터를 표준화 작업을 거친 후 통합하고 k-nearest neighbor 알고리즘을 이용해 결측치를 보정한 후 microRNA 발현사이의 correlation을 계산한다. 이때 데이터 통합에서 생기는 문제에 robust한 결과를 얻기 위해 실제 발현데이터가 아닌 rank 데이터부터 correlation을 측정한다. 계산된 spearman ranked correlation 결과와 microRNA의 genomic coordination 정보로부터 34개의 functional family를 정의할 수 있었다.
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데이터마이닝 기법의 클러스터링 알고리즘은 생물정보학에서 데이터 셋의 사전 정보를 고려하지 않고 중요한 유전적, 생물학적 상호작용을 찾기 위하여 적용되고 있다. 그러나 다양한 형식의 수많은 알고리즘들은 바이오데이터의 다양한 특성들과 실험의 가정 때문에 다른 클러스터링 결과들을 만들 수 있다. 본 논문에서는 바이오 데이터 셋의 특성에도 적합하면서 양질의 클러스터링 결과를 만들기 위한 새로운 방법을 제안한다. 이 방법은 여러 가지 클러스터링 알고리즘의 결과들을 유전자 알고리즘의 기본 개념인 진화적 환경에서 가장 적합한 형질을 선택하는 문제와 결합하였다. 그리고 실제 데이터 셋을 이용하여 우리의 제안하는 방법을 증명하고 실험 결과로 최적의 클러스터 결과를 보인다.
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Single Nucleotide Polymorphism(SNP)는 인간 유전자 서열의 0.1%에 해당하는 부분으로 이는 각 개인의 체질 및 각종 유전질환과 밀접한 관련이 있다고 알려져 있다. 최근 이 SNP정보의 패턴을 이용 질병의 진단 및 치료에 연관지으려는 노력이 시도되고 있다. 그러나 아직 SNP를 이용한 효율적인 분석방법에 대한 전산학적 연구는 많지 않다. 본 논문에서는 대표적인 패턴인식기 중 하나인 Support Vector Machine(SVM)을 이용 한국인의 대표적인 유전질환으로 알려진 만성간염에 대해서 관련된 SNP에 대한 패턴 인식율 측정을 실험하였다. 실험 데이터는 간 및 소화기 질환 유전체 센터에서 얻어진 만성간염 환자와 관련 SNP정보를 사용하였으며, 실험 결과 전체 SNP 정보를 모두 가지는 환자그룹에 대한 학습인식율이 66.46%로 나타났으며, 부분그룹에서는 72.91%로 높은 인식율을 보였다. 이 결과는 SNP 정보를 이용한 만성간염의 초기진단예측에 SVM을 효율적으로 사용할 수 있음을 보인다.
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마이크로어레이는 전체 유전체 수준의 mRNA 발현 여부에 대한 측정이 가능하다는 점에서 분자생물학의 실험 도구로서 가장 강력한 도구 중에 하나로 부각되어 있다. 현재까지 마이크로어래이의 결과로부터 유사한 발현 패턴을 찾기 위한 여러 가지 바이클러스터링 알고리즘들이 개발되어 왔다. 하지만 대다수의 알고리즘들이 최적의 바이클러스터들을 찾기보다는 일정 수준의 가능한 바이클러스터의 결과만을 제시하고 있다. 본 논문에서는 다른 개체집단들과 상호 진화하는 공진화적 학습에 의한 진화연산 기법을 통하여 유전자-조건의 매트릭스로부터 열과 행을 동시에 클러스터링하는 공진화적 바이클러스터링 알고리즘(co-evolutionary biclustering algorithm: CBA)을 제안하고자 한다. CBA는 유전자발현 데이터에서 유전자-조건의 상호의존적인 부성분들로 구성된 최적화 문제에 적합한 계산방식이라고 할 수 있다. 인간 유전자 발현 데이터에 대한 실험 결과. 제시한 알고리즘은 이전의 알고리즘에 비해 발견한 바이클러스터의 패턴 유사도에 있어서 우수한 성능을 보이고 있다.
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본 논문에서는 시계열 마이크로어레이데이터 마이닝을 위한 전처리 작업으로 시계열 마이크로어레이 데이터에 특징 추출 방법 및 상관관계 분석을 이용하여 분화 과정에 대해 분별력 있는 유전자들을 선정하기 위한 방법을 제안하고, 줄기세포가 신경세포로 분화하는 과정에서 특이적으로 발현되는 유전자들을 찾기 위한 시계열 마이크로어레이 데이터 분석 과정을 하나의 예로 제시한다. 분석 결과, 제안한 방법이 분화 특이적으로 발현되는 분별력 있는 유전자들, 분화 과정에서 공통적으로 발현되는 유전자들, 그리고 경계선에 존재하는 유전자들을 통해서 줄기세포 신경분화의 특징들을 규명하는데 매우 유용함을 보였다.
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텍스트마이닝(text mining) 기법을 통해 생물학 문헌으로부터 단백질 이름과 그들 간의 상호 관계를 추출하는 시스템이 제안된 바 있다[1]. 이 시스템에서 단백질 이름을 추출하는 과정을 패턴 일치 오토마타(PMA: Pattern Matching Automata)라는 방법을 이용하여 좀 더 유연하고 높은 성능을 가지도록 개선할 수 있었다. 본 논문은 예제를 통해 PMA의 학습, 테스트 과정과 결과를 설명함으로써 단백질 이름 추출작업에서의 PMA의 가능성과 성능 향상을 위한 앞으로의 방안을 제시한다.
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활자유전학(typogenetics)은 인공생명(artificial life) 연구에 사용되는 형식 시스템으로서, 자가복제자와 하이퍼사이클의 출현에 관한 연구에 효과적인 모델이다. 본 연구에서는 하이퍼사이클에 추가될 복제자의 차이점과 유사점을 측정하기 위하여 편집거리(edit distance)를 사용하여, 기존의 연구에서 생성된 하이퍼사이클 보다 더 큰 크기의 다양한 하이퍼사이클들을 생성하였다.
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본 연구는 특정 사물을 계속 접하면서 그 사물에 대한 기억 강도가 의식적 노력 없이도 점점 강화되는 암묵적 기억 인출과정 associative memory retrieval의 DNA 연산 가능성을 논한다. 예를 들어 한 표적 단어에 대한 노출이 이를 관찰하는 시스템에게 그 단어의 기억 강도를 강화시키는 반면, 그와 유사한 다른 단어는 천천히 감소되고 나머지 가장 다른 단어는 일찍 잊혀지는 현상을 생각할 수 있다. 이들 단어들과 알파벳 철자들을 DNA 염기서열로 표현하고 simulated annealing을 통하여 결합 결과를 얻는다. Ridge regression 형태의 supervised 학습을 통하여 한 가지 표적 단어가 많이 생성되도록 DNA 조각들의 개수 분포를 변화시켜 진행한다. 실험 예로 'tic' 'tac' 'toe' 세 가지 단어를 그 아이템으로 정하여 계속 자극받는 표적 단어의 갯수가 증가함을 DNA annealing 시뮬레이션을 통하여 확인할 수 있다. 또한 'tac' 과 't' 와 'c'를 공유하는 'tic' 의 감소 점도가 't'만을 공유하는 'toe' 보다 느림을 확인할 수 있다. 위의 실험들을 통해 연합기억associative memory의 암묵적 인출과정을 분자 층위에서 표현할 수 있음을 확인 할 수 있다.
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지지 벡터 기계(Support Vector Machine; SVM)는 기본적으로 이진분류를 위해 고안되었지만, 최근 다양한 분류기 생성전략과 결합전략이 고안되어 다중부류 분류에도 적용되고 있다. 본 논문에서는 OVR(One-Vs-Rest) 전략으로 생성된 SVM을 NB(Naive Bayes) 분류기를 이용하여 동적으로 구성함으로써, OVR SVM을 이용한 다중부류 분류 시스템에서 자주 발생하는 동점을 효과적으로 해결하는 방법은 제안한다. 이 방법을 유전발현 데이터를 이용한 다중부류 암 분류에 적용하였는데, 고차원의 데이터로부터 NB 분류기 구축에 유용한 유전자를 선택하기 위해 Pearson 상관계수를 사용하였다. 14개의 암 유형과 16,063개의 유전발현 수준을 가지는 대표적인 다중부류 암 분류 데이터인 GCM 암 데이터에 적용하여 제안하는 방법의 유용성을 확인하였다.
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유전자 발현에 있어서의 조절작용은 유전자간의 복합적인 상호작용의 결과에 기인한다. 따라서 이러한 현상으로부터 기능적으로 연관된 유전자 군을 식별하기 위해서는 단일 유전자보다는 복수의 유전자군의 발현패턴을 대상으로 하게 된다. 이 경우 발현패턴의 시간에 따른 다양하고 복잡한 특징들은 은닉변수학습 모형을 이용하므로서 보다 명확하게 표현될 수 있고, 유사한 기능을 가진 유전자 군을 탐색 하는데에 효과적으로 이용될 수 있다. 본 논문에서 제시된 은닉변수학습 모형은 이스트 Cell Cycle 데이터에 적용한 결과 특정 조절유전자에 대하여 생물학적으로 연관된 유전자 군을 찾는 데에 다른 방법과 비교하여 효과적임을 보일 수 있었다.
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Unlike RNA interference, whose usage is limited to eukaryotic cells, Peptide Nucleic Acid (PNA) technique is applicable to both eukaryotic and prokaryotic cells. PNA has been proven to be an effective agent for blocking gene expressions and has several advantages over other antisense techniques. Here we developed a parallel computing software that provides the ideal sequences to design PNA oligos to prevent any off-target effects. We applied a new approach in our location-finding algorithm that finds a target gene from the whole genome sequence. Message Passing Interface (MPI) was used to perform parallel computing in order to reduce the calculation time. The software will help biologists design more accurate and effective antisense PNA by minimizing the chance of off-target effects.
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현재 각 분야에서 다양한 실험 데이터가 산출되면서 이종(heterogeneous) 데이터간의 상관관계 분석에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다. 특히, 대규모 실험에 의해 급속하게 증가하고 있는 대량의 바이오 데이터에서 이런 문제를 해결하기 위한 새로운 데이터 마이닝 방법이 요구된다. 본 논문은 특성이 다른 두 데이터 셋에서 서로 상관관계가 있는 부분 패턴을 파악할 수 있는 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 다중 개체 집단을 유지하면서 상호간 공진화하는 확률적 진화컴퓨팅 방법에 기반하고, 전체의 탐색 포인트들을 분해하여 최적해를 찾는 점에서 장점을 가지고 있다. 실험 결과, 본 논문에서는 효모 유전자에 대한 발현 데이터와 모티프 데이터의 이종 데이터에 적용해 보았으며, 이러한 데이터에 있어서 주요 상관관계가 있는 패턴들을 추출한 결과를 제시한다.
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분자 wDNF기계를 통해 해 집단을 병렬적으로 탐색하여 유망한 텀들을 선택한 후 그를 구성하는 변수들의 분포를 평가, 확률 모델을 확립하고 그로부터 다음 세대의 해 집단을 구성함으로써 진화 알고리즘의 확장인 EDA을 DNA컴퓨팅으로 모델링한다. 또한 희박한(sparse) 해 집단에서 간략한 (parsimonious) wDNF모델을 항께 찾으므로 단순히 해 집단의 분포만을 진화시켜 나가는 것이 아니라 모델의 구조도 같이 최적화 시켜 나가는 방안을 제시한다.
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특정한 기능을 하는 DNA 조각은 특정한 염기 서열들을 가진다. 이를 이용하여 특정 조각의 DNA 서열을 위치 점수 행렬을 이용하여 표현할 수 있다. 하지만 찾고자 하는 DNA 부분들이 완전히 밝혀진 것이 아닐 수 있다. 따라서 현재 밝혀진 정보만을 이용하여 위치 점수 행렬을 만들 경우, 실제 서얼 패턴이 아닌 편중된 정보가 얻어질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 위치 점수 행렬의 혼합 모델을 이용하여, 각각의 특정 군집들을 대표할 수 있는 행렬들을 구분하여 구성하였다. 본 논문에서는 약 22개의 염기로 구성된 microRNA 서열 중, 초반부의 8개의 염기 서열정보를 이용하여, 이들 위치의 서열상의 특성을 확인해 보고자 하였다. miRNA 서열을 대표하기 위한 위치 점수 행렬들은 구분하여 만들고, EM 알고리즘을 이용하여 학습한다. 학습 결과 얻어진 혼합 모델과 은닉 변수를 통해 microRNA들을 군집화하고, 각각의 군집에 속한 microRNA 서열의 특성을 확인한다.
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k-medoid 클러스터링 알고리즘은 고정된 클러스터 수(k)를 가지고 실험하기 때문에 데이터에 대한 사전 지식이 없으면 올바른 분석이 어렵고, 클러스터 수를 변경하면서 여러 번 반복 실험하여 실험 결과에 대한 타당성을 조사해야 하기 때문에 데이터의 크기가 커질수록 시간 비용이 증가하는 단점이 생긴다. 본 논문에서는 k-medoid 클러스터링 알고리즘 분석에 있어서 가장 어려운 문제 중 하나인 적절한 클러스터 수 k를 사회 네트워크 분석 방법 중 매개중심 값을 이용하여 찾는 새로운 방법을 제안하고 이를 실제 마이크로 어레이 데이터에 적용하여 유전자 알고리즘에 기반한 k-medoid 클러스터링을 수행함으로써 좀 더 정확한 클러스터링 결과를 보인다.
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대사 경로를 자동으로 레이아웃 해주는 시스템에 있어 노드 수가 일정수 이상으로 증가할수록 에지 크로싱이 기하급수적으로 증가하는 문제가 있다. 따라서 유전체 수준에서 대사 경로간의 관계(Cross-talk) 등을 살펴보기 위해서는 레이아웃 상에 나타나는 에지 크로싱을 줄이고 이를 압축하여 표시할 필요가 있다. 이는 개개의 대사경로에 대한 레이아웃 분만 아니라 대사 경로간의 관계 등 다양한 단계와 방식의 레이아웃이 가능한 시스템이 필요하기 때문이다. 본 논문에서는 레이아웃 상에 나타나는 에지 크로싱에 의한 가독성 저해를 피하기 위하여 대상 경로 상에 존재하는 연결성 높은 부그래프를 찾는 모듈을 개발하였다. 또한 각각의 부그래프를 슈퍼노드로 치환하는 방식을 적용함으로써 대사 경로를 이해하기 쉽도록 하였다. 또한 이러한 과정은 반복적, 혹은 역방향으로 실행할 수 있도록 하였다. 실험결과, 대사 경로 상에 존재하는 연결성 높은 부그래프들은 그래프밀도값 Q가 0.8로 나타나, 단백질 상호작용 네트워크에 비하여 희소한(sparse) 네트워크 구조를 보임을 알 수 있었다.
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본 논문은 온톨로지를 이용하여 단백질 상호작용 네트워크를 개념적으로 분류하여 레이아웃하는 방법을 제안한다. 상호작용 네트워크를 이루는 단백질은 온톨로지의 표준 통제 용어에 대한 주석 정보를 가지고 있으므로 동일 분류에 해당하는 통제 용어를 가지고 있는 단백질들은 근접한 곳에 위치하도록 레이아웃한다. 이는 기존 물리적 레이아웃에 기능별 그룹화를 해줌으로써 복잡한 네트워크를 개념적으로 분석할 수 있도록 한다. 또한, 동일 분류에 속하는 단백질들을 한 노드로 대응하여 레이아웃 알고리즘을 수행함으로써 기존의 그래프표현 알고리즘 보다 빠르게 시각화할 수 있다.
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본 논문에서는 생물학적 실험에 의해 추출된 이종의 단백질 콤플렉스를 통해 대상 종의 콤플렉스를 단백질 상호적용 네트워크에서 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 이 예측은 먼저 이종사이에 단백질의 비교를 통해 상동성을 색인한 다음, 이 상동성을 이용하여 이종의 콤플렉스를 대상 종으로 변형하고 그 형태를 단백질 상호작용 네트워크에서 탐색하는 과정으로 수행된다. Swiss-Prot 데이터 베이스의 단백질들을 대상으로 상동성 색인을 색인하였으며, 콤플렉스 형태를 분석하기 위해 DIP의 단백질 상호작용 네트워크를 이용하였다.
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MicroRNA (miRNA)는 생체내에서 gene regulation에 관여하는 핵심 small RNA 중 하나이다. miRNA는 Primary miRNA, Precursor miRNA, mature miRNA의 과정으로 processing 된다. miRNA 최종 형태인 mature miRNA의 정확한 위치 예측은 miRNA 예측의 필수적인 부분이다. 본 논문에서는, 진화적 최적화 예측 모델 중 하나인 유전 알고리즘을 이용하여 mature miRNA의 정확한 위치 예측을 수행한다. 제시된 방법은 이미 알려진 mature miRNA 위치를 positive example로 하고 임의로 생성한 위치를 negative example로 하여 서로의 linear scoring function 적합성 함수의 값 차이가 최대한으로 되도록 예측 모델을 진화시킨다. 유전 알고리즘을 이용한 진화적 최적화 모델로부터 mature miRNA 위치 예측에서 약 1.7nt 오차를 보여 기존의 방법 보다 개선된 성능을 보인다.
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확률 라이브러리 모델(Probabilistic Library Model)은 DNA컴퓨팅 방법론에 기반하여, 라이브러리를 구성하는 원소들의 빈도를 이용하여 결합확률분포를 표현하고자 하는 모델이다. PLM에서 결합확률분포 외에도 조건부 확률을 계산하는 방법이 필요해짐에 따라, 본 논문에서는 in-vitro메서 DNA를 이용하여 임의의 조건부 확률을 계산하는 방법으로 은닉 확률라이브러리모델(Latent Probabilistic Library Model)을 이용한 방법을 제시하고, 이전 논문에서 미비한 부분인 알고리즘의 타당성 증명을 보완하였다. 또한, 시뮬레이션을 통하여 실제 확률과 1% 이내로 동일한 결과를 얻었다.
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생물체 내에서 중요 생물학적 기능을 수행하는 기본 단위인 단백질 및 이들의 상호작용 대한 많은 연구가 이루어져 다양한 생물체에 대한 단백질 상호작용 데이터베이스가 구축되었다. 본 논문에서는 효모에 대해 공개되어있는 단백질 상호작용 데이터를 이용하여 새로운 단백질 상호작용을 예측하는 방법을 제안한다. 논문에서는 문헌에서 연관 정보를 효율적으로 찾아내기 위하여 제안된 연관개념공간 탐색 방법을 확장하여 단백질 상호작용 예측에 사용한다. 단백질들은 각각이 가지는 다양한 속성들의 벡터로 간주되며, 상호작용은 해당 단백질들의 연관성을 통해 이루어지는 것으로 표현된다. 상호작용하는 두 단백질들의 속성은 단어의 공동 출현과 같이 고려되어 단백질 상호작용은 두 단백질 벡터의 요소로 표현되고 벡터의 요소 속성들 간의 연관성을 표현하기 위해 연관속성개념공간으로 사상되어 공간상의 거리 기반으로 연관속성을 추출한다. 추출된 연관속성을 최대로 포함하는 단백질들 간의 상호작용을 예측하는 방식으로 단백질 상호작용을 예측한다. 논문에서 제안한 방법은 효모의 단백질 상호작용 예측에 대해 평균 약 91.8%의 예측 정확도를 보여, 연관속성개념공간을 이용한 방법이 단백질 상호작용을 예측하는 또 다른 대안으로 사용 될 수 있음을 확인하였다.
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현재 심혈관 질환은 암 다음으로 높은 사망 원인으로 기록되고 있어 심혈관 질환에 대한 초기 진단은 질환의 치료에 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 본 논문에서는 SVM을 이용하여 심혈관질환 환자의 질환 단계를 예측하였다. 일반적으로 이진분류에 사용되는 SVM을 이용하여 정상 및 질환
$1{\sim}3$ 기의 총 4가지 분류가 필요한 다분류 분류문제를 처리하기 위해서 논문에서는 독립적 학습된 단일 SVM 분류기들을 결합하여 분류를 수행하는 SVM 앙상블 방법을 사용하였다. 단일 분류기의 결합은 Majority voting, 최소자승에러기반 가중치 부여, 2단계층 결합 등의 방법으로 수행하여 심혈관 질환 분류에 적합한 앙상블의 구성을 시도하였다. 실험 데이터는 (주)제노프라의 압타머 칩 데이터를 사용하였다. 서로 다른 데이터를 이용하여 학습된 이종의 SVM들을 결합한 결과 질환단계 예측에 있어서 단일 SVM을 이용하여 질환 단계를 예측하는 경우 보다 향상된 질환단계 예측 성능을 관찰할 수 있었으며, 심혈관 질환의 예측에 대해서는 단일 SVM 분류기의 2단 계층 결합법이 가장 좋은 성능을 보임을 확인하였다. -
커널(Kernel)을 이용한 분류 방법은 넓은 마진(large margin) 분류기로서 SVM(Support Vector Machine)을 주로 사용하게 된다 하지만, 이 방법은 라그랑제 파라미터(Lagrange Parameter)의 최적화 과정을 포함함으로써 학습 과정을 쉽지 않게 만든다. 이 최적화 과정은 특히 DNA computing과 같은 단순한 과정의 설계를 통해 결과를 얻어야 하는 새로운 계산 모델에 커널을 적용하고자 했을 경우 큰 장벽이 된다. 본 논문에서는 넓은 마진을 목표로 하는 최적화 과정이 아닌 다른 라벨(label)의 데이터간의 경계 파악을 위한 간단한 커널 갱신 방법의 도입을 통해 분류기를 설계한다. 이 방법을 가우시안 커널에 적용시켜 본 결과, 반복을 통해 데이터의 구조를 찾아갈 수 있는 특성을 보여주며, 결국 넓은 마진의 최적화된 파라미터를 찾게 됨을 보여준다. 본 논문에서는 이 최적화 방법을 DNA 분자를 이용한 커널 생성 모델인 DNA 커널에 적용시켰을 때 잘 알려진 AML/ALL 데이터를 잘 분류해 냄을 보여준다.
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최근의 생물학적인 연구에 DNA microarray가 널리 쓰이고 있기 때문에, 이러한 DNA microarray를 구성하는데 필요한 probe design 작업의 중요성이 점차 커져가고 있다. 이 논문에서는 probe design 문제를 thermodynamic fitness function이 2개인 multi-objective optimization 작업으로 변환한 뒤,
${\epsilon}$ -multiobjective evolutionary algorithm을 이용하여 probe set을 찾는다. 또한, probe 탐색공간의 크기를 줄이기 위하여 각 DNA sequence의 primer 영역을 찾는 작업을 진행하며, 사용자가 직접 프로그램을 테스트할 수 있는 웹사이트를 제공한다. 실험 대상으로는 mycoides를 선택하였으며, 이 논문에서 제안된 방법을 사용하여 성공적으로 probe set을 발견할 수 있었다. -
압타머칩은 (주)제노프라에서 개발한 새로운 개념의 바이오칩으로서, 압타머(aptamer)를 이용하여 혈액중의 특정 단백질군의 상대적인 양의 변화를 측정할 수 있으며, 질병 진단에 바로 응용할 수 있는 도구이다. 본 논문에서는 압타머칩 데이터 분석을 통해 심혈관 질환 환자의 질병 진행 단계를 예측할 수 있음을 보인다. 정상, 안정/불안정성 협심증, 심근경색의 네 단계로 표지된 환자의 혈액 샘플로부터 제작한 (주)제노프라의 3K 압타머칩 데이터를, 일반 DNA 마이크로어레이 분석과 동일한 과정을 거쳐 분류한 결과, 각 단계별 환자샘플이 확연히 구분되는 것을 확인하였다. 분산분석 결과 P-Value를 이용하여 자질 선택을 수행하고, 분류 알고리즘으로는 신경망, 결정트리, SVM, 베이지안망을 적용한 결과. 각 알고리즘별로 50대 남성환자 31개의 샘플에 대하여
$77{\sim}100%$ 의 정확도로 심혈관 질환의 단계를 구분해내었다. -
본 논문에서는 SBML문서를 효율적으로 저장관리 할 수 있는 Gene Ontology 기반의 SBML 문서관리 시스템을 제안한다. SBML은 시스템생물학에서 생화학적 네트워크 데이터의 교환 표준으로 연구 개발되었으며, 다수의 생화학적 네트워크 데이터베이스들이 SBML을 이용하여 데이터를 제공해주고 있다. 이러한 SBML 문서를 통해 서로 다른 데이터베이스 또는 응용 프로그램간 정보를 교환으로 사용되고 있으며, 그 양 또한 급속하게 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 대량의 SBML 문서를 효율적으로 저장, 검색 할 수 있는 문서관리시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 OODB를 사용하여 효율적으로 SBML 문서를 저장관리하며, Gene Ontology를 기반으로 생화학적 용어의 모호성을 해결하고, SBML문서간의 발생하는 데이터 중복을 제거하여 데이터의 품질을 제고하였다.
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자연현상 중의 하나인 바다의 파도는 그 규모가 거대할 뿐만 아니라 일정한 형태가 없이 바람에 의해서 계속해서 움직이며 주위의 사물과 상호작용한다. 이러한 바다를 컴퓨터를 통해 모방하고 표현하기란 쉽지 않으며 많은 계산시간을 필요로 한다. 본 논문에서는 그래픽스 하드웨어를 사용하여 움직이는 바다 영상을 실시간으로 생성하기 위한 방법을 제안한다. Gerstner 모델과 스펙트럼 모델을 기반으로 그래픽스 하드웨어에서 생성된 저해상도의 비균일격자 메쉬와 고해상도의 균일격자 법선 텍스쳐를 사용하여 바다를 표현한다. 전체과정이 그래픽스 하드웨어에서 처리되기 때문에 렌더링시에 시스템 메모리로부터 그래픽스 하드웨어로의 데이터전송에 따른 병목현상을 예방할 수 있을 뿐만 아니라 CPU자원을 차지하지 않기 때문에 컴퓨터 게임과 같이 CPU에 않은 연산이 집중되는 실시간 애플리케이션에 활용도가 크다. 또한 제안하는 방법은 잔잔한 바다뿐만 아니라 거칠고 파도가 높은 바다의 모습도 쉽고 빠르게 표현할 수 있다.
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뮤직 비디오란 주어진 음악과 비디오가 동기화 된 형태의 창작물을 뜻한다. 기존의 뮤직비디오 제작방식에서는 만들어진 음악을 위해 영상 촬영에 전문적인 촬영 기술을 요구하였다. 본 논문에선 보다 쉬운 뮤직비디오 생성을 위하여 비디오와 음악의 특성을 분석하여 자동적인 뮤직비디오 생성시스템을 소개한다. 두 개체의 연속성을 보장하는 비교를 위해 우리는 각각의 객체의 흐름을 분석하고, 흐름의 유사성을 기준으로 분할하는 기법을 제시한다. 분할된 영상과 음악의 특성 비교를 통한 최적화된 매칭기법 을 비롯하여 보다 다양한 조각 생성을 위한 다중 레벨(multi-level)분할 기반의 매칭 기법을 소개한다. 본 논문의 기술을 사용하여, 일반인이 홈비디오 등을 사용하여 손쉽게 뮤직비디오를 제작할 수 있다.
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우리는 관절체 캐릭터에 대해 시간에 따른 인식의 정도를 측정하는 모션 특징점 맵을 제안한다. 모션 특징점 맵은 이미지 특징점 맵에서 사용된 가우시안 거리 방법을 응용하여 계산할 수 있다. 관절 계층 구조에서의 모션과 시각적 인지간의 관계를 고려하여, 우리는 관절 동선 모션 특징점 맵과 관절 구동 모션 특징점 맵의 두 가지 모션 특징점 맵을 정의하였다. 정의한 두 가지 모션 특징점 맵을 사용하여 한 프레임에서의 모션 특징점 맵 또한 계산할 수 있다. 계산된 모션 특징점 맵은 모션의 시놉시스 생성, 정운동학 연산량의 축소, 자동적 카메라 동선 생성 등 여러 가지 응용 분야에 적용할 수 있다. 실험을 통하여 우리는 모션에 대한 인식 기반적인 접근을 통해 모션의 질적인 향상은 물론 계산적인 퍼포먼스의 향상에도 많은 기여를 할 수 있음을 알 수 있었다.
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본 논문에서는 반짝이는 물체를 촬영하여 획득된 이미지로부터 반짝이는 특성을 제거하기 위한 방법으로 color line projection을 제안한다. Color line projection 이란 반짝이는 물체에 대한 color line이 생성되어 있다고 가정하면 하이라이트를 제거하거나 반짝이는 특성을 제거하기 위해 반짝이는 성분을 지닌 색을 specular color line을 따라 diffuse color line에 투영하는 방법이다. 이를 활용하기 위해서는 촬영된 단일 색상을 잘 표현하는 color line이 필요하고 반짝이는 특성을 제거하려는 대상이 되는 색의 구분하는 작업이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 color line projection에 대한 개념과 구현하기 위한 방법을 제안하고 이를 활용하는 예제로 반짝이는 성분을 지닌 픽셀들로부터 반짝이는 특성을 제거하는 방법에 적용하는 방법을 제시할 것이다. 또한 결과에서 color line projection이 아닌 다른 방법을 통해 반짝이는 특성을 제거한 결과와 비교함으로써 color line projection의 장점을 실제 이미지를 통해 검증할 것이다.
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회화적 렌더링의 궁극적 목적은 입력된 이미지를 가지고 손으로 그린듯한 느낌을 표현하는 것이다. 이러한 회화적 느낌을 표현하기 위한 요소에는 브러시의 위치 방향, 그리고 사이즈 등이 있다. 본 논문에서는 다음 그려질 위치가 정적 격자단위로 정해지는 것이 아닌 동적인 격자를 사용하여 결정되었다. 이때 브러시의 방향을 효과적으로 표현하기 위해 영상의 방향 보간을 하였다. 그리고 입력 영상과 캔버스의 최대 차이점에서 에지와의 거리를 고려하여 동적인 브러시의 사이즈를 표현하였다. 그리고 텍스처를 가진 다양한 브러시를 사용하여 질감을 효과적으로 표현하였다. 위의 과정들을 통하여 전통적인 오일 페인팅(oil painting)의 결과를 얻을 수 있었다.
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멀티미디어와 인터넷 기술이 성숙되어감에 따라 3D 객체가 콘텐츠를 작성하는데 많이 이용되고 있고 더불어 3D 객체의 검색시스템에 대한 연구가 시작되고 있다. 이에 따라 검색시스템을 평가하기 위해서는 표준화된 3D 벤치마크 데이터가 필요하다. 본 논문에서는 검색용 3D 벤치마크 데이터 파일을 만드는데 기반이 되는 새로운 3D 그래픽스 파일포맷을 제안한다. 제안한 파일포맷은 렌더링보다 검색효율을 목표로 하기 때문에 기하학적인 정보이외의 다른 정보는 줄이고 검색 속도와 편리성을 함께 고려하였다.
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본 논문은 애니메이터로 하여금 얼굴 표정들의 공간으로부터 일련의 표정을 선택하게 함으로써 3차원 아바타의 표정을 실시간적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 표정공간의 생성방법에 관하여 기술한다. 본 시스템에서는 약 2400여개의 얼굴 표정 프레임을 이용하여 표정공간을 구성하였다. 본 기법에서는 한 표정을 표시하는 상태표현으로 얼굴특징 점들 간의 상호거리를 표시하는 거리행렬을 사용한다. 이 거리행렬의 집합을 표정공간으로 한다. 그러나 이 표정공간은 한 표정이 다른 표정까지 이동할 때 두 표정간의 직선경로를 통해 이동할 수 있는 그런 공간이 아니다. 본 기법에서는 한 표정에서 다른 표정까지 거쳐 갈 수 있는 경로를 캡쳐된 표정 데이터로부터 근사적으로 유추한다. 우선, 각 표정상태를 표현하는 거리행렬간의 거리가 일정 값 이하인 경우 두 표정을 인접해 있다고 간주한다. 임의의 두 표정 상태가 일련의 인접표정들의 집합으로 연결되어 있으면 두 표정간에 경로가 존재한다고 간주한다. 한 표정에서 다른 표정으로 변화할 때 두 표정간의 최단경로를 통해 이동한다고 가정한다. 두 표정간의 최단거리를 구하기 위해 다이내믹 프로그래밍 기법을 이용한다. 이 거리행렬의 집합인 표정공간은 다차원 공간이다. 3차원 아바타의 얼굴 표정 제어는 애니메이터들이 표정공간을 항해할 때 실시간적으로 수행된다. 이를 도와주기 위해 표정공간을 차원 스케일링 기법을 이용하여 2차원 공간으로 가시화하였고, 애니메이터들로 하여금 본 시스템을 사용하여 실시간 표정 제어를 수행하게 했는데, 본 논문은 그 결과를 평가한다.참여하는 빈들 간의 관계를 분석하여 워크플로우에 대한 성능 측정이 가능하도록 한다. 또한 제안된 메트릭을 통하여 EJB 어플리케이션의 성능 향상을 도모할 수 있도록 한다.로 표면 위로 자라났고, 부종은 창상 밑 조직까지 감소하였으며, 육아조직은 교원질 섬유로 대체되었다. 창상 유발 21일 후, 다른 창상에 비해, HG 처치창은 유의적으로 창상 표면이 거의 재생성 상피로 덮였으며, 육아조직은 창상 유발 14일 후와 비교해서 유의적으로 교원질 섬유로 대체되었다. 위의 모든 결과에서 보듯이, 개에서 전층피부 창상의 처치 시 HG의 사용은 HC와 생리 식염수에 비해 창상치유 복구기의 치유 속도를 촉진하는 것으로 사료된다.시범학교의 자녀를 들 부모들은 환경관련문제에 대한 의식 및 환경관련 제품에 대한 구매행동의 변화가 두드러지게 나타났다.EX>$d^{2+}$ + SA처리구는 두 화합물의 이중 효과에 의해 전반적인 생리 활성을 억제하여, 결국에는 식물의 고사를 유도하는 것으로 사료된다.목에 대한 보안'이 가장 중요한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 솔루션 선정요인에 관한 중요도를 e-마켓플레이스의 유형과 산업 별로 평가해보았는데, 여기에서 밝혀진 중요도를 통해 e 마켓플레이스를 구축하고 자 하는 기업은 솔루션을 자체 개발하거나 구입할 때 올바른 의사결정을 할 수 있다. 그리고 솔루션을 제공하려는 기업측면에서는 e-마켓플레이스를 구축하고자 하는 기업에게 유형과 산업별로 적절한 솔루션을 제공할 수 있다.순환이 뇌대사 및 수술 후 신경학적 결과에 보다 유익한 효과를 제공해 줄 수 있음
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기존의 컴퓨터 그래픽이 추구하던 사실적 모사와는 다른 비사실적 기법(Non-Photorealistic Rendering)을 3차원 그래픽에 적용함으로써 사용자에게 보다 원활한 커뮤니케이션을 제공할 수 있게 되었다. 이러한 NPR 기법 중 카툰 렌더링은 사용자에게 친숙한 환경을 제시함으로써 수용자가 관련 컨텐츠에 집중을 할 수 있도록 해 많은 분야에서 사용되고 있는 실정이다. 특히 NPR 기법을 최근 증가하고 있는 모바일 컨텐츠에 적용하는 연구들도 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존 모바일 연구에서의 연구는 전처리를 위한 카툰 렌더링 처리 정도 밖에 없었다. 본 논문은 모바일 기기에서의 사용자 정의에 의한 쉐이딩 기법 구현을 위해, 모바일 NPR 전처리 파일 대체 기법과 음영 단계를 위한 역학적 기법을 제안한다. 이 기법을 사용함으로써 사용자는 자신의 선호도에 따라 3D 모델을 보다 예술적으로 표현할 수 있어 다양한 모바일 분야에 적용이 가능하게 된다.
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최근 비실사(Non-Photorealistic Rendering) 기법은 3차원 그래픽의 추상화를 통해 사용자와의 원활한 커뮤니케이션을 이끌어 낼 수 있다는 점에서 않은 주목을 받고 있다. 비실사 기법 중에서도 실루엣 에지 렌더링은 3차원 객체의 에지를 찾아내고 디스플레이 하는 것으로 다양한 비실사 기법의 기반을 이루는 연구이다. 또한 실루엣 에지 렌더링은 기법의 변화를 통해서 선의 미를 살리는 수묵화 효과를 이뤄낼 수 있다. 본 논문은 다중 폴리곤 처리를 이용한 실루엣 에지 렌더링 기법을 제안하며 이를 사용하여 수묵화 기법의 효과를 보여준다. 다중 폴리곤 처리를 통한 실루엣 에지 렌더링 기법은 구현이 간단하고 여러 가지응용이 가능하다는 장정을 가지고 있다. 이 변화된 기법을 통해서 사용자는 3차원 객체에 수묵화 기법을 다양하게 적용할 수 있게 된다.
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최신 GPU는 일반 CPU보다 10배 이상 빠른 연산능력을 갖추고 있는데다가 사용자가 직접 프로그래밍 할 수 있기 때문에 이를 이용한 고속 볼륨 렌더링 알고리즘에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 스트림 프로세싱에 특화 돼있는 GPU의 특성상 early ray termination과 empty space skipping을 구현하는 것이 쉽지만은 않다. 특히 지금까지 제안됐던, 프록시 도형(proxy geometry)을 사용하는 볼륨 렌더링 알고리즘은 empty space skipping은 비교적 효율적으로 구현하지만 early ray termination의 지원은 상대적으로 미비했다. 본 논문에서는 스텐실 버퍼와 OpenGL 확장(extension)을 이용한 2-Pass 알고리즘을 통해서 early ray termination과 empty space skipping을 동시에 구현하는 방법을 제시하고, 그 성능을 측정했다.
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얼굴의 표정은 얼굴의 구성요소 같은 기하학적 정보와 조명이나 주름 같은 세부적인 정보들로 표현된다. 얼굴 표정은 기하학적 변형만으로는 실감적인 표정을 생성하기 힘들기 때문에 기하학적 변형과 더불어 텍스쳐 같은 세부적인 정보도 함께 변형해야만 실감적인 표현을 할 수 있다. 표정비율이미지 (Expression Ratio Image)같은 얼굴 텍스처의 세부적인 정보를 변형하기 위한 기존 방법들은 조명에 따른 피부색의 변화를 정확히 표현할 수 없는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 서로 다른 조명 조건에서도 실감적인 표정 텍스처 정보를 적용할 수 있는 비선형 피부색 모델 기반의 표정 합성 방법을 제안한다. 제안된 방법은 동적 외양 모델을 이용한 자동적인 얼굴 특징 추출과 와핑을 통한 표정 변형 단계, 비선형 피부색 변화 모델을 이용한 표정 생성 단계, Euclidean Distance Transform (EDT)에 의해 계산된 혼합 비율을 사용한 원본 얼굴 영상과 생성된 표정의 합성 등 총 3 단계로 구성된다. 실험결과는 제안된 방법이 다양한 조명조건에서도 자연스럽고 실감적인 표정을 표현한다는 것을 보인다.
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가상 해저환경에 존재하는 군중 캐릭터 움직임을 수작업에 의존하는 기존의 애니메이션 제작 방법으로 제작할 경우 많은 시간과 비용이 필요하기 때문에 이를 자동화하여 보다 효율적이고 쉽게 제공하기 위해 장면의 사실성, 시스템의 성능 그리고 사용자와의 상호작용성을 적용하여 자연스러운 해저환경을 표현하고 군중 행동 장면을 생성을 위해서 자동화 기법이 개발되어야 한다. 본 논문에서는 군중 행동 시뮬레이터를 개발하여 해저환경속에서 사실적이고 효율적인 객체 표현을 위해 3D 객체에 군중행동양식을 부여하고, 상호작용이 가능하도록 다수의 Fish 군중행동 시뮬레이터를 설계한다.
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본 논문은 종양을 주입한 쥐의 FDG-PET영상에서 정상세포보다 포도당대사가 활발한 종양조직의 3차원적 위치를 파악하고 잔여암 전이여부를 판별하기 위한 3차원 볼륨 가시화기법을 제안한다. 종양조직과 주변조직의 시각적 대비를 크게 하기 위해 명암도 분포에 따라 조직을 여러 클러스터로 나눈 후, 적응적 투명도 전이함수를 사용하였다. 관심영역을 불투명하게 표현하고 조직간 투명도 변화량을 크게 줌으로써 잡음이 심한 PET 영상에서 전경영역과 배경영역을 구분할 수 있었고, 명확한 시각대비 결과를 얻을 수 있었다. 추후 명암도값 외에 영암도 기울기, 관심영역 우선순위 등을 고려한 다차원 전이함수기법으로 확장함으로써 종양영역의 경계를 더욱 강조할 수 있을 것으로 기대된다.
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마티즈와 같은 유명한 화가들의 작품을 보면 쉐이딩 부분을 단순히 회색 톤을 이용하여 색을 칠하는 것이 아니라 표현하려고 하는 상황과 분위기에 맞추어 다양한 색을 사용하는 것을 확인해 볼 수 있다. 이렇게 다양한 색상을 이용함으로써 장면을 작가의 의도에 맞게 연출할 수 있을 뿐 아니라 풍성한 느낌을 줄 수 있다. 이는 색이 인간의 감성적이 부분을 자극할 수 있기 때문인데, 사용하는 색에 따라 사람의 느낌도 변하고 감정도 달라지기 때문에 작가들은 다양한 색의 조합으로 느낌을 표한 할 수 있는 것이다. 본 논문에서는 3차원 렌더링에서도 다양한 색으로 쉐이딩 할 수 있는 다중 층 색상 쉐이딩 기법을 제안한다. 기존의 퐁 쉐이딩 기법이나 카툰 쉐이딩 기법은 단순히 회색 톤을 이용하여 쉐이딩 처리를 한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 쉐이딩 범위를 여러개로 나누고 각각의 영역에 반투명의 색을 덧칠함으로써 자연스럽고 풍부한 색의 혼합이 가능하도록 하였다. 이러한 다양한 색을 사용함으로써 3차원 렌더링에서도 다양한 장면 연출이 가능하며 느낌 표현도 할 수 있다.
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단층촬영영상(Tomographic cross-section images)으로부터 임의의 등밀도 표면(iso-density surface)을 재구성하기 위한 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법에서는 마칭큐브 알고리즘에 비해 정밀도는 떨어지지만 안정적인 표면을 생성하는 셀경계 알고리즘(Cell-Boundary Method)을 이용하여 초기메쉬를 구하고 이를 표면축소포장(Shrink-wrapping)처리를 통해 정밀한 등밀도 표면을 생성하게 된다. 이는 마칭큐브와 같이 단층영상에서 등밀도 표면을 직접 추출하는 것이 아니라 등밀도점(iso-density Point)을 먼저 추출하고 표면의 모호성이 없는 안정적인 초기메쉬를 이들 방향으로 축소하여 정확한 표면모델링을 가능하게 한다. 이를 통해 마칭큐브에서 발생하는 표면 결정의 모호성이 없이 보다 안정적인 표면을 정확하게 만들 수 있다.
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홈 서비스 네트워크 시스템의 복잡도가 증가하면서 고가용도 요구사항을 만족하기 위한 관리 메커니즘 개발이 더욱 어려워졌다. 더욱이, 사용자는 시스템 결함 관리와 같은 복잡한 시스템 관리를 직접 하는걸 원하지 않는다. 그러므로 홈 네트워크로 연결된 장치 또는 가전제품으로 구성된 통합 시스템의 고가용성 요구사항을 만족하면서 사람의 개입을 최소화할 수 있는 자가 관리 기능 및 원격 결함 관리 능력을 홈 서비스 시스템은 갖춰야 한다. 따라서 본 논문에서는 홈 서비스 네트워크 시스템의 가용도를 향상시키면서 관리 비용을 최소화할 수 있는 오토노믹 자가관리 유틸리티를 설계 및 개발한다.
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내장형 프로세서인 SE3208의 소프트웨어 모델을 개발하고 SimpleScalar 도구 모음에 추가하여 SE3208 프로세서를 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 소프트웨어 모델은 Simplescalar 도구의 환경에 맞춰 함수를 재사용하는 방법으로 작성되었으며, 3단 단일 파이프라인을 갖는 SE3208을 cycle단위로 시뮬레이션 할 수 있도록 시뮬레이터를 변경하였다. 동일한 프로그램을 SE3208 소프트웨어 모델과 PC 상에서 각각 실행시켜 그 결과를 비교함으로써 개발된 시뮬레이터의 정확성을 검증하였으며. 다양한 방식과 모드의 시뮬레이션 기능을 검증하고 성능을 비교하였다.
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본 논문은 모바일 시스템의 에너지소비를 줄이기 위하여 CPU와 WNIC의 상호영향과 응용의 종류를 고려한 시스템 레벨 동적 전력 제어 매커니즘을 제시한다. 제시되는 매커니즘은 CPU의 전압과 주파수의 변화에 따라 WNIC이 소모하는 전력이 영향을 받는다는 현상과 무선 네트워크를 사용하는 응용의 종류에 따라 효율적인 CPU의 전압과 주파수와 WNIC의 전력 모드가 다르다는 점에 기초하여 무선 네트워크를 사용하는 응용의 종류에 따라 적절한 CPU, WNIC의 전력 모드를 효과적으로 판단한다. 실험결과는 기존의 단순히 CPU와 WNIC의 DVFS와 DPM을 결합한 정책에 비해 제시되는 매커니즘은 BE응용, CBR응용, 그리고 Telnet 응용에 대해서 각각 평균 8%, 3%, 그리고 16%의 에너지 절약 효과를 보였다.
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최근 차세대 메모리 기술이 급격히 발전하여 FeRAM과 PRAM같은 비휘발성 메모리의 상품화가 진행중 이다. 이러한 차세대 비휘발성 메모리는 메모리와 저장장치의 속성을 모두 만족시켜 주지만, 용량/가격 면에서 비효율적이다. 따라서 다양한 크기의 객체를 효율적으로 표현하고 네이밍과 같은 영속성을 제공하면서 공간 효율성이 뛰어난 관리기법이 필요하다. 비휘발성 메모리에서 공간 효율성을 높이기 위하여 새로운 메모리 파일시스템을 설계하였으며, 본 논문에서는 파일 시스템을 설계하면서 파일 시스템의 공간 효율성을 측정하기 위한 공간 비용 분석 모델과 그 결과를 제시한다. 분석 모델은 다양한 파일 시스템의 공간효율성을 수치로 제시하여 파일 시스템 설계 단계부터 공간 효율성을 예측하고 설계를 구체화하는데 매우 큰 도움이 되었다. 또한 분석 모델은 파일 시스템의 공간 효율을 최대화하는 블록 크기를 결정하는 데 근거를 제시하였으며 아울러 공간 효율을 최대화하는 블록 크기는 파일 시스템에 존재하는 파일의 평균 크기에 의존적임을 보여주었다.
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본 논문은 임베디드 리눅스 (Embedded Linux)를 기반으로 하고 있다. 리눅스는 안정성, 유연성, 오픈소스, 다양한 하드웨어 플랫폼 지원, 검증된 네트워크 등을 장점으로 임베디드 시스템 (Embedded System)의 운영체제로 많이 사용되고 있다. 하지만 기존의 리눅스 시스템은 중대형 시스템을 기반으로 운용되었기 때문에 자원 제약이 많이 따르는 임베디드 환경에서 적합하지 않다. 그리고 수십초가 걸리는 부팅시간도 중요한 문제점으로 작용한다. 본 논문은 임베디드 시스템인 RFID 리더 (Radio Frequency IDentification Reader)에서 경량화 (light-weighted) 과정을 거친 임베디드 리눅스를 운용할 수 있도록 하였다. RFID 리더의 잉베디드 리눅스는 보다 적은 메모리를 사용하여 메모리 사용 효율성을 높였고 경량화전의 시스템에 비교하여 상당한 부팅시간 감소 효과를 얻었다.
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본 논문은 NAND 플래시 메모리를 기반으로 한 임베디드 시스템에서 빠른 부팅을 지원하는 파일 시스템을 제안한다. 플래시 메모리는 비휘발성이며 기존의 하드디스크와 같은 자기 매체에 비해서 크기가 작고 전력소모도 적으며 내구성이 높은 장점을 지니고 있다. 그러나 제자리 덮어쓰기가 불가능하고 지움 연산단위가 쓰기 연산 단위보다 크다. 또한 지움 연산 획수가 제한되는 단점이 있다. 이러한 특성 때문에 기존의 파일 시스템들은 갱신 연산 발생 시, 갱신된 데이터를 다른 위치에 기록한다. 따라서 마운팅 시, 최신의 데이터를 얻기 위해 전체 플래시 메모리 공간을 읽어야만 한다. 이러한 파일 시스템의 마운팅 과정은 전체 시스템의 부팅 시간을 지연시킨다. 본 논문은 임베디드 시스템에서 빠른 부팅을 제공할 수 있는 NAND 플래시 메모리 파일 시스템의 구조를 제안한다. 제안된 시스템은 플래시 메모리 이미지 정보와 메타 데이터 블록만을 읽어 파일 시스템을 구축한다. 메타 데이터가 데이터 위치를 포함하기 때문에 마운팅 시, 전체 플래시 메모리 영역을 읽을 필요가 없으며 파일 데이터 위치 저장을 위한 별도의 자료 구조를 RAM 상에 유지할 필요가 없다. 실험 결과, YAFFS에 비해
$76%{\sim}85%$ 마운팅 시간은 감소시켰다. 또한 YAFFS에 비해$64%{\sim}75%$ RAM 사용량을 감소시켰다. -
플래시 메모리는 다양한 임베디드 시스템에서의 사용 빈도가 높으며, 특히 소형 정보기기의 보조기억장치로 빈번히 쓰이고 있으며, 이동형 정보기기의 경우 배터리를 사용하고 이동성이 중시되기 때문에 사용 중 전력 중단이나 외부의 충격, 환경에 많은 영향을 받게 된다. 플래시 메모리의 효율적인 오류관리를 위해서는 파일 시스템의 사용이 필요한데, 오류 발생시에 빠른 마운팅과 복구는 필수적인 요소가 된다. 본 논문에서는 기존의 JFFS(1)의 다른 NAND 플래시 파일 시스템에 적합한 구조를 설명하고, 실험을 통해 성능을 평가함으로써 NAND 플래시 메모리에 적용하기에 적합한 저널링 방범을 제안한다.
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본 논문에서는 차세대 비휘발성 메모리를 이용하여 기존 플래시 메모리 파일시스템의 마운트 시간을 단축시키고 메인 메모리 사용량과 전력소모량을 감소시킬 수 있는 기법을 제시한다. 제안된 기법은 소량의 비휘발성 메모리를 사용하여 블록의 상태 정보와 파일 메타데이터로 데이터의 주소를 저장한다. 제안된 기법은 내장형 보드 상에서 구현되었으며, 실험 및 분석 결과는 마운트 시간을 크게 단축시키고 메인 메모리 사용량을 현저히 감소시켰음을 검증한다. 본 연구는 소량의 차세대 비휘발성 메모리를 내장형 시스템에서 어떻게 활용할 수 있는지에 대한 실용적인 방안을 제시하였으며, 그 효과를 실제 구현과 실험을 통해 정량적으로 검증하였다.
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최근 모바일 환경에서 모바일 기기가 결항에 쉽게 노출될 수 있다는 특성 때문에 모바일 컴퓨팅 시스템에서의 결함 허용에 대한 관심이 높아지고 있다. 결함 허용을 제공하기 위한 기법 중 하나로 체크포인팅을 들 수 있는데, 이를 모바일 환경에 적용하기 위해서는 체크포인트의 실행으로 인해 모바일 기기에 가해지는 과부하를 줄이는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 각각의 프로세스가 독립적으로 실행하는 BASIC 체크포인트를 없앰으로써 과부하를 줄이기 위한 체크포인팅 기법을 제안한다.
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웹서비스는 분산 개별 서비스들을 통합하기 위한 표준기술로서 최근에는 홈 네트워킹, 임베디드 환경 등 다양한 분야에서 핵심 연동기술로 활용범위가 확산되고 있다. 본 논문에서는 유비쿼터스 환경에서 상호 이질적인 플랫폼이나 디바이스를 기반으로 제공되는 서비스들 간 통합을 용이하게 할 수 있는 웹서비스변환 게이트웨어 프레임 워크를 제안한다. 본 논문에서 제안한 변환 게이트웨이는 유비쿼터스 환경에서 다양한 플랫폼이나 프로토콜들에 유연하게 적응할 수 있도록 설계되었으며 또한 임베디드 환경에서 요구되는 경량화를 지원할 수 있는 구조를 가지고 있다.
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센서 네트워크 운영체제는 다양한 실험과 작업을 위해 다양한 기능을 수행해야한다. 이를 위해 센서 운영체제는 필요에 따라 응용프로그램을 설치하여 사용하고 이를 필요에 따라 수정하는 것을 지원한다. 이에 따라 센서 운영체제는 다양한 응용프로그램을 사용할 수 있도록 범용화 되고 고정된다. 또한 운영 체제 와 응용프로그램의 분리에 따라 오버헤드가 발생하게 된다. 따라서 센서 운영체제가 설치된 운영체제에 따라 커널의 구조를 최적화하고 응용프로그램수행에 따른 오버헤드를 최적화하는 작업이 필요하다. 본 논문에서는 커널을 모듈화하고 필요에 따라 선택적으로 커널을 재구성 할 수 있는 프레임워크를 제안한다. 제안하는 시스템은 모듈화 된 커널 자원을 효율적으로 관리하며, 수행하는 응용 프로그램의 요구 기능에 따라 커널의 구성을 바꿀 수 있어 최적화된 커널을 유지할 수 있다.
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센서네트워크의 전력소모를 최소화, 최적화하기 위해서는 센서노드들을 실제 환경에 설치하기 이전에 시뮬레이터를 이용하여 센서네트워크의 전력상황을 정확히 추정해야 한다. 이러한 시뮬레이터를 위해서는 센서노드의 소모에너지를 정확히 분석할 수 있는 전력모델이 반드시 요구된다. 본 논문은 센서노드의 소비전력을 정확하게 측정할 수 있는 환경과 방법을 제시하며, 이 환경과 방법을 이용하여 센서노드의 소모전력을 명령어기반과 동작상태기반으로 정확히 측정 분석하고, 센서네트워크 시뮬레이터에 적용할 수 있는 전력모델 개발과정에 대해 소개한다. 전력모델링에 사용된 센서노드는 ATmega128L과 CC2420으로 구성된 Nano-24노드이다.
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공유 스토리지 시스템에서 개별 클라이언트의 요구 QoS (Quality of Service) 를 만족시켜주기 위해서 각 클라이언트의 워크로드를 개별화 하고 성능을 차별화해 줄 수 있는 방안이 필요하다. 이것을 위해서 기존 스토리지 시스템에서 사용해온 방범은 YFQ [1], WFQ와 같이 스토리지에 명령 큐를 관리하는 방식을 사용하여 왔다. 그러나 큐 관리 방식은 스토리지 요구명령 크기(Request Size)가 일정하다는 가정 하에서 가능하다. 그런데 플라이언트의 요구명령 크기는 다양하다. 따라서 초당 IO의 수를 규제하여 QoS를 제공하는 큐 관리 방식은 다양한 요구명령 크기를 가지는 네트워크스토리지 QoS를 위한 최선의 방안이 될 수 없다. 본 논문에서는 클라이언트의 요구명령 크기가 다양하다는 것을 인정하고. 네트워크 스토리지에서 사전에 약정된 QoS를 제공하기 위해서 클라이언트와 서버간 네트워크 대역폭을 규제하는 방법을 이용하였다. 본 논문에서는 제안된 방법을 검증하기 위해서 iSCSI를 이용한 네트워크 스토리지 시스템을 사용하였다.
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휴대폰에 임베디드 리눅스를 탑재하고자 할 경우 전력소모, 경량화, 빠른 부팅, 실시간, 보안 등과 관련한 추가고려사항이 발생한다. 본 연구에서는 휴대폰용 임베디드 리눅스의 커널 부팅시간을 단축시키기 위한 구체적인 방법을 제시하고 실제적인 적용을 통하여 그 성능을 평가한다. 측정된 데이터를 바탕으로 커널내부에서 가장 많은 시간을 소요하는 함수들을 찾아내고 확인된 함수들에 대해서 초기화 지연회피, 불필요한 장치 드라이버 제거, 불필요한 커널 메시지 미출력 등의 기법들을 각각 적용한다. 제안된 기법을 모두 적용할 경우에 기존 커널 부팅시간을 50%정도 단축시킬 수 있었다.
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저 전력 마이크로 프로세서와 무선 통신 모듈, 통합된 시스템 장치들을 내장한 센서 노드를 이용하여 구축 된 센서 네트워크는 동작환경과 구조가 특이하며 시스템 설계 시 많은 제약 조건들이 고려되어야 한다. 이러한 센서 네트워크의 각 노드는 센서를 이용한 정보 수집과 같은 여러 가지 응용 프로그램, 노드 간 통신, 제한된 시스템 자원을 효율적으로 관리 할 수 있는 기능들이 필요하며 이에 센서 노드를 위한 여러 가지 운영체제들이 제안되었다. 본 논문에서는 센서 노드를 위해 효과적이고 응용의 변화에 대처할 수 있도록 동적 재구성 기능을 지원하도록 설계된 유한 상태 머신 (finite state machine) 기반의 운영체제인 SenOS의 특징과 구현된 SenOS를 개선한 결과를 발표한다.
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ZigBee의 2.4 GHz 주파수 대역은 다른 많은 무선통신 프로토콜의 주파수 대역과의 중첩은, 상호 주파수 간섭에 의한 통신 불능이나 통신 오류로 인한 지연 등, ZigBee 통신의 실제 적용 가능성에 많은 우려를 제기 하고 있다. 특히 현재 널리 쓰이는 Wi-Fi와 최근에 보편화되기 시작한 Bluetooth 장치들과의 간섭은, 현재뿐만 아니라 Zigbee가 널리 사용될 것으로 예상되는 향후 1, 2년 후의 사용 환경까지를 가정하여 실험하는 것이 중요하다고 판단하여, 그 결과를 본고에서 소개한다.
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본 논문에서는 WSN의 개발자론 커널 개발자, 네트워크 응용 개발자로 분리하고 이들이 상호 배타적으로 프로그래밍 할 수 있는 네트워크 구조를 제시한다. 이를 위해 커널을 정적 부분과 동적 부분으로 분류하고 응용에 따라 변경되는 부분을 최소화하면서도, 네트워크 모듈의 재사용성을 높일 수 있는 효율적인 센서 네트워크 프로그래밍 환경을 제공한다. 이를 위해 MAC 프로토콜과 독립적으로 네트워크 알고리즘을 개발 할 수 있는 새로운 계층 구조를 제안한다. 제안하는 네트워크 구조는 상하 독립적 프로그래밍 구조를 제공함으로써 hop-to-hop 통신과 end-to-end 통신의 개발을 별도의 알고리즘으로 할 수 있도록 한다. 유효성을 검증하기 위해 Dynamic Loadable Kernel Module을 지원하는 RETOS 운영 체제를 이용하여 다양한 네트워크 알고리즘 및 응용을 구현한 후, 그 성능을 평가하였다.
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오늘날 공학 분야에서 한 분야에서만 이뤄지던 연구가 다분야 통합 연구로 바뀌어 가고 있다. MDO(Multi-Disciplinary Optimization) 프레임워크는 각 분야의 설계 도구들 간의 데이터 공유로 효율적 관리를 위한 기술과 여러 분야가 분산된 환경 하에서 병렬로 작업할 수 있는 컴퓨팅 환경을 말한다. 기존의 MDO 프레임워크는 여러 분야의 설계 도구들을 통합 관리하는 표준 인터페이스가 없고 이것들의 작업 흐름을 자동으로 통합 관리할 환경이 없다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 웹 서비스를 사용하여 각 설계도구 간의 표준 인터페이스를 제공하고, 워크플로우를 사용하여 이것들을 자동으로 통합 관리하는 웹 서비스 기반 통합 설계 프레임워크를 구현한다.
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본 논문은 유리의 결함 검사를 위한 알고리즘을 제안한다. 기포 측정에 대한 정의와 기포의 형상을 측정하는 알고리즘을 제시하고, 비젼 시스템을 이용한 검사자동화 시스템에 적용하여 테스트를 하였다. 기포 형상에는 두가지 타입으로 원형 타입과 긴형상 타입으로 구분되며, 이 두가지 타입에 따라 측정 결과 표시 방법이 다르다. 이미지 획득 및 전저리에서는 ccd 카메라를 사용하여 획득한 영상과 결함을 찾기 위해 영상을 이진화를 했으며, 얻어진 이진영상은 chain code 알고리즘을 통해 결함의 면적, 둘레 길이 및 위치등의 정보를 추출한다. 실제 물리적 크기를 정확히 얻기 위해 카메라의 보정을 했다. 광학계의 심도에 비하여 패널의 두께가 두껍기 때문에 하나의 영상으로는 기포의 양질의 영상획득이 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 높이를 변화시켜가며 획득한 영상으로 불량형상을 찾아내고, 측정하기 적합한 영상을 획득하는 화상처리 알고리즘도 제안한다. 조명은 기존에 사용한 백라이트 명시야 조명을 사용하였다. 시스템의 결함 검출율은 거의 90%이상의 성능을 나타내고 있다.
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유비쿼터스 시스템(Ubiquitous System)이 가지는 특징인 무선 네트워크, 제한된 자원 등으로 인하여 결함이 발생할 가능성이 높다. 이런 상황에서 결함이 발생하여도 계속적으로 사용자에게 서비스를 제공하기 위해서는 결함 복구방법이 필요하며 가장 많이 쓰이는 방법으로는 마이그레이션(Migration)이 있으나 마이그레이션 자체가 가지는 오버헤드(Overhead)로 인하여 유비쿼터스 시스템에서는 사용하기 어려운 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 경량화되어 시스템에 적은 오버헤드를 가지며 빠르게 결함을 복구할 수 있는 AHU(Autonomic Healling Utilites)를 개발하였다. AHU는 AHUServer, AHUClient, AHUBackup으로 구성되어 있으며 JDI(Java Debugging Interface)를 사용하여 사용자 어플리케이션(Application)의 필요 정보만을 추출하여 저장하고 최소한의 노력으로 사용자 시스템 또는 어플리케이션에 결함이 발생하여도 사용자의 통제없이 빠른 시간내에 서비스가 중단된 시점부터 계속적으로 서비스를 제공한다.
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Shader architecture is one of the fastest growing fields in the ever advancing 3D graphics, and massive amounts of Ideas and technologies are being introduced to the market continuously. In this paper, we present a flexible cycle-accurate simulation environment to accelerate and alleviate the process of developing and verifying these ideas and technologies. Combination of 3D graphics API and hardware simulator allows OpenGL applications to be emulated off-the-shelf for a given shader micro-architecture. Easily modified parameters allow the simulation environment to be tailored to specific demands or requirements.
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웹 클러스터 시스템은 여러 대의 서버로 부하를 분산시키는 시스템이다. 부하 분산 알고리즘으로 가중치를 부여하고 연결 수가 가장 적은 리얼 서버를 선출하는 방식인 가중치 기반 최소-연결(WLC: Weighted Least-Connection) 스케줄링 알고리즘을 가장 많이 사용하고 있다. 이 알고리즘은 동시 사용자 수가 많은 웹 클러스터 시스템에 새로운 리얼 서버가 추가될 경우 새로운 서버에게 웹 요청을 집중적으로 할당하여 해당 서버에 과부하를 발생시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 새로운 리얼 서버에게 발생하는 과부하를 줄이기 위해, 웹 요청이 새로운 리얼 서버에게 연속적으로 할당되면 해당 서버를 스케줄링에서 잠시 제외되도록 하는 개선된 WLC 스케줄링 알고리즘을 제안한다.
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최근 임베디드 시스템 개발이 활발히 진행되면서 비휘발성 메모리 요구가 커지고 있다. 이에 휴대가 용이하고, 접근시간이 빠르고, 전력소비가 적은 플래시 메모리가 많이 사용되고 있으나 상대적으로 느린 지움 시간과 지움 횟수의 한계, 플래시 메모리의 대용량화로 인한 느린 마운트 속도, 예상치 못한 파워차단으로 인한 데이터 손실 등 극복해야할 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 RFFS 파일 시스템에서 연산을 줄일 수 있는 GC(Garbage Collection) 수행 방법을 제안한다. RFFS 파일 시스템을 분석하고, 예상되는 연산시간을 토대로 한 GC 수행 부하를 줄이는 방법을 제안한다.
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안정성은 가장 중요시되는 컴퓨터의 특성이다. 안정성에 문제가 생긴 경우, 전체의 동작이 중단되어 수정 중이던 데이터가 손실되거나 기존 데이터의 복구가 불가능하게 되는 상황이초래 될 수 있다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해 DuaIFS(8), log-structured 파일 시스템[10] 등의 다양한 저널링 파일 시스템들이 사용된다. 특히 Ext3 파일 시스템은 일반적으로 매우 안정적으로 동작하며, 치명적인 문제도 없기 때문에 많이 사용되고 있는 저널링 파일 시스템이다. 하지만 Ext3 파일 시스템의 기본 저널링 모드인 ordered mode는 메타 데이터에 대한 기록을 남기기 위해 여분의 디스크 공간이 필요하고, 저널링을 위한 추가적인 작업이 수행되어야 한다. 본 논문에서는 ordered mode의 추가적인 공간과 추가적인 작업의 필요 없이 저널링을 수행하는 log-ordered mode를 제안한다.
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프로세서의 온도를 낮추기 위한 컴퓨터 과학적 접근법으로는 가변전압주파수조절(DVFS), 파이프라인에서 더 이상 명령어를 수행하지 못하게 하는 방법(pipeline throttling) 등이 있다. 하지만, 이러한 해결책은 대부분 소수의 은도 센서가 내장되어 있어 이를 기반으로 온도를 제어하였다. 본 논문에서는 실제 Pentium 4에 기반한 시스템을 통하여, 운영체제 레벨의 가변주파수방법(DFS)을 이용한 스케줄링이 여러 개의 온도센서를 사용하여 국지화된 뜨거운 부분(localized hotspot)을 얼마나 효율적으로 온도를 제어할 수 있는지를 보여준다.
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실시간으로 변화하는 컴퓨터 통신 환경에서 멀티미디어 응용 프로그램은 QoS를 만족하기 위해 안정적으로 튜닝 되고 재구성되는 것이 필요하다. 그러나 안정적으로 QoS를 보장하는 것은 응용 프로그램의 자원 예약이나 실시간 보장과 같은 메카니즘을 제공하지 않은 일반적인 목적의 시스템 상에서 수행될 때 많은 어려움을 가지게 된다. 특히, 예측 불가능한 개방형 환경에서 최우선 자원 할당에 의해 발생되는 자원의 유효성에 대응하기 위해 QoS 적응은 수행되어야 한다. 그러나 적응을 언제, 어떻게 조정해야 하고 폭 넓은 범위에서 응용 프로그램에 어떻게 적용시킬지를 알기 위해 일반적인 알고리즘을 제시해야할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 본 논문에서는 멀티미디어 어플리케이션의 파라미터를 모델링하고, 파라미터간의 관계를 정량적으로 얻기 위해 계층적 QoS 프로빙 알고리즘을 적용한다. 이것을 기반으로 설계된 베이지안 네트워크를 이용하여 불확실한 정보를 확률값으로 처리함으로써 적응 행동을 예측하도록 한다. 마지막으로 실제 실험을 통해 제안된 미들웨어의 유용성을 확인한다.
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검사점 및 복구 도구는 사용자 응용 프로그램의 상태를 주기적으로 안정된 저장소에 저장을 하고, 결함이 발생하였을 경우 가장 최근의 검사점으로부터 효율적으로 복구하게 하는 도구이다. 특히 검사점 및 복구 도구는 장시간 수행되는 프로세스를 위해서는 아주 중요한 의미를 지니며, 결함으로 인해 장시간 수행되는 프로세스에 의해 생성된 중간 결과를 잃어버리지 않게 한다. 본 논문에서는 일반 범용 컴퓨터시스템 상에서 구현된 검사점 및 복구들을 리눅스 기반의 임베디드 시스템에 적용시켜 보고, 그 결과를 통해 임베디드 시스템상에서의 검사정 적용의 가능성을 알아본다.
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내장형 시스템에서 많이 채택되고 있는 자바 가상 머신의 성능을 향상시키기 위해 interpreter. just-in-time 컴파일러 (JITC), ahead-of-time 컴파일러 (AOTC) 세가지 방식을 모두 지원하는 자바 가상 머신을 설계하고 구현하였다. 특히 이런 환경을 지원하기 위한 효율적인 JITC와 시스템의 idle 시간에 JITC모듈을 활용하기 위한 client-AOTC의 설계와 구현에 대해 살펴보고 현재까지의 실험 결과를 보고한다.
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분산 어플리케이션은 동시에 여러 사용자가 각기 다른 환경에서 동기화된 프로세서를 사용하기 때문에 일정 한 성능을 유지하는 것이 무엇보다 중요하다. 진단엔진은 시스템을 진단하여 시스템 결함의 원인을 발견하여 시스템이 자가치료가 가능하게 한다. 적응형 미들웨어는 진단엔진을 사용해서 분산 어플리케이션이 로컬환경에 맞는 고른 서비스를 유지 할 수 있도록 한다. 본 논문은 베이지안 네트워크를 사용한 적응형 미들웨어의 진단엔진을 제안한다. 베이지안 네트워크는 상황인지분야에서 널리 사용되는 추론기법으로서, 수집 된 데이터를 통해서 그 구조를 학습하고 데이터를 증거 값으로 시스템 진단을 한다. 본 논문은 실험 대상자로부터 윈도우시스템에서 두 시간 동안 데이터를 수집하여 한 시간은 베이지안 네트워크 학습에 사용하고, 나머지는 베이지안 네트워크 성능평가에 사용하였다. 실험 결과 학습된 두 개의 베이지안 네트워크 모델은 각각 95.41%, 99.77%의 정확성을 보였다.
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최근의 비즈니스 환경은 조직 내의 업무 프로세스 자동화뿐만 아니라, 조직간의 상호 운용을 통한 복잡하고 거대한 서비스들의 처리를 요구하고 있다. 업무 처리 복잡도와 요청 밀집도가 높은 워크플로우 서비스를 처리하기 위한 시스템이 e-chautuauqua 워크플로우 엔진이다. e-chautuaqua 워크플로우 엔진은 대량의 워크플로우 인스턴스 처리에 목적을 둔 초대형 워크플로우 기반의 엔진이기 때문에, 워크플로우 프로세스에 대한 예외 발생을 최소화하는데 목적을 둔 트랜잭션 워크플로우 기반의 엔진에 비해서 신뢰성 보장이 미흡하다는 문제점을 가진다. 따라서, 본 논문에서는 신뢰성 강화와 비즈니스 트랜잭션의 안정적인 처리를 위한 e-chautauqua 워크플로우 엔진의 예외 처리 메커니즘에 대해 기술하고자 한다.
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In this paper we describe a simulation and development framework for designing mobile 3D graphics architectures. We are developing a simple and flexible simulation and verification environment (SVE) that uses gITrace's ability to intercept and redirect an OpenGL/ES streams. In combination wlth gITrace to trace OpenGL/ES commands, the SVE simulates the behavior of mobile 3D graphics pipeline during playback of traces, and then produces the second geometry trace that can be used as a test vector for the Verilog/HDL RT-level model. By comparing the frame-by-frame results, we can conduct architectural verification. To demonstrate the functionality of the SVE, we show the implementation of the verified mobile 3D architecture on a FPGA board. For this, we also present an application development environment (ADE) includes a mobile graphics API and a device driver interface (DDI). The proposed two software environments, the SVE and the ADE could be used fer developing and testing mobile applications, architectural study and speculative hardware designs.
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임베디드 기기와 무선 네트워크 기술이 발전함에 따라 PDA나 휴대폰과 같은 모바일 기기 상에서도 멀티미디어 컨텐츠를 소비하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 모바일 기기 특성상 무선 네트워크를 통한 컨텐츠 소비환경은 유동성이 강하다. 따라서 모바일 환경에서 멀티미디어 컨텐츠를 효과적으로 제공하기 위해서는 상황에 따른 가용적인 모델이 필요하다. 미디어 형식 변환(Media Transmoding)은 네트워크, 하드웨어, 스트리밍 서버 등의 상황에 따라 능동적으로 컨텐츠의 형식을 변환하여 전송하는 기술이다. 본 논문에서는 모바일 환경에서의 미디어 형식 변환 모델을 제안하고, 자체 개발한 미디어 형식 변환 시나리오를 사용하여 TV-AnyTime Phase 2 Part 3와 SOAP과 결합하여 설계 및 구현하였다.
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인터넷 기술의 발달과 디지털 카메라와 같은 디지털 미디어 생산 장비의 발달로 WWW에 이미지 데이터의 양이 급격하게 늘어나면서 웹 이미지에 대한 효율적인 검색에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 논문에서는 사용자의 다양한 검색 요구를 만족시킬 수 있도록 기존의 텍스트 기반의 검색과 시각 정보 기반의 검색을 병합하여 수행할 수 있는 웹 이미지 검색 시스템을 설계하고 구현한다. 제안한 웹 이미지 검색 시스템은 웹 이미지 수집 및 검색정보 추출 도구. 검색 서버. 그리고 검색 클라이언트로 구성된다. 웹 이미지 수집 및 검색 정보 추출 도구는 웹에서 이미지를 수집하여 이미지가 속해있는 웹 문서 구조를 이용하여 적절한 키워드를 선택하며 시각 정보 기반의 검색을 지원하기 위해 MPEG-7 시각 정보 기술자(1)를 추출한다. 빠른 검색을 위해 추출된 텍스트 정보는 상용 데이터베이스에 저장되며 MPEG-7 시각 정보 기술자는 고차원 데이터 색인 방법인 HBI (Hierarchical Bitmap Index)(2)를 사용하여 색인 정보를 만들어 사용한다. 검색 클라이언트는 사용자가 각 검색 요소에 가중치를 부여하여 검색 할 수 있도록 하며 원하는 검색 결과를 얻을 때까지 반복하여 검색할 수 있는 연관 피드백 과정도 포함한다.
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상황인식 시스템에 포함되는 멀티 모달 센서의 활용과 장기간 축적된 센서정보(long-term value)를 상황정보로 어떻게 이용할 것인지에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 상황인식 시스템은 센서가 교체, 추가 및 제거되는 것과 관계없이 상황인식 모델의 재사용이 가능해야 하며, 센서정보와 상황정보는 프로세스 실행에 활용될 수 있어야 한다. 따라서, 본 논문에서는 센서정보와 상황정보를 노드로 구성하여 이들의 상호작용에 의해 프로세스의 실행을 결정하는 베이지안 네트워크로 표현된 상황인식 모델을 제안한다. 이 모델은 시스템의 역할이나 시스템을 구성한 의도가 센서의 교체나 추가, 제거에 관계없이 유지되는 점을 이용하여 이들간의 관계를 베이지안 네트워크로 나타낸다. 그리고 실험적으로 구현된 위치 기반 영상 감시 시스템에 적용하여 해당 모델의 유효성을 확인한다.
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홈 PC에 저장된 미디어 콘텐츠 파일을 다양한 용도로 활용하기 위한 사용자의 관심이 커짐에 따라, 홈 PC의 콘텐츠 활용에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 하지만 원격에서 홈 PC의 콘텐츠에 직접 접근하여 실시간으로 파일을 검색하고 재생하는 방법에 대해서는 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 콘텐츠 관리 및 홈 데이터베이스를 포함하는 미디어 라이브러리, 그리고 미디어 라이브러리에게 명령을 주고받으며 원격 콘텐츠를 재생하는 미디어 브라우저로 이루어진 홈-모바일 콘텐츠 공유 시스템을 제안하고 설계 및 구현한다.
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원격 실험 및 영상회의가 제공되는 협업 환경 구성에 있어 고려되어야 할 사항은 참여자들 간의 고가의 실험 장비와 실험 결과를 공유하고 실험 결과를 토대로 온라인상에서 토의할 수 있는 환경 제공에 있다. 특히 연구자간의 원격회의와 결과 파일 공유는 불충분한 실험장비들을 공동 활용하여 실험 수행에 필요한 비용 및 원격지에서의 실험 수행을 위한 시간 소요의 절감 효과가 크다. 이 논문에서는 그리드상에 원격실험을 요청하고 그 결과를 연구자간에 협업 환경을 지원하는 방법을 제시하였다. 또한 프로토타입 설계를 통해 실제 가능성을 고려하였다.
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최근 들어서 생물학, 건설, 토목, 의학, 화학, 항공 등 다양한 과학 분야에서 효율적인 공동 연구를 돕기 위해서 그리드 기반 데이터 통합을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 각 분야에서 사용하는 이질적인 형식의 데이터를 원활히 통합하는 것은 매우 어려운 문제이다. 이러한 측면에서, XML은 이질적인 시스템 간 데이터 공유의 수단으로서 광범위하게 사용되고 있으나, 데이터를 의미적으로 통합하는데 에는 한계가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서, 본 논문에서는 그리드 환경에서 XML Schema 에 기반을 둔 이질적인 데이터 소스들을 의미적으로 통합하고 검색하는 방법으로서 RDF/RDFS 기반의 온톨리지 매핑을 통한 통합 검색 방안을 제안한다. 우리가 제안하는 방법은 특히 데이터를 XML Schema를 이용해서 표현하기 때문에 원래 데이터소스에 대한 수정 없이도, XML Schema 기반의 구조적 검색뿐 아니라, 온톨로지 기반의 의미적인 데이터 통합 및 검색을 가능하게 한다. 우리는 이 방법을 토목 분야의 시스템에 적용하여 검증하였다.
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본 논문에서는 임베디드 리눅스와 그에 따른 통합 개발 환경인 QpusME/Esto에서 제공하는 전력소모량 분석도구를 이용하여 H.264 디코더의 함수별 전력 소모량을 측정하여 공개함으로써 향후 연구에 기반 정보로 사용하도록 한다. 또한 이를 이용하여 MacroBlock 디코딩시, 전력을 줄일 수 있는 다양한 방법 중 하나의 예를 제시하고 그 실험 결과를 제시한다.
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Web technologies are gaining increased importance in automation and control systems. However, the choice of Web technologies depends on the use cases in the application environment. In industrial systems, the data can be got not only from many different field systems and devices but also from different OPC (OLE for Process Control) Servers. Current OPC Client might be able to read simple data from OPC Server, but there are some problems to get structured data and to exchange structured information between collaborating applications. Therefore, OPC Foundation has defined interfaces to OPC XML-DA (OPC XML Data Access) and OPC Complex Data that aim to solve those problems. The OPC XML-DA can facilitate the exchange of plant data across the internet, and upwards into the enterprise domain. In addition, the OPC Complex Data will extend the OPC DA specification to allow the OPC Client to read and decode any type of data from measurement and control systems on the plant floor. This paper will describe the concept of OPC XML-DA and OPC Complex Data. And then it proposes a mechanism to implement the OPC Complex Data into OPC XML-DA Server. Additionally, the paper also discusses the security aspects.
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무선 센서 네트워크는 수백 혹은 수천 개의 무선 센서 노드들로 이루어지고 센서 노드의 플랫폼은 비용 효율성 때문에 매우 제한적인 메모리 공간을 지닌다. 이러한 센서 노드들은 자연의 정보를 수집하고, 이웃 노드들끼리 통신하며, 정보를 가공하여 사용자에게 실시간으로 전달하는 기능을 담당한다. 따라서 무선 센서 네트워크를 위한 센서 운영체제는 공간 효율적이고 다수의 작업들을 실시간으로 처리할 수 있는 멀티 쓰레드 기법이 필요하다. 본 논문에서는 공간 제약적인 센서 운영체제를 위한 스택리스 쓰레드 기법을 제안한다. 제안한 기법을 사용하면, 기존의 스택기반 쓰레드를 사용하는 것보다 메모리 공간의 사용량을 절감지킬 수 있다. 본 논문의 비교 실험 결과를 통하여, 제안한 기법을 사용하는 것이 기존의 방법보다 메모리 사용량을 상당히 줄일 수 있음을 보인다.
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최근 본격적인 지상파 디지털 방송 서비스가 급속히 확산되면서 케이블 TV와 지상파 TV에 공통으로 사용되는 셋탑박스(settop-box)개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한 이러한 셋탑박스를 검증할 수 있는 검증 어플리케이션의 필요성이 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 지상파 TV와 케이블 TV에 공용으로 사용되는 디지털 셋탑박스(settop-box)가 ACAP과 OCAP 미들웨어 표준에 따라 개발되었는지 여부를 검증할 수 있는 어플리케이션을 설계하고 구현한다. 이 검증 어플리케이션은 ACAP과 OCAP 표준에 명시된 자바 API를 셋탑박스에서 제공하는지 여부와 올바른 필수 기능의 구현 여부를 검증할 수 있다. 그리고 실험을 통하여 본 논문에서 구현한 검증 어플리케이션을 사용하면 OCAP 표준의 경우 99%, ACAP표준의 경우 95%를 검증할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
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그리드 시스템은 지리적으로 분산된 컴퓨팅 자원들을 네트워크로 연동하여 공유할 수 있도록 하는 통신 서비스의 일종이라 할 수 있으며, 향후 그리드 미들웨어를 통한 다수의 응용 그리드들이 구축될 것으로 예상된다. 본 논문에서는 우선순위가 높은 작업은 예약이 가능한 작업 큐(Job Queue)로 분배하고 우선순위가 낮은 작업은 백필이 가능한 백필 큐(Backfill Queue)로 할당시키면서, 백필 효율성을 증대시킬 뿐만 아니라 전체 그리드 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 혼합 백필 스케줄링 기법을 제안한다.
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고화질의 VoD 서비스를 위한 차세대 인터넷 서버는 디스크 컨트룰러, 네트워크 어댑터와 메모리를 하나의 하드웨어에 집적한 네트워크 스토리지 카드를 기본으로 리눅스 환경에서 개발되었다. 본 시스템에서 제공하는 입출력 경로를 리눅스에서 사용되고 있는 EXT3 파일시스템과 호환이 되도록 설계하고 구현하였다. 본 파일시스템은 기존의 EXT3 파일시스템의 기능을 그대로 사용하면서 대용량의 고화질 멀티미디어 데이터를 고속으로 처리하고, 시스템의 자원을 최소로 사용하면서 VoD 서비스에서 요구하는 데이터 입출력 처리 성능을 제공한다. 본 논문에서는 차세대 인터넷 서버 환경에서 개발된 멀티미디어 파일시스템의 설계, 구현 내용과 성능을 기술한다.
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개인용 컴퓨터의 급속한 보급으로 인해, 1인 1PC 시대에서 한사람이 2대 이상의 PC를 사용하는 시대로 변화하고 있다. 요즘에 많은 컴퓨터 사용자들은 여러 대의 컴퓨터를 사용하여 업무를 수행하고 있다. 본 논문에서는 이와 같은 사용자에게 편리한 작업 환경을 제공하고, 이를 통해 생산성 증가시키기 위해서 네트워크로 연결된 2대 이상의 PC 입력 컨트롤러(키보드, 마우스)를 통합하는 시스템을 설계 및 구현하였다. 본 논문에서 개발할 시스템은 기존 소프트웨어 혹은 KVM에서 제공하지 못하는 두 시스템간의 Clip board 및 파일의 공유 기능을 제공하여 사용자로 하여금 1대의 PC를 사용하는 것과 같은 작업 환경을 제공한다.
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모바일 기기의 성능 향상과 콘텐츠의 고품질화로 인하여 배터리 기반의 대용량 디스크 저장장치를 사용하는 모바일 임베디드 기기의 전력관리 기법이 중요한 문제가 되었다. 디스크 전력관리에 있어 prefetching을 사용하는 전력관리는 매우 유용한 방법이다. 본 논문에서는 디스크 드라이브의 전력관리를 위하여 멀티미디어 환경에서 최적의 Linux Kernel Prefetching 값을 제시한다. 이를 위하여 Prefetching이 인터랙티브 응용보다 멀티미디어 응용에서 효과적임을 보인다. 그리고 disk power state의 특성을 고려하여 모델링을 통하여 prefetching의 효용성을 평가하고 최적의 prefetching 값을 제시하며 실험을 통하여 이를 증명한다.
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현재 홈 게이트웨이의 환경에서 이 기종간의 연결 및 제어를 하기 위해서는 기존의 분산서비스 환경과는 다른 몇 가지 특성들이 고려되어야 한다. 이들 특성들은 (1)기기간의 서로 다른 통신 프로토콜로의 연결, (2)서비스가 동적으로 설치되는 컴포넌트 환경. (3)인증을 통한 웹 접근 및 효과적인 서비스 인터페이스 구성이다. 여기에서 개별적으로 존재했던 가진기기들을 디지털화하고 서로 간에 쉽게 연결할 수 있는 미들웨어인 UPnP와 Jini등 다양한 기술들이 생겨났다. 이를 통해 분산시스템을 하나로 연결 지원하는 홈 네트워크의 기술을 바탕으로 사이비 홈이라는 개념이 생겼다. 본 논문은 현재 표준화 가능성이 가장 높은 OSGi 기반하의 UPnP 서비스를 이용한 전자액자 서비스를 설계 및 구현하여 홈 네트워크 표준화의 효용성을 보이고자 한다.
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임베디드 시스템은 특정 임무를 수행하도록 설계된 전용 컴퓨팅 시스템으로 그 용도에 따라 다양한 하드웨어 구성요소를 가지며, 그 쓰임새에 따라 특정 하드웨어 중심으로 시스템을 구현할 수 있다. 이런 하드웨어 시스템의 자원을 효율적으로 관리하기 위해서는 그 시스템에서 요구하는 기능을 만족시키는 특정 운영체제가 필요하다. 본 논문에서는 적은 크기의 메모리에 실시간 운영체제와 파일시스템, 애플리케이션이 모두 탑재되어야 하는 Audio Player 시스템을 위한 경량 실시간 운영체제를 설계 및 구현하였다.
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실시간 운영체제 GUI 에서 가장 중점적인 것은 임베디드 시스템상에서 중요한 자원 중 하나인 메모리의 효율적인 관리이다. 특히 파일시스템이 없는 임베디드 시스템의 경우 GUI 를 사용하게 되면 폰트 이미지(Font Image)와 그림파일 등이 메모리상에 존재하여야 하기 때문에 메모리를 많이 차지하게 된다. 본 논문에서는 실시간 운영체제
$UbiFOS^{TM}$ 에서 파일시스템 모듈을 제거하고 GUI 를 설계 및 구현하였고 특히 폰트 이미지와 그림파일을 처리하는 방법과 폰트 이미지를 위한 메모리를 절약할 수 있는 메커니즘을 제안하였다. -
대용량 데이터 처리를 위한 SAN(Storago Area Network)는 각 호스트마다 두 대의 HBA(Host Bus Adapter)사용 하며, 한대는 Active로서 활동을 하고 다른 한대는 Active가 동작하지 않을 때를 대비하여 Standby로 사용된다. 현재 리눅스 커널에선 두 대의 HBA를 동시에 사용하여 효율성을 극대화하기 위한 멀티패스를 지원하고 있다. 데이터의 패스는 라운드 로빈 방식에 의해 수행되며 단순히 패스를 돌아가며 선택하는 방식을 사용한다. 라운드 로빈 방식의 패스 셀렉터는 워크로드의 양이 일정하지 못할 경우에는 좋지 않은 성능을 보인다. 본 논문은 워크로드의 양이 일정하지 않을 경우에도 동일한 성능을 낼 수 있는 패스 셀렉터를 제안한다.
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본 논문에서는 전력 누수를 줄이기 위하여 가정용 정보 가전 기기를 자동으로 제어 할 수 있는 시스템과 외부에서도 외부인의 출입과 화재 등을 확인할 수 있는 모니터링 시스템을 구현하였다. 무선 근거리 통신을 지원하는 zigbee를 이용하여 조도를 체크함으로써 알맞은 밝기를 유지할 수 있도록 전등을 자동으로 제어하고 인터넷을 이용하여 현재의 집안 곳곳을 볼 수 있도록 하여 언제든지 모니터링 할 수 있다.
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기존에 사용되고 있는 XML 파싱 모델에는 Object 모델과 Push 모델이 있다. Object 모델은 문서내의 컨텐츠를 트리 구조로 변화하기 때문에 메모리의 사용이 않아지고 Push 모델의 경우 문서 내의 컨텐츠를 이벤트 처리하는 각각의 메서드를 이용함으로써 이벤트 처리의 지연 및 지연을 위한 메모리를 추가로 사용하는 등의 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 Pull 모델이 등장했으나 DTD를 지원하지 않음으로서 XML 문서의 유효성을 검증할 방법이 없으며 파서의 기능이 미약하다. 본 논문에서는 Visitor 패턴을 이용하여 기존의 Pull 파서들이 가지지 못하던 XML 문서의 유효성 검증문제를 해결하고, 파서에 부가적인 기능을 하는 모듈을 추가하여 Interpreter시스템으로 확장 가능한 파서를 생성해 주는 XML Pull Parser Generator를 제안한다.
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임베디드 시스템은 용도에 따라서 다양한 기능을 수행하도록 설계된 전용 컴퓨팅 시스템인데, 임베디드 시스템 중 최근 등장한 많은 포터블기기에서 중요시되는 하드웨어 자원이 저장장치이다. 따라서 임베디드 환경에서 저장장치를 관리하기 위한 파일 시스템은 필수 요구 조건이 되고 있다. 파일 시스템은 프로그래머가 시스템 내부의 저장장치에 효율적인 접근을 할 수 있도록 해주는데, 적은 크기의 SRAM 메모리를 사용하는 Audio Player에는 경량의 파일 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 Audio player 시스템을 위한 경량 파일 시스템을 설계 및 구현하였다.
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최근 수년간 클라이언트 모델에서 발생하는 문제인 서버 병목 현상, Dos공격, 그리고 시스템의 확장성에 따른 비용 증가 등의 문제를 해결하는 방법으로 P2P 방식이 활발히 연구되고 있으며, 그 중 사용자간 파일 공유하는 분야에 적용된 P2P가 가장 널리 알려져 있다. 본 논문에서는 플랫폼에 독립적이고, 네트워크 디바이스에 독립적인 환경을 지원하는 JXTA 네트워크 환경에서 분산된 자원의 효율적인 검색을 하는 DHT(Distributed Hash Table) 알고리즘을 제안하고자 한다.
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유비쿼터스 시대의 도래와 이동통신 기술의 발달로 인해 VOD 기술의 응용분야 또한 점차 무선 환경으로 확대되어 가고 있다. 이에 따라 브로드캐스트 기법을 통한 VOD 서비스의 중요성 또한 점차 중요해지는 추세다. 하지만 기존의 개발된 브로드캐스트 기법은 알고리즘이 복잡하기 때문에 자원이 부족한 무선 네트워크 환경에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무선 환경에 적용 가능한 새로운 브로드캐스트 채널분할 기법을 제안한다.
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산업현장에서 로봇의 사용이 크게 늘게 됨으로서 로봇의 배치와 움직임의 조정을 효율적으로 하는 것이 중요해 졌다. 이를 위해 가상의 공간에서 시뮬레이션 하는 오프라인 프로그래밍이 사용되고 있다. 본 논문에서는 오프라인 프로그래밍 기반의 시뮬레이션 엔진을 설계, 구현하였다. 복수의 로봇 시뮬레이션이 정적/동적인 상황에서 이루어 질 수 있도록 이벤트/사이클 혼합 방식을 사용하였다.
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임베디드 시스템이 점점 다기능화 고기능화 됨에 따라 구현과정도 복잡해지고 있으며, 빠른 제품 주기등의 영업적인 이유로 개발 기간을 단축하려는 요구는 증대되고 있다. 특히 SoC 분야는 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 개발하기 때문에 두 부분이 동시에 정상 동작하는지의 검증이 어렵다. 이러한 문제들을 해결하기 위해, 다양한 시스템에 적용 가능한 플랫폼을 제안하고, 이 플랫폼을 기본 골격으로 사용하는 플랫폼 기반 개발 방법이 등장하게 되었다. 이 방법은 개발 과정에서 플랫폼 모듈을 재사용하기 때문에 안전성을 확보할 수 있고, 많은 자동화를 이룰 수 있어 개발 시간을 단축할 수 있다. 본 논문에서는 이 플랫폼 기반 개발 방법을 프로토타이핑 과정에 적용한 프로토타이핑 미들웨어를 제안한다. 이 미들웨어를 통해, 구현된 하드웨어의 정상 동적 여부를 빠르게 확인할 수 있고, 프로토타이핑 과정을 마치고 최종 소프트웨어를 작성할 때에도 참고가 될 수 있다. 또한 설정 부분은 미들웨어 사용자의 편의를 위해 XML을 이용해 사용자가 직관적으로 알 수 있게 하였고, 사용자 작성 모듈은 미들웨어에서 정해진 인터페이스를 통해 미들웨어의 재 컴파일 없이, 사용자 모듈만 컴파일하면 동작하는 특징을 갖는다. 그리고 이 미들웨어를 도어락 제어 시스템에 적용하여 편의성을 평가한다.
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앞으로 있을 유비쿼터스 환경을 위해 Situation Aware 기반의 RFID 시스템의 다양한 응용사례로 비정상행동 예측 시스템을 제안하였고, 이렇게 제안된 SA-RFID 시스템을 바탕으로 비정상 행동 예측 시스템을 시나리오 별 모델로 분류하여 각 모델별 동작 메커니즘과 세부 고려사항등을 제안한다. 또한 이러한 각각의 모델들의 프로토타입 테스팅을 통해 모델들의 중첩으로 이루어진 전체 시스템을 모델별 평가를 통한 신뢰도의 합으로 검증 하고자 한다.
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요즘 들어 그리드 컴퓨팅 환경에서 실시간으로 지역적으로 분산된 기기, 실험 장비, 데이터 베이스, 인적 자원에 접근해야 되는 필요성이 강조되고 있다. 그러나 현실에서 제어되지 않는 분산환경에 실시간 모델을 구현하는 것과 실시간 시스템으로부터 외부시스템으로 통신하는 인터페이스를 정의하기 매우 힘들다. 아래 논문에서 그리드 환경 위에 쉽게 사용할 수 있는 TMO 기반의 실시간 제어를 할 수 있는 모델을 제안하고자 한다. 이 제안된 모델을 사용해서 이런 TMO 기반의 원경제어 시스템을 설계하고 개발함으로써 공학 기계 장비나 우주항공 실험 등 실제적인 장비에 사용하려고 한다.
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본 연구실에서는 URC 로봇의 응용 소프트웨어를 위한 표준 시스템 소프트웨어 구조로 RSCA를 개발하였다. RSCA는 로봇 응용 소프트웨어에게 표준화된 운영 환경을 제공하고, 이들의 개발을 용이하게 하는 프레임워크도 제공한다. 하지만 RSCA 분산 미들웨어인 CORBA ORB들과 RSCA 코어프레임워크는 동적인 재구성성에 대한 지원이 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 RSCA 로봇 응용 컴포넌트의 이동성에 대한 제약들을 살펴보고, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 RSCA를 확장 구현한 설계를 소개한다. 본 실험적 연구를 통해, 로봇 응용 설계자들은 컴포넌트 이동성에 대한 구현의 어려움을 없앨 수 있고, 로봇 응용의 성능을 향상시킬 수 있다.
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Robot Software Communication Architecture는 URC 로봇을 위해서 제안된 표준 시스템 소프트웨어 구조이다. RSCA용 응용 프로그램은 다수의 컴포넌트의 결합으로 구성되는데 RSCA의 기반이 된 SCA에서는 컴포넌트를 프로세스고 실행할 것인지 쓰레드로 실행할 것인지에 대해서 명확하게 정의하고 있지 않다. 만약 각각의 컴포넌트의 특성을 고려하여 어떻게 실행할 깃인지에 대한 부가적인 정보를 기술하고 이 정보에 따라서 컴포넌트를 실행하게 된다면, 보다 효율적으로 응용 프로그램을 실행할 수 있게 된다. 본 논문에서는 RSCA를 확장하여 컴포넌트의 실행에 대한 정보를 기술하는 방법 및 기술된 정보에 따라서 컴포넌트를 실행하기 위한 방법을 제시한다.
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루프버퍼는 루프의 부하를 줄이기 위해 일반적으로 사용되고 있는 구조이다. 본 논문은 EISC 내장형 프로세서의 에너지 소모를 줄이기 위하여 변형된 루프버퍼를 제안한다. 제안하는 루프버퍼는 EISC 프로세서가 갖는 특수 명령어의 수행 횟수를 감소시켜, 주요 에너지 소모원인 메모리 접근을 추가로 감소시킨다. 시뮬레이션 결과, 제안하는 루프버퍼는 설계한 프로세서의 수행시간을
$5%{\sim}13.6%$ 감소시키며, 메모리 접근횟수를$14.9{\sim}37.8%$ 감소시키는 것을 관찰하였다. 변형된 루프버퍼는$0.18{\mu}m$ , 1.8V 공정 표준 셀 라이브러리를 사용하여 악 2792 개의 등가 게이트에 해당하는 면적에서 구현할 수 있다. -
본 논문에서는 다양한 캐리 전달 방식(carry propagation scheme)이 단일 가산기 설계를 위하여 복합적으로 사용되는 가산기 구조물 제안하며. 이를 통하여 보다 향상된 delay-area trade-off 점들을 갖는 설계공간을 생성한다. 제안된 구조의 가산기는 각기 다른 캐리전달 방식의 하부 가산기 블록들을 캐리 입/출력 신호를 선형으로 연결한 구조이며, 기존의 단일 캐리전달 방식의 가산기와 달리, 다양한 delay-area trade-off 특성을 갖는 여러 종류의 캐리전달 방식을 비트 수준에서 조합하여 사용함으로써 보다 섬세한 delay-area 설계공간을 생성해낼 수 있다. 그러나, 제안된 가산기 구조의 설계공간은 다양한 캐리전달 방식이 비트 수준에서 할당되므로, 할당가능한 설계 조합은 설계하고자 하는 가산기의 비트 폭과 고려하는 캐리전달 방식의 수에 비례하여 폭발적으로 증가하게 된다. 따라서, 제안된 가산기의 효율적이며, 자동화된 설계공간 탐색 방범이 요구된다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 정수 선형 프로그래밍 (Integer Linear Programming, ILP) 방법을 이용하여 제안한 가산기의 최적화 문제를 형식화함으로써 효과적인 설계공간의 탐색 방법을 제안하였다.
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유비쿼터스 컴퓨팅은 사물에 컴퓨터 기능이 내장되어 언제, 어디에서나, 어느 장치로도 편리하게 주변 환경으로부터 서비스를 사용할 수 있게 하는 정보기술의 패러다임이다. 이를 위해선 상황인지가 전제되어야 하는데 여기서 상황인지라 함은 시스템의 다양한 센서 정보를 바탕으로 스스로 상황(Context)을 인지하는 것으로서, 그 정의에 있어서, 아직 논란이 많으나 지능형 서비스를 위한 중요한 개념이다. 본 논문에서는 센서로부터 바로 생성된 Raw Context 정보를 Low-Level Context라고 하고 이를 복합(Fusion)하여 이미 알려진 High-Level Context로 분류하는 논리적 연산을 추론에 기반한 상황인지로서 정의한다. 이때 센서 정보를 통해 특정한 상황정보를 추론하기 위한 모델을 설계하여 상황인지 미들웨어에 적용시켜 보고 그에 따른 효율적인 구조를 기술한다.
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현재 사용되고 있는 운영체제들은 그들의 기능을 확장하거나 교체하기 위해서 kernel extension을 사용해 왔다. 일반적으로 이러한 kernel extension들은 커널과 같은 주소공간에서 실행하기 때문에, 그것에서 발생하는 오류(fault)로 인해 전체 시스템이 망가지는 결과를 초래할 위험이 있다. 그래서 kernel extension의 안전한 실행에 관한 연구들은 kernel extension에서 발생한 오류를 전체 시스템으로부터 고립시키는 것이 주목적이었다. 하지만 이러한 방법들은 kernel extension의 어셈블리어로 된 코드를 분석하거나 사용하고 있는 커널의 소스 코드를 수정을 필요로 한다. 본 논문은 Sentry라는 kernel extension을 감시하기 위한 인터포지션 서비스를 제안한다. Sentry를 사용하기 위해서 별도의 커널 코드를 수정할 필요도 없으며, 이미 사용하고 있는 리눅스와 호환될 수 있는 특징을 지니고 있다. 그리고 kernel extension의 소스코드 및 어셈블리 코드에 대한 분석 없이 바이너리 파일을 직접 수정하여 kernel extension을 모니터링 할 수 있도록 한다. 게다가 Sentry는 재구성이 가능하기 때문에 얼마든지 kernel extension에 대한 보호정책을 동적으로 바꿀 수 있다.
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동적 전력 관리 기법을 활용한 프로세서의 등장은 고성능 임베디드 장치들의 저전력 설계에 있어서 큰 영향을 주고 있다 특히, XSCALE과 같은 고성능 프로세서의 소비전력은 동작 클럭의 속도와 비례하여 빠르게 증가하고 있으며, 이를 극복하기 위한 다양한 기법이 제시되었다. 동적 전력 관리 기법은 크게 1) 동적 전압 관리 기법과 동적 프리퀀시 관리 기법으로 구분된다. 동적 프리퀀시 관리 기법을 사용한 프로세서는 필요에 따라 프로세서의 동작 클럭 속도를 변경한다. 이는 전체적인 프로세서 성능의 저하를 수반하게 된다 특히, 주변 장치들의 전력 관리가 동시에 이루어지지 않을 경우에는 시스템의 전체적인 성능에 큰 영향을 끼치게 된다. I/O 장치의 인터럽트는 CPU의 현재 실행을 잠시 멈추고, 인터럽트 처리를 우선적으로 수행하도록 한다. 따라서 CPU가 처리할 수 있는 양보다 많은 인터럽트 발생은 인터럽트 처리 이후에 실제 응용 프로그램들이 동작할 시간을 줄이게 되어 CPU는 살아있으나, 인터럽트 이외의 실제 프로세스 실행을 진행할 수 없는 라이브륵(livelock) 현상이 발생한다. 동적 프리퀀시 스케일링을 사용하는 경우, 프로세서의 동작 속도 저하로 인한 livelock 현상이 발생할 수 있으며 이를 막기 위하여, 인터럽트 처리를 제한하는 기법을 제시한다.
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무선 센서 네트워크의 사용분야가 넓어짐에 따라 다양한 종류의 플랫폼을 지원하고 센서 노드의 제한된 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 관리하는 센서 운영체제들에 대한 연구가 활발하게 진행되었다. 본 논문에서는 기존의 운영체제들의 특징과 장단점을 분석해 보고, 태스크 관리와 메모리 관리 측면에서 성능 평가를 수행했다. 이러한 정보를 바탕으로 더욱 효율적인 시스템 설계를 위한 대안을 제시한다.
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최근 들어 인터넷, 인트라넷을 통해 양질의 동영상 데이터를 네트워크 상으로 실시간 또는 사용자의 요구에 따라 전승해 주는 스트리밍 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 아울러, 유비쿼터스 환경의 도래와 함께 센싱을 통한 다양한 멀티미디어 서비스의 확장이 이루어지고 있으며, 유/무선 환경에서 사용자의 콘텐트에 대한 요구를 끊김 없이/연속 이동을 통해 볼 수 있는 사용자 맞춤형 서비스가 필요로 되고 있다. 이에 본 논문에서는 센서기기를 연동해서 사용자를 인식하고 양질의 동영상을 사용자의 요구 시점에 이동성을 보장하면서 사용자의 다양한 단말 조건을 인식하여 멀티미디어 서비스를 제공하는 내용을 담고 있다.
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무선 센서 네트워크에서는 센서로부터 유입되는 데이터의 정확성을 위하여, 결함이 발생한 센서 노드의 자가 치유는 필수적이다. 이를 위해, 롤백 기술을 사용하기 위한 글로벌 체크포인트 프로토콜들이 제시되었지만, 각각의 프로토콜은 메모리 효율과 성능에 있어서 상충 관계가 존재한다. 따라서, 본 논문은 성능 위주 글로벌 체크포인트 프로토콜의 메모리 효율을 개선하기 위해서, 플랫폼 기반의 주소 로그 기반 구조(Address Log Based Architecture, ALBA)를 제시한다. 이 구조는 롤백 동작에 필요한 메모리의 양을 줄이기 위해 간접 메모리 접근 방식과 원격 접근 방식을 지원한다.
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기존의 멀티미디어 통신 프로토콜은 무선 네트워크 환경에서의 많은 오류에 대한 고려를 하지 않기 때문에 데이터의 손실이 커지고 신뢰성이 보장하기 위한 방법의 사용으로 인해 오버헤드가 커지는 문제가 있다. 3G-324M 프로토콜은 이러한 무선 네트워크 환경에서 멀티미디어 통신 시 사용되는 프로토콜이다. 하지만 오류 발생이 기변적으로 변하는 상황에 대해서 적절칩 대처하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서는 기존의 3G-324M 프로토콜을 확장하여, 무선 네트워크라는 오류 발생이 많은 상황에서 이러한 단점을 적절히 대처할 수 있는 프로토콜 설계 요소 및 그와 관련된 구현 방법에 관해 논한다. 제안한 방법을 검증하기 위해 프로토콜에 수신된 데이터의 오류를 예측하는 모듈을 추가해 오류 발생 정도를 예측하고 송신하는 데이터를 이러한 상황에 적절하게 대처해 송신할 수 있도록 하였고 그에 따른 테스트 결과를 살펴본다.
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위치정보는 최근 모바일 장치 및 그 어플리케이션의 발달에 따라 괴다란 논점이 되고 있다. 위치정보는 매우 개인적인 특성을 갖는 점에서 암호화 과정이 필수적이다. 하지만 이러한 암호화 작업은 일정한 시간을 소요하는 작업이다. 이는 현재 무선 데이터 전송 속도 및 모바일 장치의 프로세스 능력을 감안할 때 시스템에 있어 무시할 수 없는 성능 저하를 가져오게 된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 모바일 장치의 성능 저하를 최소화 할 수 있는 동적 암호화 메커니즘을 설계하였다. 이를 통해 시스템의 성능과 보안 수준간의 적절한 균형을 유지하여 시스템 최적화에 기여한다.
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실시간 운영체제를 탑재한 임베디드 시스템(Embedded System)은 특성상 다른 시스템에 비해 상대적으로 저 용량의 메모리를 지닌다. 따라서 제한된 메모리를 효율적으로 사용할 수 있는 기법이 적용될 필요가 있다. 외부 단편화(External Fragmentation)로 생긴 메모리 공간을 재조정하는 기법도 효율적인 메모리 사용을 위한 방안이며, 본 논문에서는 실시간 운영체제에서 가용한 메모리를 효율적으로 활용할 수 있는 메모리 압축(Memory Compaction) 기법에 대해서 설계 및 구현하였다.
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최근 임베디드 디바이스에 여러 가지 장점을 제공하는 자바기술과 네트워크 기능은 필수적인 요소가 되었다. 임베디드 디바이스에 적용되는 자바기술은 대부분 J2ME 이며 J2ME에서는 KVM 과 GUI, 네트워크 API등을 명세하고 있다. 이 중 GUI와 네트워크 부분은 구현 시 시스템에 의존적인 부분을 따로 구현해야 하는데, 이는 native 함수로 구현할 수 있다. 본 논문에서는 자바 스펙(J2ME)에서 정의된 네트워크 API 의 기능들을 분석하여 임베디드 시스템에 적합한 네트워크 API 의 native 함수를 구현하였다.
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최근 PDA, PMP, 핸드폰 등 휴대용 임베디드 기기의 사용이 증가되고 기능이 점점 다양해지며, 고성능을 추구하게 됨으로써 전력 소모 역시 증가하게 되었다. 휴대용 임베디드 기기는 대부분 배터리를 기반으로 동작하므로 에너지원이 제한적이어서 한정된 에너지원을 효율적으로 사용하는 전력관리 기법에 대한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 시스템 사용시간의 연장을 위해 시스템의 성능 저하를 최소화하면서 소모되는 전력을 최소화하기 위한 여러 방법들이 제시되었으나, 기존의 방법들은 각각의 방전 패턴에 따라서 사용시간이 달라지는 배터리의 특성을 고려하지 않고 주로 시스템의 평균 전력 소비 감소만을 목적으로 한다. 이에 본 논문에서는 배터리의 방전 특성을 고려하여 휴대용 임베디드 기기에서 배터리의 사용시간을 연장할 수 있도록 MicroC/OS-II 운영체제에서의 순간 최대전력 분산 기법을 제안한다.
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반도체 공정의 발달로 인해 하나의 칩에 많은 양의 소자를 넣는 것이 가능해지면서 상대적으로 넓어진 공간에서 캐시 메모리가 차지하는 공간의 비중이 증가하고 있다. 상대적으로 비중이 커진 캐시 메모리는 CPU가 소모하는 전력의 50%에 상당하는 전력을 소모하는 등 시스템의 성능뿐만 아니라 전력 소모에도 큰 영향을 주고 있다. 현재 시스템 성능 향상과 전력 소모 절감을 위하여 캐시 메모리의 논리적 구조를 개선하기 위한 많은 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 다양한 용도로 사용되는 범용 시스템이 아닌 특정 응용분야에 최적화되어 사용되는 소규모 임베디드 시스템에 적합한 직접사상캐시를 위한 재구성 가능한 백업캐시를 제안하려고 한다. 제안하는 백업 캐시는 특정 레지스터 값을 이용해서 백업캐시를 재구성 가능하게 하여 응용분야에 따라 직접사상캐시의 성능 향상과 전력소모를 절감하도록 하여 시스템의 성능향상과 전력소모를 절감시키는 역할을 할 것이다.
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임베디드 장치나 모바일 같은 기기들은 자바 환경을 적용하기 위해 SUN사의 CLDC(Connected Limited Device Configuration)에서 정의하고 있는 KVM(K Virtual Machine)을 탑재하여 사용하게 된다. 자바의 GUI를 제공하기 위해서 CLDC는 MIDP(Mobile Information Device Profile)에서 명세하고 있는 GUI 표준 API를 사용하게 되는데, 이는 운영체제의 네이티브(Native) 함수와의 상호 연동에 의해 동작한다. 이에 본 논문에서는 실시간 운영체제인
$UbiFOS^{TM}$ 기반의 KVM GUI를 구현하는데 있어 그래픽 윈도우 시스템과 GUI API와의 상호 동작을 위한 네이티브 함수와 이벤트 처리에 대해 설계 및 구현한 내용을 기술한다. -
내장형 시스템은 우리들의 생활에 커다란 변화를 가져왔으며, 많은 적용분야와 다양한 기능을 갖추고 있어서 일상 생활에 널리 사용되고 있다. 문제는 이러한 기기들이 마이크로 컨트롤러에 가해지는 전기적 잡음과 전자기 방해가 많은 환경에서 사용되어지고 있다는 점이다. 따라서 이러한 환경에서는 시스템의 안정적인 운영을 도울 수 있는 기술중의 하나인 Watchdog Timer(WDT)가 필요하다. 본 논문에서는 WDT를 이용한 시스템 오류제어를 실시간 운영체제인
$UbiFOS^{TM}$ 에 적용하였다. -
자원이 한정적인 시스템을 위해 실시간 운영체제는 자원을 효율적으로 관리해야 한다. 대부분 실시간 운영체제는 효율적인 메모리 관리를 위해 동적으로 메모리를 할당한다. 하지만 동적 메모리의 할당과 해제의 반복은 비연속적인 메모리 공간을 생성하고 이런 비연속적인 메모리의 생성은 단편화와 같은 성능을 저하시키는 요인이 된다. 논문은 실시간 운영체제에서 시간결정성을 높여줄 수 있도록 분산된 프리 메모리 블록을 할당하는 기법을 설계 및 구현하였다.
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정보통신 및 무선 통신기기의 발달과 더불어 원격지에서 환자를 진단하고 치료하는 원격 진료 시스템에 관한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행 중이다. 특히 서로 다른 기관으로부터의 분산된 의료 정보들 간의 통신을 위해서는 데이터를 통할시키는 것이 급선무다. 본 연구는 분산된 이질적인 의료 정보의 효과적인 관리를 위해 통합 메타데이터 카탈로그를 통한 검색 엔진을 설계하는데 중점을 두었다. 이를 통해 각 병원 데이터 형식의 일괄적인 변환 없이도 통찰 검색 환경을 사용할 수 있으며, 향후 시스템 개발에 있어서도 확장성이 용이하다.
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임베디드 리눅스 운영체제는 전형적인 임베디드 시스템 중의 하나인 휴대폰 환경에도 적용될 수 있다. 실제로 최근 휴대폰 제조사들이 휴대폰에 리눅스를 채택하기 시작하면서 리눅스 기반의 운영체제를 탐재한 휴대폰이 다수 개발되어 휴대폰 시장에서 꾸준한 성장 추세를 이어가고 있다. 임베디드 리눅스를 휴대폰 환경에 적용하기 위해서는 몇 가지 기술적인 요구사항들이 고려되어야 하며, 대표적으로 리눅스 시스템 크기에 대한 경량화가 필요하다. 본 논문에서는 임베디드 리눅스를 휴대폰 환경에 적용하기 위한 구체적인 경량화 기법들을 제시하고 각 기법을 휴대폰 리눅스 플랫폼 환경에 적용하여 커널과 루트 파일 시스템 각각의 ROM, RAM 사용량 측면에서 그 효과를 검증해 본다.
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정보가전기기의 발전에 따라 인터넷과 퍼스널 컴퓨터 중심의 정보화는 이제 어느 장소, 어느기기에서나 네트워크와 연결되어 사용자에게 서비스를 제공하는 유비쿼터스 시대로 접어들고 있다. 이러한 정보기기들은 기기에 특성화된 실시간 운영체제를 탑재하고 통신하게 되며, 한정된 자원을 가진 내장형 정보기기들을 위해 경량의 네트워크 스택을 적용해야 할 필요성이 있다. 본 논문에서는 실시간 운영체제상에 내장형 시스템용 경량 네트워크 스택을 설계 및 구현하였다.
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실시간 시스템은 논리적 정확성뿐만 아니라 시간적 정확성을 요구한다. 시간적 정확성을 만족시키기 위해 실시간 시스템의 설계자는 작업들의 스케줄 가능성에 대한 연구를 선행해야만 한다. 그리고 스케줄 가능성 분석을 위해 프로그램들에 대한 실행 시간의 예측이 필요하다. 프로그램 또는 작업들의 실행 시간 예측을 위한 방법으로 측정과 정적 분석이 연구되었다. 측정 및 정적 분석은 비용 및 확장성에 문제점을 지니고 있고 실시간 시스템의 발전을 따라가지 못하여 분석 결과의 정확성 및 신뢰성이 만족스럽지 못한 경우가 발생한다. 본 논문에서는 정적 분석을 단일 실시간 시스템이 아닌 분산 실시간 시스템에 적용할 수 있는 확장된 정적 분석 도구의 개발에 초점을 둔다. 특히, 확장된 정적 분석 도구의 개발을 위해 운영체제에서 발생되는 작업 실행 영향 요소 분석 과정을 설계한다 실시간 시스템에서 시간적 정확성을 만족하기 위해 스케줄링 기법이 가장 중요하고 이러한 스케줄링 기법은 운영체제 영향 요소 분석 대상 중 가장 중용한 요소이다. 이에 따라 스케줄러의 동작 과정의 정적 분석 및 우선 순위에 따른 작업의 큐 대기 시간예측을 통해 원시 프로그램에서 자동적으로 예측된 실행 시간의 정확도와 신뢰도를 높인다.
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모바일 표준 플랫폼 WIPI(Wireless Internet Platform for interoperability)는 모바일 단말기에 탑재되어 응용프로그램을 실행할 수 있는 실행환경을 제공하는 국내 모바일 표준 플랫폼이다. 2002년부터 개발이 시작되어 현재 WIPI 2.0 규격을 탑재한 모바일 단말기가 출시된 상황이다. WIPI 2.0 규격은 PC연결 등의 표준 입출력, 폰카메라, 위치알림 기능, 보안통신 등의 서비스까지 규격화하고 있으며, 차기 버전에서는 휴대폰은 물론 휴대인터넷이나 위성 디지털멀티미디어방송(DMB) 단말기 플랫폼으로의 확장도 모색되는 등 발전가능성이 크다. 그러나 WIPI가 고려되지 않고 설계된 현재의 운영체제상에서 구현된 표준 플랫폼은 설계상 제한이 있으며, 미들웨어의 성격이 강하기 때문에 특정하드웨어와 운영체제에서의 WIPI 지원여부에 따라 응용 분야에 제약이 가해진다. 본 논문에서는 모바일 디바이스를 위한 연구개발을 목적으로 개발된 오픈소스기반 운영체제인 OpenOS의 커널수준에서 WIPI 표준 플랫폼의 HAL(Handset Adaptation Layer)과 WIPI-C 필수 API를 구현하여 성능의 개선과 표준 플랫폼을 위한 운영체제로의 발전 및 활용 가능성을 제시한다.
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유비쿼터스 시대에 진입하면서 시장은 편의성과 휴대성을 점점 요구하고 한 장치에서 다양한 기능들을 수행할 수 있는 "all-in-one" 제품을 지향하고 있다. 특히 mp3player, 동영상 레이어 같은 멀티미디어요소는 모바일 디바이스에서 빠질 수 없는 기능이 되었다. 그러나 디바이스가 다양한 기능을 수행하게 될수록 내부의 하드웨어들은 더 많은 전원을 필요로 하고 있지만, 휴대성이 강조되는 모바일 디바이스에서 전지의 발전 속도가 모바일 디바이스에서 요구되는 전원모델을 충족시키지 못하고 있다. 따라서 전원 관리는 모바일 디바이스의 휴대 시간 증가를 위해서 매우 중요한 사항이 되었다. 본 논문에서는 임베디드환경의 모바일 멀티미디어 플랫폼에서 전력을 통합적으로 관리 할 수 있는 시스템 구현에 대해서 기술한다. 어플리케이션이 요구하는 전력공급 시스템을 설계하고, 이를 응용프로그램에서 제어할 수 있는 통합 소프트웨어인 디바이스 드라이버와 API를 설계하여 현재 산업계에서 요구하는 middle & high range 제품군(Smart Phone/PMP/DMB 등)에 최적화된 전력 관리 솔루션을 제공하고자 한다.
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최근 인터넷 사용의 증가라 네트워크 통신 속도의 향상으로 인하여, 인터넷을 통한 대용량의 데이터의 전송이 활발하게 이용되고 있다. 이로 인하여 공공기판 및 교육기관, 기업 등에서 사용되고 있는 소프트웨어 중 정식적인 라이센스를 구입하지 않고 사용자들이 개인적으로 인터넷을 통해 불법적으로 다운받아 설치하여 사용하는 사례가 급속하게 증가하고 있다. 본 논문에서는 조직에서 효과적으로 소프트웨어 사용량을 파악하고 사용을 통제함으로써 불법소프트웨어의 사용을 줄일 수 있는 방법으로 지능형 에이전트와 네트워크 통제 방식을 연동한 라이센스 통제 기법을 제안한다.
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컴퓨터 연구에 있어서 과거에는 주로 성능 향상을 위한 연구가 진행되었으나, 최근에는 모바일, 유비쿼터스 환경의 도래와 함께 성능에 비례한 전력 소모 문제가 최대의 연구 과제로 대두되고 있다. 전력 소모문제는 컴퓨터 시스템 중 가장 큰 부분을 차지하는 마이크로프로세서를 비롯하여 그래픽 프로세서 메모리, 하드디스크 드라이브를 포함하는 I/O 디바이스, 그리고 메인보드에서 소모되는 누설 전류에 이르기까지 다양한 부문에서 연구되어 지고 있다. 본 논문에서는 각 구성 요소를 모두 포함하는 컴퓨터 시스템에 있어서 전력 소모를 감소하기 위한 주파수 스케일링 방법을 설계 구현하고, 컴퓨터 시스템 레벨에서의 전력 감소 효과를 제시한다.
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인터넷의 급속한 확산과 대량 정보의 이동은 문서의 요약을 더욱 필요로 하고 있다. 본 논문은 비음수 행렬 인수분해로(NMF, non-negative matrix factorization) 얻어진 비음수 의미 가변 행렬(NSVM, non-negative semantic variable matrix)을 이용하여 자동으로 포괄적 문서요약 하는 새로운 방범을 제안하였다. 제안된 방법은 인간의 인식 과정과 유사한 비음수 제약을 사용한다. 이 결과 잠재의미색인에 비해 더욱 의미 있는 문장을 선택하여 문서를 요약할 수 있다. 또한, 비지도 학습에 의한 문서요약으로 사전 전문가에 의한 학습문장이 필요 없으며, 적은 계산비용을 통하여 쉽게 문장을 추출할 수 있는 장점을 갖는다.
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기존 질의기반의 문서요약은 질의와 문서간의 사전 학습으로 요약의 질을 높이거나, 문서의 고유 구조(inherent structure)를 반영하여 요약의 정확도를 높이기 위하여 문서를 그래프로 변환한다. 본 논문은 비음수 행렬 인수분해 (NMF, Non-negative Matrix Factorization)를 이용하여 질의 기반의 문서를 요약하는 새로운 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 질의와 문서간에 사전학습이 필요 없다. 또한 문서를 그래프로 변형시키는 복잡한 처리 없이 NMF에 의해 얻어진 의미 특징(semantic feature)과 의미 변수(semantic variable)로 문서의 고유 구조를 반영하여 요약의 정확도를 높일 수 있다. 마지막으로 단순한 방법으로 문장을 쉽게 요약 할 수 있다.
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본 논문은 IP주소로 파악한 사용자의 지역정보를 이용하여 응용서비스를 제공하는 시스템에 관한 것으로 대량의 검색 질의를 하는 포털사이트에 최적화된 서비스를 하기 위하여 검색속도를 향상시킬 수 있는 데이터 구조를 적용한다. IP주소를 이용한 지역위치정보 검색시스템은 array를 이용한 flag, hashing을 이용한 cache, trio, 메모리 database 등의 자료구조를 이용하여, 각각을 실험을 통해 검색성능 향상에 미치는 영향을 평가한다.
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Matrix multiplication is an important problem in linear algebra. its main significance for combinatorial algorithms is its equivalence to a variety of other problems, such as transitive closure and reduction, solving linear systems, and matrix inversion. Thus the development of high-performance matrix multiplication implies faster algorithms for all of these problems. In this paper. we present a quantitative comparison of the theoretical and empirical performance of key matrix multiplication algorithms and use our analysis to develop a faster algorithm. We propose a Hybrid approach on Winograd's and Strassen's algorithms that improves the performance and discuss the performance of the hybrid Winograd-Strassen algorithm. Since Strassen's algorithm is based on a
$2{\times}2$ matrix multiplication it makes the implementation very slow for larger matrix because of its recursive nature. Though we cannot get the theoretical threshold value of Strassen's algorithm, so we determine the threshold to optimize the use of Strassen's algorithm in nodes through various experiments and provided a summary shown in a table and graphs. -
Boolean 회로는 parallel 알고리즘을 위한 단순하면서도 실제적인 모델이다. Chung & Lee은 Boolean 회로 모델에서 볼록 이분할 그래프를 위한 최대 매칭을 찾는 O(
$log^2n+logn$ loglogn logb)depth와$O(bn^3)$ size의 알고리즘을 제시하였다. 본 논문에서는 prefix compulsion 및 ASCEND, odd-even-merge의 방법을 이용하여 이를 개선한 O($log^2n$ logb) depth, O($bn^2$ logn) size의 최대 매칭 알고리즘을 제시한다. -
스트링 B-트리는 외부 메모리에 저장된 문자열 데이터의 검색을 효율적으로 수행할 수 있는 자료 구조이다. 본 논문에서는 앞서서 연구된 새로운 분기 알고리즘을 이용하여 전체적인 새로운 스트링 B-트리의 구현 방법을 제시한다. 그리고 실험을 통하여 효율을 최대화하는 구현 방법을 논의한다.
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써픽스 배열은 사전적 순서로 정렬된 써픽스들의 인덱스를 저장한 인덱스 자료구조로서, 긴 텍스트에서 반복되는 패턴 검색 시 효율적으로 사용 될 수 있다. 하지만 O(
$n\;log{\Sigma}$ ) 비트의 텍스트보다 큰 O(n log n) 비트 공간을 차지하기 때문에 대용량의 텍스트에 대해서는 큰 공간을 필요로 하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 압축된 써픽스 배열이 제안되었지만, 구축 시 이미 만들어진 써픽스 배열을 이용하기 때문에 실제 사용 공간을 줄이지는 못했다. 최근 써픽스 배열 없이 텍스트에서 직접 압축된 써픽스 배열을 구축할 수 있는 두 가지 알고리즘이 개발되었다. 본 논문에서는 이 두 가지 알고리즘을 구현한 후, 구축 시간과 사용 공간 등의 실험을 통해 기존의 써픽스 배열들과의 성능을 비교하고 분석한다. -
그리드 네트워크에서 MPI를 사용하여 지리적으로 산재된 컴퓨팅 자원을 활용하고 복잡한 문제를 해결하기 위한 MPICH-G2는 사설 IP 클러스터를 지원하지 못한다는 단점을 가지고 있다. MPICH-G2가 가지는 이러한 문제점을 해결하는 방법으로서 사설 IP 클러스터를 지원하는 MPICH-GP를 NAT와 프락시를 병용하여 설계하고 구현하였다. 사설 IP 클러스터의 프론트 노드에 프락시를 두고, 이를 통해 내부 계산 노드로의 통신 링크를 중계한다. 따라서 사설 IP 클러스터와 공인 IP 클러스터가 혼재된 네트워크에서도 적정한 경로를 설정하고 성공적으로 MPI 작업을 수행할 수 있다. 본 논문에서는 MPICH-GP의 성능을 기존의 MPICH-G2와 비교하였다. 그리드 환경에서 MPICH-GP는 MPICH-G2의 80% 이상의 성능을 보이며 rank 관리기법을 적용한 경우는 95% 이상의 성능을 나타낸다.
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분산형 P2P 그리드 시스템을 구축하는데 있어 연산 수행을 위한 노드 구성 기법과 구성된 토플로지에 적합한 연산 수행 보델 및 스케줄링 기법은 필수 요소이다. 하지만 기존 연구에서는 자원 제공자와 휘발성을 고려하지 않은 연산 수행 모델을 사용하였기 때문에 연산의 안정적인 수행이 보장되지 못하고, 시스템의 성능이 떨어지는 문제점이 발생한다. 이에 본 논문에서는 가용성 기반의 자가 조직적 계산 오버레이 네트워크(SelfCON:Self-organizing Computation Overlay Network) 구성 기법과 구성된 토폴로지에 적합한 연산 수행 모델 및 스케줄링 기법을 제안한다. 제안 기법은 자원 제공자 노드의 휘발성을 고려하여 안정성을 높임으로써 전체 연산 성능을 향상시킨다.
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본 논문에서는 그리드 컴퓨팅 환경을 위한 동적 스케줄링 알고리즘을 웹 상에서 시뮬레이션 할 수 있는 그리드 스케줄링 시뮬레이션 플랫폼을 설계하고 구현하였다. 구현한 웹기반 동적 스케줄링 시뮬레이션 플랫폼은 자바 환경의 그리드 스케줄링 툴킷인 GridSim과 GridBroker를 수정하여 시뮬레이션 도구로 활용하였으며 자원 모델링, 작업 모델링, 알고리즘 컴파일을 웹 상에서 수행할 수 있다. 특히, 실시간 자원정보를 활용하는 동적 스케줄링 알고리즘을 지원함으로써 실제 그리드의 특성을 최대한 반영하였다. 구축한 플랫폼은 향후 그리드 연구에 기반구조로 활용될 수 있으며, 스케줄링 기법의 성능 분석을 위한 도구로 사용될 수 있다.
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본 논문에서는 무선 인터넷 프록시 서버 클러스터를 사용하여 무선 인터넷의 문제와 요구들을 캐싱(Caching), 압축(Distillation) 및 클러스터(Clustering)를 통하여 해결하려고 한다. 무선 인터넷 프록시 서버 클러스터에서 고려되어야 하는 것은 시스템적인 확장성, 단순한 구조, 캐시간 협동성(Cooperative Caching), Hot Spot에 대한 처리 등이다. 본 연구자들은 기존 연구에서 시스템적인 확장성과 단순한 구조물 가지는 CD-A라는 구조를 제안하였으나 캐시간 협동성이 없다는 단점을 가진다. 이의 개선된 구조로 해쉬를 이용하여 사용자의 요청을 처리하는(캐시간 협동성을 가지는) 구조를 생각해 볼 수 있으나 이 역시 Hot Spot을 처리할 수 없다는 단정을 가진다. 이에 본 논문에서는 시스템적인 확장성, 단순한 구조, 캐시간 협동성, Hot Spot을 처리할 수 있는 공유 스토리지 기반의 무선 인터넷 프록시 서버 클러스터를 제안한다. 제안된 방법은 하나의 캐시 디렉토리를 공유하는 방법으로 기존구조의 장점과 캐시간 협동성 및 Hot Spot을 처리할 수 있다는 장점을 가진다. 16대의 컴퓨터를 사용하여 실험을 수행하였고 실험 결과 Hot Spot 상황에서 제안된 방법이 높은 성능 향상을 가짐을 확인하였다.
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웹 서비스 기반 그리드 미들웨어 기술은 동적인 자원의 활용성. 지능적인 자원 분배는 효과적으로 지원하지 못하고 있다.. 그리드 환경에서의 가용성을 증대시키기 위하여 자원 부족으로 인한 작업 내 동일 서비스들에 대한 자원 재할당이 불가능 할 경우, 서비스 자체의 오류로 인하여 동일 서비스를 계속적으로 제공하는 것이 불가능한 경우, 네트워크성능 저하라 같은 다른 환경적 요인에 의하여 서비스 성능 및 결과의 질이 떨어질 경우에 있어서 그 문제를 해결하는 데 한계가 있다. 이 논문에서는 웹 서비스 기반 그리드 환경에 따라 적응하는 서비스 미들웨어에서 자율적으로 오류관리를 지원하는 방법을 제시하고 프로토타입 Wapee(Web-Service based Application Execution Environment)를 통해 실제 환경에서 적용 가능성을 확인한다.
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데이터 그리드는 분산 데이터베이스 환경에서 상호간 데이터의 공유 및 교환을 통하여 분산 데이터를 효율적으로 사용하기 위한 기술이다. 최근에는 레거시 시스템간의 협업을 하기 위해 상호 연결의 필요성이 강조되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 독립주인 레거시 시스템을 상호 연결하기 위해서는 노드간의 회선 점유율이 증가하고, 데이터의 이질적인 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 XMDR 기반의 데이터 그리드 시스템을 제안한다. 본 논문의 데이터 그리드 미들웨어는 ISO/IEC11179에서 제안한 정보 공유 및 교환을 위한 표준인 MDR과 정보의 효율적인 이용을 위한 온톨로지를 포함하여 확장한 개념인 XMDR(eXtended Metadata Registry)에 기반을 두었으며 분산 플랫폼으로부터 독립적이고 자유로운 이동성을 가지고 있는 이동 에이전트 기술을 사용하였다.
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최근 인터넷 서비스 공급 및 사용자의 폭발적인 증가로 클러스터 파일 시스템에 대한 관심이 높아졌다. 이에 많은 클러스터 파일 시스템이 개발되었지만, 데이터의 가용성 측면에서 문제가 있었다. 이 가용성 문제를 해결하기 위한 방안으로 패리티 서버를 사용하는 방법과. 전체 파일 시스템을 복제하는 방법이 소개되었다. 그러나 이러한 방법들도 가용성을 완벽하게 지원하지 못하였으며 추가적인 비용 또한 발생하였다. 본 논문에서는 파일 시스템에 대한 접근 패턴을 고려한 클러스터 파일 시스템, HA-PVFS를 제안한다. HA-PVFS는 파일 시스템에 존재하는 모든 파일이 아닌, 자주 사용되는 파일만을 접근 패턴을 분석하여 부분 복제함으로써 데이터의 가용성을 지원한다. 따라서 HA-PVFS를 통해 기존의 방법보다 낮은 비용으로 높은 가용성을 보장해 줄 수 있다.
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P2P 그리드 컴퓨팅 환경에서 자원제공자가 수행한 연산 결과의 정확성을 보장하는 것은 중요한 고려사항이다. 기존의 연산 결과 검사에 대한 연구들은 중앙 서버가 연산 결과를 관리하는 중앙집중형 환경에서 이루어졌다. 그러나 중앙집중형 환경에서 중앙 서버의 부하로 인한 확장성 문제로 최근에는 분산형 환경에서 많은 연구가 진행 중이나 연산 결과 검사에 대한 연구는 없는 실정이다. 게다가 분산형 환경은 연산 결과를 관리하는 중앙 서버의 부재로 연산 결과를 신뢰하기 어렵고, 또한 검사하기도 어렵다. 이에 본 논문에서는 분산형 P2P 그리드 컴퓨팅 환경에서 자원제공자의 평판도 기반연산 결과 검사 기법을 제안한다. 제안 기법은 자원제공자의 가용성과 평판도를 기반으로 작업 트리를 구성한 후, 트리의 단계별 특징에 따라 차별화 된 연산 결과 검사와 스케줄링을 수행하여, 기존 연산 결과 검사 기법을 분산형 환경에 그대로 적용할 때보다 연산 결과의 정확성은 보장하면서 연산 결과 검사로 인한 부하는 감소시킨다.