• 제목/요약/키워드: 경험적 최적화 방법

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유전 알고리즘을 적용한 토지이용 최적화 배분 연구 - 양평군 양평읍 일대를 대상으로 - (Land Use Optimization using Genetic Algorithms - Focused on Yangpyeong-eup -)

  • 박윤선;이동근;윤은주;모용원;임지훈
    • 환경영향평가
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    • 제26권1호
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    • pp.44-56
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    • 2017
  • 지속가능한 발전은 도시의 효율적인 개발과 경제, 사회, 환경적 측면의 보전을 목표로 하기 때문에 중요하다. 그러나 우리나라의 빠른 도시화로 경제적 발전은 이루었지만 자원의 비효율적인 배분현상을 경험하게 되었고 이는 토지이용 배분도 예외가 아니다. 토지이용 배분의 문제가 어려운 이유는 다양한 목적을 고려해야하기 때문이며 이는 다목적 최적화의 방법에서 그 해결책을 찾을 수가 있다. 본 연구에서는 생태적으로 보존이 잘 되어있으며 인구 증가가 일어나고 있는 경기도 양평지역의 양평읍과 그 일대를 대상지로 선정하였다. 그리고 넓은 공간 탐색에 유리하고 토지이용 배분의 문제에서 널리 사용되고 있는 유전 알고리즘을 사용하였다. 유전알고리즘(GA)는 더 좋은 자손을 얻기 위하여 염색체의 교차 및 돌연변이의 과정을 거치는 적자생존의 원리가 작용하는 진화의 단계가 그 출발점이다. 본 연구는 변이의 방식에 변화를 주었으며 공간적 목적, 토지이용 전환 최소화, 생태계 보전 최대화, 경제적 이익 최대화라는 네 가지 목적과 특정 토지이용의 면적제한과 고정지역 설정이라는 제약요건을 두고 최적 안을 도출해내었다. 생태적으로 보존시켜야 할 곳에는 시가지가 형성되지 않았고, 시가지 면적 증가율이 높은 결과는 최적화의 방향인 '경제적 이익의 최대화'라는 점과 상응하였다. 적합도 값이 최소인 지점이 수렴지점임을 고려했을 때, 1500세대 부근에서 최적화가 일어났음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 양평읍과 그 일대에 적용시킬 수 있는 효과적인 지원방안을 마련하는데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

인공생명이론을 이용한 도시설계방법의 적용 가능성에 대한 연구 (Study of an Applicability of an Urban Design Method Using Artificial Life Theory)

  • 임명구;김균태
    • 한국건설관리학회논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.93-101
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    • 2018
  • 생명체와 같이 살아있는 도시는 성장과 소멸의 과정을 거치는 생태계와 같은 특징을 가지고 있다. 최근의 도시들은 자연발생되는 경우 보다는 설계자에 의해 설계되는 경우가 많은 데, 만약 도시가 최적화되어 설계되지 않으면, 이를 개선하는 것이 매우 어렵다. 이로 인하여, 많은 사람들은 잘못된 설계로 인한 불편을 감수하고, 그러한 도시에 적응하여 살아가게 된다. 그러므로 설계단계에서부터 오류없이 최적화된 도시설계가 이루어지는 것이 중요하다. 도시가 최적화 설계되지 못하는 이유들 중 하나는 복잡성인데, 과거의 도시 설계방법에서 도시의 복잡성 문제를 해결할 때에는 주로 경험과 지식에 의한 하향식 문제해결 방법이 적용되었다. 그런데 이는 도시의 생태적 특성을 반영하지 않는 설계방법으로, 생태계의 생성원리를 적용한 상향식 문제해결 방법이 적용되지 못하게 된다. 따라서 본 연구에서는 작은 단위문제 해결의 합이 큰 단위문제 해결이 되는 인공 생명의 일반원리를 도시설계방법에 적용하였다. 그 결과, 다양한 도시설계 대안들을 도출할 수 있었으며, 도출된 대안들은 제한된 모델링 임에도 불구하고 전문가가 설계 한 것과 차이가 없다는 점과 향후 개발의 가능성이 있다는 점을 확인할 수 있었다.

한쪽 면이 열린 동축 공동 공진기의 설계에 대한 연구 (Design of An Open-Ended Coaxial Cavity Resonator)

  • 이윤민;김진국;허정
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.201-208
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    • 2013
  • 본 논문은 한쪽 면이 열린 동축 공동 공진기의 경험적 설계 방법에 대한 연구이다. 공진기의 내부 도체 반경과 공진기의 내경 그리고 길이를 이용하여 설계한다. 그러나 기본 동축 선로 이론을 적용하면 내부 도체 반경과 공진기의 내경 값에 관계없이, 길이 변화에 의해서만 공진 주파수와 Q값의 특성이 달라지는 것을 알 수 있다. 따라서 내부 도체 반경과 공진기 내경 그리고 길이의 영향을 알아내고, 경험적 설계를 통해 이론값과 설계값의 오차를 줄여 최적화된 공진기 설계 방법을 제안한다. 모의실험 결과를 바탕으로 공진기의 내경은 14 mm, 내부 도체 반경은 각각 2 mm, 5 mm, 10 mm 그리고, 공진기의 길이는 8.5 mm로 제작하였다. 제작된 공진기의 공진 주파수는 6.1, 5.7, 6.5 GHz로 측정되었다. 모의실험과 제작된 공진기를 측정한 결과에 의하면, 공진기의 길이가 10 mm이하일 때는 기본 동축 전송 이론을 직접 적용하고, 10 mm이상 일 때는 계산된 공진 주파수에 0.5 GHz보정인자 값을 더함으로써 비교적 오차가 작은 한쪽 면이 열린 동축 공동 공진기를 설계 할 수 있음을 알 수 있었다.

클러터 환경에서 최적의 표적 추적을 위한 파형 파라미터와 검출문턱 값의 One-Step-Ahead 제어 (One-Step-Ahead Control of Waveform and Detection Threshold for Optimal Target Tracking in Clutter)

  • 신한섭;홍순목
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제43권1호
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    • pp.31-38
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    • 2006
  • 이 논문에서는 클러터 환경에서 최적의 거리와 거리방향 속도 추적을 위한 검출문턱값과 파형 파라미터의 one-step-ahead 제어를 제시하였다. 파형 파라미터의 최적 제어는 파형 파라미터에 대한 제약 조건이 있는 상황에서 추적 성능지수를 최소화하는 것이다. 성능지수는 항적분실확률과 추정오차 공분산행렬의 함수로 표현하였다. 항적분실확률과 오차 공분산행렬은 하이브리드 알고리듬을 이용하여 얻었다. 거짓 검출과 클러터 간섭의 영향은 이 성능 예측 알고리듬에서 함께 고려되었다. 여기서 제안한 one-step-ahead 제어의 추적 성능을 여러 가지 수치실험을 통해 확인하였고, 이 제어 방법은 유한 구간의 최적화 결과로부터 얻어진 경험적인 방법이다.

공학설계기반 오션클린업(Ocean Clean-up) 수업이 STEAM태도와 창의공학적 문제해결성향에 미치는 효과 (The Effect of Engineering Design Based Ocean Clean Up Lesson on STEAM Attitude and Creative Engineering Problem Solving Propensity)

  • 이동영;이효진;남윤경
    • 한국지구과학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.79-89
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    • 2023
  • 본 연구의 목적은 공학설계 기반 오션 클린업 수업이 STEAM 태도와 창의공학적 문제해결성향에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 또한 이 과정에서 학생들이 공학설계 기반 수업에서 접하는 흥미로운 점을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 공학설계를 전공한 교수 1명과 석사 이상의 공학설계 전문가 5명이 함께 공학설계를 기반으로 한 6차시의 과학수업을 개발하여 검토하였다. 수업의 주제는 실제 오션 클린업 프로젝트에서 구현된 방법을 기반으로 해양 오염을 줄이기 위한 과학 및 공학적 해결과정의 설계 및 구현으로 선정되었다. 공학설계 과정은 NGSS(2013)에서 제시한 공학 설계 모형을 활용하였으며, 최적화 과정을 통해 재설계를 경험할 수 있도록 구성하였다. 효과를 검증하기 위해 Park et al.(2019)이 개발한 STEAM 태도 설문지 및 Kang and Nam(2016)이 개발한 창의공학적 문제해결성향 검사 도구를 사용하였다. 효과성 검정을 위한 통계분석을 위해 사전 및 사후 t-검정을 사용하였다. 또한, 학습자가 경험한 흥미로운 점의 내용은 기술적인 응답을 받아 전사하고, 중심도 분석을 통해 분석 및 시각화하였다. 결과는 과학 수업에서 공학설계 기반 오션 클린업 수업이 STEAM 태도와 창의공학적 문제해결성향 모두에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다 (p< .05). 또한, 비정형 데이터 분석 결과, 학습자가 학습에 관심을 갖는 요인으로 이공계 지식, 공학적 경험, 협동과 협업이 나타나 공학적 경험이 중심 요인임을 확인하였다.

유전알고리즘을 이용한 신경망 구조 및 파라미터 최적화 (Neural Network Structure and Parameter Optimization via Genetic Algorithms)

  • 한승수
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제11권3호
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    • pp.215-222
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    • 2001
  • 신경망은 선형 시스템뿐만 아니라 비선형 시스템에 있어서도 탁월한 모델링 및 예측 성능을 갖고 있다. 하지만 좋은 성능을 갖는 신경망을 구현하기 위해서는 최적화 해야할 파라미터들이 있다. 은닉층의 뉴런의 수, 학습율, 모멘텀, 학습오차 등이 그것인데 이러한 파라미터들은 경험에 의해서, 또는 문헌들에서 제시하는 값들을 선택하여 사용하는 것이 일반적인 경향이다. 하지만 신경망의 전체적인 성능은 이러한 파라미터들의 값에 의해서 결정되기 때문에 이 값들의 선택은 보다 체계적인 방법을 사용하여 구하여야 한다. 본 논문은 유전 알고리즘을 이용하여 이러한 신경망 파라미터들의 최적 값을 찾는데 목적이 있다. 유전 알고리즘을 이용하여 찾은 파라미터들을 사용하여 학습된 신경망의 학습오차와 예측오차들을 심플렉스 알고리즘을 이용하여 찾는 파라미터들을 사용하여 학습된 신경망의 오차들과 비교하여 본 결과 유전 알고리즘을 이용하여 찾을 파라미터들을 이용했을 때의 신경망의 성능이 더욱 우수함을 알 수 있다.

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서비스디자인과 제품서비스 시스템의 비교연구 (Difference between Service Design and Product Service Systems)

  • 시에쉬안나;이성필
    • 서비스연구
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    • 제12권2호
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    • pp.94-105
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    • 2022
  • 본 연구는 탈산업화 사회의 관점에서 서비스 디자인 및 제품 서비스 시스템(PSS)의 차이점에 대한 이론적 개념을 명확히하고 새롭게 통합된 디자인 전략을 제안하는 것이 주요 목적이다. 서비스 디자인은 기존 서비스를 개선하거나 혁신하고 지속적인 탐색과 반복 과정에서 생가는 문제를 해결하는 사용자 중심 디자인 접근 방식이다. 그러나 PSS는 기업을 위한 혁신적인 비즈니스 전략으로서 고객에게 제품과 서비스의 통합 기능을 제공하고 시스템 프로세스를 최적화함으로써 기업의 경쟁력을 높이는 것이 주요 목적이다. 본 연구는 문헌조사 방법을 통해 서비스 디자인과 PSS의 개념과 연구 현황, 디자인 방법을 정리하였다. 그리고 디자인 진행 과정에서 서비스 디자인과 PSS의 차이점을 비교하여 정리하였다. 본 연구에서 제안하는 최종 내용은 서비스 디자인 개념을 효과적으로 구현하기 위해 사용자 경험을 PSS의 설계 프로세스에 통합하여 시스템화한 프로세스를 사용자의 요구에 맞게 제안하였다.

인공신경망을 이용한 강우예측기법에 관한 연구 (Study on Precipitation Prediction Technique using Artificial Neural Network)

  • 여운기;지홍기;이순탁
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.1412-1416
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    • 2009
  • 최근의 극심한 기상이변으로 인하여 발생되는 이상호우의 예측에 관한 사항은 치수 이수는 물론 방재의 측면에서도 역시 매우 중요한 관심사로 부각되고 있다. 강우를 예측하기 위해 많은 방법들이 사용되고 있으나 강우의 메커니즘은 매우 복잡하여 수문순환과정에서 가장 예측하기 힘든 요소이며, 추계학적 예측모형이나 확정론적 예측모형 모두에 있어 상당한 불확실성을 내포하고 있다. 기상예측모형 등을 이용하여 강우예측에 대한 정도를 높여가고는 있으나 많은 수문학적 모형에서 요구하는 시공간적으로 정도가 높은 강우를 예측하기에는 힘들다. 인공신경망은 과거자료의 입 출력 패턴에서 정보를 추출하여 지식으로 보유하고, 이를 근거로 새로운 상황에 대한 해답을 제시하도록 하는 인공지능분야의 학습기법으로 인간이 과거의 경험과 훈련으로 지식을 축적하듯이 시스템의 입 출력에 의하여 연결강도를 최적화함으로서 모형의 구조를 스스로 조직화하기 때문에 모형의 구조에 적합한 최적 매개변수를 추정할 수 있다. 따라서 정확한 예측이 어려운 강우사상을 과거의 자료로부터 신경망의 수학적 알고리즘을 통해 강우의 예측에 적용할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 인공신경망의 기법 중 오류 역전파 알고리즘을 통하여 과거의 강우사상들을 입 출력 자료로 이용하여 인공신경망을 학습시켜 강우의 예측에 대한 정도를 높이도록 하였다.

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연마상태가 다른 RGP렌즈의 일정기간 착용 시 렌즈착용자의 자각적 증상, 눈물막 안정 및 순목횟수 변화 (Changes in Subjective Symptom, Tear Film Stabilization and Blinking Rates when Wearing RGP Lenses with Different Polishing Conditions for Certain Period of Time)

  • 박미정;김효겸;배준섭;박정주;김소라
    • 한국안광학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.31-42
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    • 2014
  • 목적: 본 연구는 RGP렌즈 제조 시 렌즈물성과 렌즈착용자 요인과의 관계를 밝힌 선행연구의 후속 연구로 RGP렌즈 연마로 유발된 렌즈물성의 차이가 일정기간 착용 후 착용자가 느끼는 주관적 착용감 및 눈물막 파괴시간, 순목횟수 등에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 방법: 안질환이나 안과적 수술경험이 없는 20대 17명(남자7명, 여자 10명)의 28안에게 각기 다른 연마조건(25초, 50초 및 100초)으로 제조된 3 종류의 렌즈를 각각 1주일 이상 착용하게 하였으며 매일 설문지를 통하여 착용 중의 착용감을 조사하였고, 자각적 및 타각적 눈물막 파괴시간과 순목횟수를 측정하였다. 결과: 연마조건이 다르게 제조된 RGP렌즈를 일주일 이상 착용하였을 때 렌즈 착용자의 주관적 착용감은 렌즈 별로 불편감의 종류나 착용감 점수에서 차이를 보였으며, 특히 RGP렌즈 착용 경험자의 경우는 RGP렌즈 착용 미경험자와 비교하여 연마조건에 따른 착용감 점수의 차이가 크게 나타나는 경향을 보였다. RGP렌즈 착용 경험자의 경우 착용시간이 증가할수록 착용 미경험자에 비하여 렌즈에 더 잘 적응하는 양상을 보여 자각적 및 타각적 눈물막 파괴시간은 더욱 증가하는 경향을 보였으며, 순목횟수는 감소하는 경향을 보였다. 그러나 RGP렌즈 착용 경험 유무와는 관계없이 100초 연마렌즈 착용 시는 착용시간이 길어지더라도 자각적 및 타각적 눈물막 파괴시간은 감소하는 경향을 보였다. 결론: 이상의 결과로 렌즈물성의 최적화가 실제 착용 시에는 착용자의 자각적 및 타각적 증상에서도 동일한 효과를 내는 요인이 되지 못할 수도 있음을 확인하였다. 본 연구결과로부터 현재 식약처에서 제시하고 있는 '소프트콘택트렌즈/하드콘택트렌즈의 제조 기준규격'에 따라 제조된 RGP렌즈는 실제 착용 시 착용자의 눈물막 안정화나 착용감, 렌즈 착용 경험 유무와 같은 생리적 요인에 따라 착용성공률이 달라질 수 있음을 제안할 수 있다.

Tank 모형의 기저유출 매개변수 산정에 관한 연구 (A Study on Baseflow Parameters Estimation of Tank Model)

  • 구보영;정일원;배덕효
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1970-1974
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    • 2006
  • Tank 모형은 유역을 임의의 저류탱크로 가정하여, 유출공의 높이를 초과하는 저류고를 방출함으로써 유출량을 모의한다. 유출분석의 목적에 따라 직렬 3단 혹은 4단의 탱크로 구성하여 적용하는 것이 일반적인데, 국내의 일 단위 장기유출분석 연구에서는 직렬 4단 Tank 모형이 널리 활용되고 있다. 이러한 Tank 모형은 유역의 강우-유출관계를 모의하는 과정에 black box적인 특성을 지니고 있다. 그러나 각 저류탱크와 관련된 매개변수를 최적화하기 위해서는 매개변수들의 물리적인 의미를 이해하여야 한다. 이런 점을 고려하여 일본의 Sugawara는 경험적으로 매개변수들이 결정되는 범위를 제시한 바 있다. 그러나 기저유출을 모의하는 Tank 모형의 최하단 탱크에서 이러한 매개변수 범위에서는 적합한 값을 갖으나 장기적인 모의시에 저류고 및 유출고가 계속 증가하여 물리적인 유출특성을 반영하지 못하는 문제점이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점의 원인을 분석하기 위해 장기간의 자료가 구축된 소양강댐을 적용 유역으로 선정하여 최하단탱크의 유출공계수의 변화에 따른 유출량과 저류고의 변화를 살펴보았다. 분석결과 매개변수가 $0.0001{\sim}0.001$의 범위에서 장기간의 지속적인 저류고와 유출량의 증가가 나타났다. 그리고 유출공계수가 증가함에 따라 최대저류고는 감소하고, 저류고가 증가하는 지속기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 그러나 통계치 변화분석에서는 상관계수, 평균제곱근오차, 모형효율성계수에서 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 유출용적오차에서도 최대 약 6% 정도 유출용적이 변화하는 것으로 나타났다.mber)과 동일한 위치의 수온자료를 기초로 회귀분석을 실시함으로써 수온추출 알고리즘을 도출하여, 분석데이터의 신뢰도를 검증하였으며, 수온, 클로로필, 투명도 등을 위성원격탐사 자료와 GIS를 이용하여 공간분석을 실시하고, 공간분포도를 작성함으로써 대상해역의 해양환경을 파악하였다. 본 연구결과, 분석된 위성자료가 현장조사에 의한 검증이 이루어지지 않을 경우, 영상자료분석을 통한 표층수온 추출은 대기 중의 수증기와 에어로졸에 의한 계산치의 오차가 반영되기 때문에 실측치 보다 낮게 평가 될 수 있으므로, 반드시 이에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 현지관측에 비해 막대한 비용과 시간을 절약할 수 있는 위성영상해석방법을 이용한 방법은 해양수질파악이 가능할 것으로 판단되며, GIS를 이용하여 다양하고 복잡한 자료를 데이터베이스화함으로써 가시화하고, 이를 기초로 공간분석을 실시함으로써 환경요소별 공간분포에 대한 파악을 통해 수치모형실험을 이용한 각종 환경영향의 평가 및 예측을 위한 기초자료로 이용이 가능할 것으로 사료된다.염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이

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