본 논문에서는 실내 환경에서 위치 인식을 고려한 AP 배치 기법을 제안하고 성능평가를 수행하였다. 제안한 기법은 위치 인식율과 AP 기반 무선 네트워크의 성능 및 비용을 고려하여 근사 최적 AP 구성 형태를 생성하는 메타휴리스틱 알고리즘과 AP 배치 과정을 빠르게 수렴하게 하는 결정론적 알고리즘으로 구성된다. 실내 공간과 유사한 시뮬레이션 환경을 구축하여 제안한 AP 배치 기법의 성능 평가를 수행하였으며, 제안한 기법은 빠른 시간 내에 우수한 결과를 생성하였다.
온라인 시장의 증가로 택배의 물량이 나날이 늘어나고 있다. 이러한 환경은 수많은 택배회사들의 출현을 가져와서 치열한 고객유치 경쟁을 유발하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 개미 알고리즘을 이용하여 보다 체계적으로 최단 택배배송경로를 찾아 주는 시스템의 개발에 그 목표를 두고 있다. 개발된 시스템은 숙련된 택배기사는 물론 마을 위치에 익숙지 않은 초보 택배기사에게도 배송경로탐색 및 배송시간에 큰 도움을 줄 것이며, 고객은 택배경로를 사전에 알 수 있어서 택배에 대한 신뢰성과 만족도를 높일 수 있을 것이다.
무선 네트워크에서 최소 에너지 브로드캐스트 문제는 네트워크에 배치된 모든 노드가 브로드캐스팅과정에서 데이터 전송에 사용되는 에너지를 최소화하는 문제이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 최소 에너지 브로드캐스트 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 메타휴리스틱 기법인 타부서치 알고리즘을 제안한다. 보다 효과적인 해 검색을 위해 제안된 알고리즘은 새로운 이웃해 생성방식과 복구함수를 적용한다. 제안된 알고리즘의 성능평가는 배치된 모든 노드로의 브로드캐스팅 시 전송 에너지와 알고리즘 실행시간 관점에서 기존의 알고리즘과 비교를 하였으며, 실험 결과에서 제안된 알고리즘이 최소 에너지 브로드캐스트 문제에 효과적으로 적용됨을 보여준다.
Harmony Search(HS) 알고리즘은 음악 즉흥 연주 프로세스에서 영감을 받은 메타 휴리스틱 최적화 알고리즘으로 다양한 최적화 문제를 해결하는 데 성공적으로 적용되어 왔다. 본 논문에서는 HS의 성능을 더욱 향상시키기 위해 FSH(Fast Harmony Search) 알고리즘을 제안하였다. 이를 위해 본 논문에서는 HM을 이용하여 목적 변수의 경곗값을 새롭게 정의하여 독립적인 두 개의 화음개선과정을 하나로 통합하는 방법을 제안하였다. 그 결과 알고리즘의 처리 시간이 단축되고 대역폭의 명시적인 결정이 더이상 필요하지 않게 되었다. 또한, 무작위 선택의 활용능력이 향상되었다. 수치적 예시 결과는 제안된 알고리즘이 기존의 HS에 비해 더 나은 해를 찾을 수 있으며 속도 또한 빠르다는 것을 보여준다.
현대전에서는 다중 적기 편대가 침공할 경우 이를 무력화시키기 위해 지대공미사일 발사포대의 미사일로 효과적이면서도 빠르게 위협을 최소화시키는 전략이 필수적이다. 이 문제에 대해 Pan et al.은 유전자 알고리즘을 적용하여 해를 구하고자 하였으나 최적 해를 구하는데 실패하였다. 본 논문에서는 각 미사일 발사포대 가용 미사일의 75%로 고위협 목표물을 우선하여 파괴시키는 전략으로 초기 실현 가능 해를 구하였다. 다음으로 각 발사포대에 배정된 미사일 1발을 감소시켜 총 위협을 보다 감소시킬 수 있는 다른 목표물로 이동시키는 최적화 기법을 제안하였다. 실험 결과 제안된 알고리즘은 다항시간 수행 복잡도의 탐욕 알고리즘임에도 불구하고 메타휴리스틱 기법인 유전자 알고리즘에 비해 해를 개선하는 결과를 얻었다.
선형배정문제 (LAP)와 선형병목배정문제 (LBAP)는 다항시간으로 최적 해를 구하는 알고리즘이 알려져 있지 않은 NP-난제로 분류되어 메타휴리스틱 방법이나 O(m4) 계산 복잡도의 선형계획법 (LP) 소프트웨어 패키지나 헝가리안 알고리즘 (HA)을 적용하고 있다. 본 논문은 LAP와 LBAP에 대해 O(mn)=O(m2),m=n 복잡도의 다항시간 알고리즘을 제안하였다. LAP에 대해서는 선택-삭제 방법을, LBAP에 대해서는 삭제-선택 방법을 단순히 적용하였다. 모든 데이터에 적합한 유일한 알고리즘이 존재하지 않는 실험 데이터에 제안된 알고리즘을 적용한 결과, 제안된 알고리즘은 모든 데이터에 대해 최적 해를 구할 수 있었다.
SCE-UA(Shuffled Complex Evolution-University Arizona)기법은 최적해 탐색 알고리즘으로 개념적 강우유출 모형(conceptual rainfall runoff model)의 보정을 위한 도구로 개발되었다. SCE-UA기법은 메타휴리스틱 방법의 일종으로 최적해를 구하기 위하여 여러번 목적함수 값을 계산해야 한다. 이 때 목적함수 계산 횟수와 해의 수렴과 관련된 제어 매개변수가 존재하며, 사용자가 적절한 값을 입력해주어야 한다. 이 연구에서는 SCE-UA와 관련된 제어 매개변수의 기능에 대해서 검토하였다. 그리고 집합체 수의 변화에 따라서 검사함수인 Ackley function의 전역해를 얼마나 잘 탐색하는지 검토하였다. 검토 결과 랜덤 시드에 따라서 전역해 탐색 결과가 달라졌으며, 집합체의 수가 증가할수록 목적함수 계산 횟수는 증가하는 경향을 나타내었다. 검사함수의 차원(결정 변수의 수)이 증가하면 전역해의 탐색률이 감소하며, 집합체의 수가 많아지면 전역해를 더 잘 찾는 경향이 나타나지만, 목적함수 계산 횟수는 더 많아지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 2차원인 경우 집합체의 수가 7개 이상일 때 탐색 성공률은 90% 이상이 되었지만, 10차원인 경우 집합체의 수가 시험 최대값인 20개일 때의 전역해 탐색률은 37%에 그쳤다. 이 연구의 결과는 SCE-UA 기법의 설정 매개변수에 관한 기본 개념을 이해하고, 사용자가 설정 매개변수 선정 시에 활용할 수 있을 것이다.
기후변화에 적응하기 위해 많은 나라들이 수자원 관리 전략을 마련하고 있으며, 대체 수자원 활성화 방안에 관심을 기울이고 있다. 본 연구에서는 대체 수자원 활성화 방안 중 빗물 저류지의 용량 결정 방법을 제시하고자 한다. 빗물 저류지의 용량을 결정하기 위해 메타 휴리스틱 방법 중 하나인 입자 군집 최적화(particle swarm optimization; PSO)를 선정하였다. 이는 기존 실제 설계에 사용되고 있는 시행착오법보다 시간을 단축시킬 수 있다. 최적화 모형은 python의 pyswarm package를 이용해 구성하였다. 모형의 입력자료는 저류지 유입량과 목표 공급량, 목표 보장률이고, 목적함수는 빗물 저류지 용량의 최소화이다. 제약조건은 모의된 보장률이 목표 보장률 이상을 달성하는 것이다. 여기서, 보장률은 전체 모의 기간 중 목표 공급량을 공급한 기간의 비율이다. 제시한 방법론의 적용성을 검토하기 위해 실제 저류지가 설계된 인천의 청라지구 1공구를 선정하여 적용하였다. 최적화 모형의 입력 유입량은 SWMM으로 산정된 1995년부터 2004년까지의 유출량이며, 목표 공급량은 실제 설계에 활용된 용수 목적별 요구 수량이다. 여기서 용수 목적별 요구 수량은 대상지역의 노면 청소수, 화장실 세정수, 호수 유지수 등이다. 산정 결과 계산 시간은 약 30초 소요되며, 목표 보장률을 만족하는 저류지 용량이 결정되었다. 본 연구에 제시한 방법은 제약조건이 추가되어도 기존 시행착오법에 비해 간편함을 확인하였다.
한국 인터넷 정보센터의 인터넷 이용 실태 조사에 의하면 2000년 11월 현재 조사 대상 어린이의 96.9%가 인터넷을 이용한 경험이 있으며, 특히 어린이가 대답한 인터넷의 필요성 항목 1순위는 '숙제해결을 위한 학습' (83.9%)인 것으로 나타났다. 조사 결과에서 보듯이 현실적으로 학습 사이트 중에서도 숙제 도우미 영역의 필요성이 큰 만큼, 교육 컨텐츠 영역의 사업성에서도 간과해서는 안 될 중요한 영역이나 실제 깊이 있는 연구가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 온라인 학습 환경에서 사용자가 정보를 탐색하고 학습내용을 선택하는 행위는 사용자와 컴퓨터간의 지속적인 상호작용에 기반 한다. 이처럼 상호작용을 가능하게 하는 인터페이스 중에서 그래픽 메타포를 이용한 사용자 인터페이스는 현재 많이 사용되고 있으며, 특히 어린이를 대상으로 한 사이트들에서 많은 부분을 차지하고 있다. 그러나 이와 같은 메타포의 활용성에 비해 인터페이스로서의 그래픽 메타포에 대한 구체적인 연구가 부족한 상황이며, 초등학생 대상 사이트의 경우 저학년과 고학년의 인지발달 상황에 따라 메타포를 인지하는 정도가 다름에도 불구하고 아직까지 전 학년에게 공통의 인터페이스가 적용되고 있는 실정이고, 심한 경우 유아와 동일한 인터페이스를 적용한 사이트도 아무 문제제기 없이 운영되고 있다. 이에 본 연구는 어린이대상 사이트에서 그래픽 메타포 인터페이스의 활용 실태를 숙제 도우미 영역을 중심으로 분석하고 사용자 설문조사와 전문가의 휴리스틱 평가를 비교하여 결과를 도출하였다. 조사결과 타겟층의 세분화가 이루어지지 않아 사용자의 욕구에 부응하지 못하고 있는 점과 그래픽 메타포의 기능성이 해외사이트에 비해 현저히 떨어지는 점등이 문제점으로 나타났다. 이와 같은 연구 결과가 인터넷 이용이 보편화하면서 급속히 성장하고 있는 웹을 기반으로 한 학습 시장에서 어린이를 대상으로 하는 웹사이트의 디자인과 제작에 있어서 효과적인 인터페이스 전략을 세우는 근거로 이용되었으면 한다.
버스 대중교통은 정해진 노선, 운행시간표에 의해 정류장을 경유하여 운행하므로 버스 노선망 설계 문제(BTRNDP: Bus Transit Route Network Design Problem)는 승용차위주의 가로망 설계 문제와 다른 접근방법이 요구된다. 버스 노선망 설계 문제의 적용모형은 설계방법의 역사적발전과정에 따라 매뉴얼 및 지침, 시장분석기법, 시스템해석모형, 휴리스틱모형, 하이브리드모형, 경험기반모형, 시뮬레이션모형, 수리최적화모형 등 크게 8가지 분류할 수 있다. BTRNDP는 이용자비용과 운영자비용의 조합인 총비용을 최소화하는 목적함수를 획득하기 위한 일련의 현실적 제약조건하에서 버스노선집합과 배차횟수를 결정하는 문제이다. BTRNDP는 조합최적화문제로 일반적 수리최적화문제로 가능해 공간을 정의하는 것이 어렵기 때문에 모든 가능해로 구성된 큰 탐색공간으로부터 최적해를 탐색해야하는 NP-Hard라는 특성을 가진다. BTRNDP의 목적함수는 이용자와 운영자관점을 모두 고려한 다목적함수(Multi-Objective Function)를 이용하며 수요는 고정수요를 이용하였으나 최근에는 가변수요를 고려한 방법론이 연구되고 있다. 해알고리즘으로 최적 버스 노선망을 구성하게 될 모든 가능한 후보노선집합(Candidate Route Set)을 생성하고 노선집합의 최적조합을 찾는 메타휴리스틱(Meta-heuristic) 알고리즘을 이용하여 전역최적 노선집합을 찾는 방법이 적용되고 있다. 최적 버스 노선망의 배차횟수를 결정하기 위해서 대중교통 통행배분모형이 필요한데 BTRNDP에 적용되는 통행배분모형은 다중경로 통행배분모형이 주로 활용되었다. 국내외 BTRNDP를 고찰한 결과 주요 시사점으로는 BTRNDP에서 가장 중요한 고려사항은 세분화된 버스정류장 기반 기종점통행량 구축, 버스 노선망 평가 모형 및 대중교통 통행 배분모형의 개발, 탐색 해알고리즘의 개발 등의 향후 연구내용이 포함될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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