생장예측모델이란 작물의 생장 시스템 내에서 일어나는 기작이나 생산과정을 수식으로 묘사하는 것이다. 신뢰성 있는 생장예측모델을 만들기 위해서는 생장과 관련된 대량의 데이터가 필요하다. 본 논문에서는 IT와 농업을 융합한 시설 원예작물 생장예측모델을 위한 생장 및 생장환경 데이터 수집 시스템 설계사례를 소개하고자 한다.
본 논문에서는 Mathematica를 자바 언어로 연결하는 J/Link를 이용하여 웹기반 환경에서 미적분 문제의 해를 단계별로 제시하는 모듈을 소개하였다. 이 모듈은 중하위 수준의 학생들에게 미분 문제의 해를 단계별로 제시함으로써 문제해결의 과정을 단계별로 연습할 수 있는 환경을 제공하고 있다. 또한, 학생들에게 미분 연산자를 적용할 함수와 미분된 결과 함수에 대한 그래픽 결과를 보여줌으로써 미적분 개념에 대한 이해의 폭을 넓히는 효과를 노렸다. 수학 전문가시스템인 Mathematica는 미분 문제의 해결 과정을 단계별로 제시함으로써 수학 지식을 체계적으로 제공하는 기반을 마련하고 있으며, 수학 학습용 튜토리얼 또는 CMI로 연계될 수 있는 가능성을 보여주고 있다. 또한 이 시스템은 FrontEnd에서 처리되는 수식 폰트를 자바서브릿에서 처리함으로써 웹환경에서 수식 기호를 우회적으로 구현하는 방법을 제시하고 있다.
본 논문은 Kass가 제안한 수식을 수정했다. 첫 번째로, 물체의 내부나 외부에 초기 값을 설정할 수 있도록 하였으며, 물체의 윤곽선을 보다 빨리 쉽게 추출할 수 있고 에지가 강한 곳으로 움츠려드는 것을 개선하였다. 두 번째로 내부에너지 수식을 개선하였고, $3{times}3$ 행렬을 사용하였다. 세 번째로 에너지 항을 부과하여 한 점에 모이는 현상을 처리했고, 임계값을 사용하여 윤곽선을 정확하게 추출하도록 알고리즘을 수정하였다. 알고리즘을 수정한 결과, 초기 값을 쉽게 설정했고 높은 곡률의 물체도 추출했다. 피드백시스템을 사용하여 처리속도를 개선했다.
스마트 컨테이너 제어를 위해서는 컨테이너 내부에 센서가 필요하나, 센서의 개수가 증가하면 비용 및 시스템 부하가 증가한다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 얻은 컨테이너 내부 온도 데이터와 센서 위치 최적화 알고리즘을 이용하여 컨테이너 내부 모니터링을 위한 최적의 센서 위치 결정 방법론을 제시한다. CFD 상용 SW로 컨테이너 내·외부 상황을 가정하여 내부 온도 데이터를 추출하고, 이를 바탕으로 내부 상태를 대표하는 공간들을 구분한다. 컨테이너 내벽에 부착된 센서가 탐지할 수 있는 능력을 탐지 거리 및 각도의 수식들로 나타내어 각 수식을 조합하여 센서의 탐지 능력을 수치화하고, 이 수치에 따라 균등하게 분포된 센서 위치 후보군 중, 선별된 공간을 탐지하는 센서 위치를 최적화하여 효율적인 컨테이너 제어를 위한 여건을 마련한다.
본 논문에서는 서술형 수학 문제 풀이 모델의 숫자 대소관계 파악을 위한 명시적 자질추출방식 Explicit Feature Extraction(EFE) Reasoner 모델을 제안한다. 서술형 수학 문제는 자연현상이나 일상에서 벌어지는 사건을 수학적으로 기술한 문제이다. 서술형 수학 문제 풀이를 위해서는 인공지능 모델이 문장에 함축된 논리를 파악하여 수식 또는 답을 도출해야 한다. 때문에 서술형 수학 문제 데이터셋은 인공지능 모델의 언어 이해 및 추론 능력을 평가하는 지표로 활용되고 있다. 기존 연구에서는 문제를 이해할 때 숫자의 대소관계를 파악하지 않고 문제에 등장하는 변수의 논리적인 관계만을 사용하여 수식을 도출한다는 한계점이 존재했다. 본 논문에서는 자연어 이해계열 모델 중 SVAMP 데이터셋에서 가장 높은 성능을 내고 있는 Deductive-Reasoner 모델에 숫자의 대소관계를 파악할 수 있는 방법론인 EFE 를 적용했을 때 RoBERTa-base 에서 1.1%, RoBERTa-large 에서 2.8%의 성능 향상을 얻었다. 이 결과를 통해 자연어 이해 모델이 숫자의 대소관계를 이해하는 것이 정답률 향상에 기여할 수 있음을 확인한다.
컴퓨터 생성 홀로그램(computer-generated hologram, CGH) 기법은 광학 신호들을 근사화한 후 PC에서 수학적인 연산으로 디지털 홀로그램을 생성하는 기술이다. 본 논문에서는 CGH 기법을 하드웨어로 구현할 경우 완벽한 병렬처리와 파이프라이닝이 가능하도록 연산식을 최적화하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 홀로그램의 이전 좌표에서 계산된 값에 일정한 값을 더하여 홀로그램을 생성하는 반복가산 기법의 일반항을 분석하여 하드웨어에 최적화된 수식으로 변형하는 것이다. 최적화된 수식의 경우 현재 좌표의 홀로그램을 계산하기 위해 이전 좌표에서 연산되었던 결과값을 기다렸다 이용하지 않기 때문에 실시간 디지털 홀로그래피를 위한 전용 하드웨어의 설계에 적합할 것이다.
ICT는 21세기 지식기반사회에서 교육효과를 증대시킬 수 있는 강력한 도구라는 여러 가지 이유로 ICT 활용교육이 중시되어 왔었고, 학교 현장에서는 ICT를 활용한 교수 학습이 활발하게 도입되었다. 그 중 Excel은 뛰어난 수식 계산과 논리 판단 기능을 갖추고 있어서 간단한 계산에서부터 함수를 이용한 복잡한 수식 작성과 문자의 연산, 데이터의 비교 분석과 그래프를 통한 통계처리까지 거의 모든 종류의 계산을 할 수 있다는 점에서 수학과에서 그 가능성이 제시되어 왔다. 그러나 기존의 연구는 대부분 중 고등학교 수학과에 한정되어 있어 초등학교에서 활용하기에는 무리가 있었다. 이에 본 연구에서는 초등학교 수학과에서의 Excel 활용 수업을 적용하기에 적합한 학습 주제를 선택하여 학생들이 계산하는데 걸리는 시간보다는 문제해결을 위한 사고에 중점을 둔 문제해결 수업모형을 개발하여 적용해 보기로 하였다.
문서는 자연어로 구성된 비정형화된 데이터이다. 이를 처리하기 위하여 문서를 정형화된 데이터로 표현하여 저장할 필요가 있는데, 이를 문서 대용물(Document Surrogate)라 한다. 문서 대용물은 대표적으로 인덱싱 과정에 의해 추출된 단어 리스트를 나타낸다. 문서 내의 모든 단어가 내용을 반영하지 않는다. 문서의 내용을 반영하는 중요한 단어만을 선택할 필요가 있다. 이러한 단어를 키워드라 하며, 기존에는 단어의 빈도와 역문서 빈도(Inverse Document Frequency)에 근거한 공식에 의해 키워드를 선택하였다. 실제로 문서내 빈도와 역문서 빈도뿐만 아니라 제목에 포함 여부, 단어의 위치 등도 고려하여야 한다. 이러한 인자를 추가할 경우 이를 수식으로 표현하기에는 복잡하다. 이 논문에서는 이를 단어의 특징으로 추출하여 특징벡터를 형성하고 이를 학습하여 키워드를 선택하는 신경망 모델인 역전파의 접근을 제안한다. 역전파를 이용하여 키워드를 판별한 결과 수식에 의한 경우보다 그 성능이 향상되었음을 보여주고 있다.
Maple은 수학적 표현에 가까운 프로그래밍 언어로, 함수, 표현열(sequence), 집합, 리스트, 배열, 테이블, 등의 자료구조를 가지고 있다. 단순히 과학 계산과 관련된 수식처리뿐만 아니라 수식기호와 표현을 해석하여 그 문법과 의미를 파악할 수 있는 기능을 갖추고 있다. 본 연구에서는 Maple을 이용하여 그래프 이론 학습에 사용할 수 있는 white box형 워크시트를 개발하고, 개발된 워크시트를 웹에서 서비스 할 수 있도록 html로 변환하였다.
본 논문에서는 Mathematical Markup Language(MathML) 형식으로 작성된 수학식 분류를 위해 필요한 자질과 성능 향상에 기여하는 자질 조합을 비교 평가한다. 이것은 MathML 형식의 수학식을 분석하기 위한 전처리 작업으로, 연산자의 모호성을 해소하기 위한 가장 기본적인 단계에 해당한다고 볼 수 있다. 실험에 사용되는 기본자질(Baseline)은 MathML 태그 정보와 연산자이고, 여기에 다른 자질들을 추가하며 가장 높은 분류 성능을 가지는 자질을 찾는 방식으로 진행하였다. 학습은 지지벡터기기(Support Vector Machine: SVM)를 사용하였고 분류하고자 하는 단원은 '수학의 정석' 책을 토대로 총 12개(집합, 명제, 미분, 적분 등)로 나누었다. 실험을 통해 MathML 문서 안에서 가장 유용한 자질이 '식별자&연산자 바이그램'인 것을 알 수 있었고, 여러 가지 자질들을 조합하여 수학식을 분류한 결과 92.5%의 성능으로 분류하는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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