HCI 연구의 주된 주제는 인간중심의 상호작용 환경의 개발이다. 이러한 개발과정에서 새로운 인터페이스 환경이 실생활에 어떠한 기능적 효용가치를 가져다 줄 것인가에 관한 문제가 중요하게 고려되어야 한다. 이를 위해 실질적인 적용사례 구축을 통해 효용성을 입증하는 것이 필요하다. 또한, 최근의 HCI는 기존의 인터페이스 수단을 대체하는 것을 목적으로 개발되어 왔으나, 보다 발전된 접근방법으로서 기존의 인터페이스가 소화할 수 없었던 상호작용의 의미론적 요소들을 다루는 것이 필요할 것이다. 이러한 맥락에서 기존 컴퓨팅 환경에서의 문제해결 프로세스의 한 예를 고찰하고 이것이 새로운 HCI환경에서 효과적인 방법으로 어떻게 구현될 수 있는가에 대한 구체적인 사례를 연구하였다. 본 논문은 문제해결의 한 예로서, '복수개의 결정사안 중 최선의 방안을 도출하는 의사결정과정'에서 HCI를 접목한 효과적인 의사결정 프로세스를 제안하고 이의 효용성을 검증한다. 이러한 의사결정 방법론으로 기존에 사용되는 AHP(Analytic Hierarchy Process)가 대표적이다. 일반적으로 AHP는 각 고려인자간 쌍대비교(pairwise comparisons)를 통해 중요도를 평가하는 과정을 포함한다. 이 과정을 통해 각각의 인자간의 쌍대비교치를 결정한 후 일련의 계산과정을 거쳐 그 결과를 도출한다. 이 작업은 통상적인 데스크탑 컴퓨터 환경에서 이루어진다. 본 논문에서는 각 인자간의 쌍대비교를 통한 우선순위를 결정하는 과정에서 새로운 인터페이스 환경의 적용을 위한 효과적인 연산 알고리즘을 제안하고 이의 효용성을 검증한다. 또한 의사결정 과정의 직관적 가시화를 위해 기본적인 프리미티므 도형으로 이루어진 그래픽 인터페이스를 구현하고, 기존의 의사결정 과정과 그 효용성을 비교한다.
지속적으로 강화되고 있는 국제 환경규제로, 해운사들은 선박의 온실가스 배출량을 줄이기 위한 노력을 해야 하는 상황에 직면해 있다. 본 연구에서는 총 온실가스 배출량에 대한 제약이 있는 상황에서 복수개의 항로를 운영하는 해운사에서 일 평균 선박 운영비용의 총합을 최소화하는 항로별 최적 선박대수와 운항속도를 결정하는 문제를 다룬다. 이 문제를 풀기위해 라그랑지안 휴리스틱 알고리즘을 개발하고 라그랑지안 쌍대문제를 풀어 최적해에 대한 하한값을 구한다. 제시한 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 비용인자들의 값을 달리하면서 랜덤하게 테스트 문제들을 생성하였으며, 실험결과 제시한 알고리즘이 짧은 시간에 최적해에 매우 근접한 좋은 해를 찾음을 알 수 있었다.
스케쥴링 및 데이터율의 결합 제어와 같은 자원할당 기술은 전파인지 네트워크에서는 매우 중요한 문제이다. 그러나 전파인지 네트워크에서는 주사용자 채널의 스토케스틱 특성으로 인하여 데이터율 및 스케쥴링을 결합하여 제어하는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 전파인지 네트워크에서 신뢰성 제한 조건들을 고려한 비대칭 데이터율 및 스케쥴링 결합 제어 기법을 제안한다. 데이터율 및 스케쥴링 문제를 컨벡스 최적화 기법으로 공식화하고 쌍대성 분해 기법을 사용하여 부분 문제로 변환하여 분산화 하였다. 본 논문에서는 전체 시스템의 효용함수를 최대화 하도록 분산 노드들의 데이터율을 분산적으로 제어하는 알고리즘을 제안 하였다. 반면, 스케줄링은 기지국이 최적화하는 비대칭 기법을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 비대칭 결합 제어 알고리즘은 전체 최적화 해로 수렴하는 것을 수치해석 기법으로 검증하였다.
다중 엑세스 포인트 환경에서 전송전력과 최적의 엑세스 포인트를 선택하는 문제를 연구한다. 본 연구는 지난 연구결과를 확장하여 TA 링크와 AT 링크에서 전송전력과 엑세스 포인트를 함께 최적화한다. 목적은 모든 단말이 요구하는 최소의 신호대 간섭비를 유지하면서, 총 전송전력을 최소화하는 것이다. TA 링크와 AT 링크 모두에서 제안하는 반복적 기법을 통해서 최적화된 결과값에 수렴함을 증명한다. 실험결과를 통해 1) 전송전력과 엑세스 포인트를 동시에 최적화하는 방법이 전송전력만을 최적화하는 방법보다 전송전력 소모에 이득이 있음을 확인하였다. 또한, 2) 다중 엑세스 포인트 환경에서는 TA 링크와 AT 링크에서의 알고리즘의 결과값인 전송전력 벡터와 엑세스 포인트 벡터는 쌍대성이 성립하지 않음을 확인하였다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제28권6호
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pp.1229-1244
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2017
최근 여러 분야에서 데이터에 근거한 분석방법론에 대한 수요가 증대됨에 따라 이를 처리할 수 있는 최적화 방법이 발전되고 있다. 특히 통계학과 기계학습 분야의 문제들에서 요구되는 다양한 제약 조건은 볼록 최적화 (convex optimization) 방법으로 해결할 수 있다. 본 논문에서 리뷰하는 alternating direction method of multipliers (ADMM) 알고리즘은 선형 제약 조건을 효과적으로 처리할 수 있으며, 합의 방식을 통해 병렬연산을 수행할 수 있어서 범용적인 표준 최적화 툴로 자리매김 되고 있다. ADMM은 원래의 문제보다 최적화가 쉬운 부분문제로 분할하고 이를 취합함으로써 복잡한 원 문제를 해결하는 방식의 근사알고리즘이다. 부드럽지 않거나 복합적인 (composite) 목적 함수를 최적화할 때 유용하며, 쌍대이론과 proximal 작용소 이론을 토대로 체계적으로 알고리즘을 구성할 수 있기 때문에 통계 및 기계학습 분야에서 폭 넓게 활용되고 있다. 본 논문에서는 최근 통계와 관련된 여러 분야에서 ADMM알고리즘의 활용도를 살펴보고자 하며 주요한 두 가지 주제에 중점을 두고자 한다. (1) 목적식의 분할 전략과 증강 라그랑지안 방법 및 쌍대문제의 설명과 (2) proximal 작용소의 역할이다. 알고리즘이 적용된 사례로, 별점화 함수 추정 등의 조정화 (regularization)를 활용한 방법론들을 소개한다. 모의 자료를 활용하여 lasso 문제의 최적화에 대한 실증결과를 제시한다.
본 논문에서는 여러가지 상이한 메세지를 전송하는 정보통신 네트워크의 효율적인 해법을 개발하였다. 이 문제는 네트워크 이론에서의 전형적인 다품종 네트워크로의 전환이 가능하다. 이러한 문제는 문제의 크기에 따라 계산의 복잡도가 지수적으로 증가하는 대표적인 NP-완전문제이다. 본 논문에서 개발된 해법은 전통적인 라그랑지 이완법을 보완한 것으로 다음과 같이 구성된다. 우선 우수한 초기 실현가능해(good initial feasible solution)를 얻을 수 있는 휴리스틱 방법을 개발하고 초기 실현가능해가 얻어지면 이를 이용하여 초기 쌍대변수(이완된 제약식에 붙게되는 라그랑지 승수)를 추정한다. 대개의 경우 쌍대 변수를 임의로 0으로 설정하고 해법을 수행하는데, 이 경우 쌍대 최적해와의 차이가 많이 나게되므로 비효율이 발생할 수 있다. 쌍대 최적해를 얻은 후 원문제의 실현가능조건을 위배하는 경우에는 재할당 방법(re-allocation method)를 통해 원문제의 실현가능조건을 충족하도록 한다. 해법의 성능(효율성) 테스트 결과 저자들이 개발한 해법이 수행속도 면에서 상업용 팩키지와 기존의 효율적인 해법들에 비하여 매우 우수하다는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 본 해법은 최적해를 보장하지 않지만 최적해와의 차이가 평균 2% 미만의 근사 최적해를 얻을 수 있었다.
우리 민족의 대표적인 민요이면서 동시에 유네스코 인류무형문화유산인 아리랑을 정보알고리즘 기법을 도입하여 후렴구를 중심으로 계통도를 분석하고 아리랑들 사이의 상관관계는 본문 단어중심으로 분석하였다. 아리랑의 계통도 분석은 생명체의 진화관계를 분석하는 알고리즘인 다중서열정렬 기법을 사용하였다. 분석한 아리랑 106개 중에서 38개 아리랑이 빠른 템포를 가지고 있었으며, 나머지 68개 아리랑이 느린 템포를 가지고 있었다. 이를 바탕으로 후렴구 기반 아리랑 계통도를 완성하였다. 아리랑 본문 단어는 아리랑에 있는 단어와 아리랑 제목을 노드로 하는 bipartate네트워크를 구축하고 이들로부터 73개 아리랑 및 104개의 핵심 단어를 추출하였다. 먼저, 이 데이터를 바탕으로 쌍대비교분석 기법을 사용하여 아리랑들 사이의 상관관계를 분석하였다. 또한, 네트워크 연결계수가 1인 노드를 단계적으로 제거하여 핵심네트워크를 구축한 다음 네트워크 기반으로 아리랑들 사이의 상관관계를 분석하였다. 그동안 아리랑을 어원 중심의 인문과학이나 음률적인 접근을 통하여 아리랑의 어원, 계통도, 상관관계를 분석하려는 연구가 있었다. 본 연구에서는 이러한 시도를 벗어나 과학적 접근방법인 정보알고리즘을 사용하여 아리랑을 분석함으로써 세계적인 문화유산의 위상을 한층 더 높이고 객관적인 결과를 통해서 아리랑의 대중화 및 세계화의 기틀을 마련함에 있어 그 방법론을 제시하였다.
화력발전기의 주간운용계획을 수립함에 있어 여러 에너지사용에 관련된 제약조건의 지배를 받는 발전기를 효율적으로 고려할 수 있는 새로운 방법을 개발하였다. 우선 이를 위하여 에너지제약을 고려한 운용계획문제를 Lagrangian Relaxation법에 의해 모델링하였다. 또한 에너지제약을 만족하는 최적의 화력발전기의 기동정지계획 및 발전출력을 원문제 내에서 구할 수 있도록 하였으며, 쌍대문제를 효율적으로 풀 수 있는 알고리즘을 개발하여 보다 빠르고 정확한 해를 구할 수 있도록 하였다. 제안한 방법을 시험계통 및 대규모 실계통에 적용하여 유용성을 검증하였다.
본 논문에서는 유한체GF($2^m$)상의 원소들을 표현하는 데 있어서 기존의 표준기지(standard basis) 표현 대신 쌍대기지(Dual basis)표현을 이용하여 GF($2^m$)상의 승산을 직렬화시킨 Berlekamp의 직렬승산 알고리즘(Bit-Serial Multiplier Algorithm)을 연구 분석하고 이를 이용하여 직렬로 동작되는 Reed-Solomon부호의 직렬부호기를 설계하였다. 또한 오류정정능력이 16인 (255, 233) Reed-Solomon부호를 택하여 이 직렬부호기를 TTL IC로 직접 장치화함으로써 이 부호기가 기존의 부호기보다 훨씬 간단한 Hardware로 장치화될 수 있음을 보였다.
무효전력 계획은 크게 계통운용계획과 투자비용계획으로 구분할 수 있다. 본 논문은 조상설비 투입계획 관점에서 주 쌍대 비선형 내점법을 이용한 조상설비 최적화 모의를 수행한다. 실 계통 규모의 대규모 계통을 모의하기 위하여 모선번호 ordering 기법 및 고성능 LU 분해 기법을 적용하였으며 조상설비 계획문제에 포함되는 이산변수의 처리는 투입위치 및 용량의 정수화를 통하여 최적화 문제에 이산변수를 포함하지 않도록 한다. 본 알고리즘은 2006년도 한전계통의 조상설비 현황을 바탕으로 하여 2008년도 계통상태에 대한 조상설비 투입계획 모의에 적용한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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