본 논문에서는 Hu에 의해 고안된 random 탐색법과 조합된 tabu 탐색법(radnom tabu 탐색법)을 결합계수를 구하는 학습 알고리즘으로 직접 사용하여 국소적 최적해에 수렴하는 것을 방지하고, 수렴정도를 개선하는 새로운 방법을 제안한다. 이 방법을 배타적 논리합 문제에 적용하여 역전파법 및 tabu 탐색법을 이용한 오차역전파법과 비교한다. 그리고, 각 파라메터가 오차함수의 수렴에 미치는 영향을 조사한다.
본 연구에서는 컴퓨터 과학 교육에서 강조하는 알고리즘 수업에서 교육용 프로그래밍 언어인 스크래치를 활용하였을 때 학습자의 논리적 사고력에 미치는 영향을 분석하고자 교재를 개발하고 투입하여 효과를 검증하였다. 알고리즘 교육 내용은 외국의 ACM과 국내의 중학교 정보 교과 교육과정을 분석하여 선정하였으며, 개발된 교재를 초등학교 4학년 학생에게 투입하였다. 논리적 사고력의 영향을 살펴보기 위하여 GALT 축소본 검사지를 사용하였으며 실험집단의 논리적 사고력의 논리합계와 조합논리에서 유의미한 차이의 신장을 보였다.
지금까지의 정보 교과에서의 논리적 사고력 향상에 관한 연구는 대부분 일반적인 논리적 사고력 검사지를 바탕으로 이루어졌으며, 프로그래밍 학습 결과를 통한 논리적 사고력의 향상에 한정되어 있다. 본 연구에서는 일반적인 논리적 사고력의 특성 및 타 교과에서 논리적 사고력의 특성과 달리 정보 교과의 문제 해결 과정에서의 논리적 사고력의 조작적 정의를 제시하였다. 먼저, 정보 교과의 문제 해결 과정에서 요구되는 논리적 사고력의 구성요소를 선정하고, 각각에 대한 조작적 정의를 개방형식의 전문가 설문과 연구자 숙의 과정을 통하여 제시하였다. 또한, 각각의 조작적 정의를 바탕으로 중등 정보 교과 '문제 해결 방법과 절차' 영역의 내용요소와 연관성을 제시하고, 그에 따른 평가 문항을 개발하였다. 연구 결과, 정보 교과의 문제해결과정에서 요구되는 논리적 사고력의 구성요소는 서열화 논리, 명제 논리, 상관 논리, 변인 통제 논리, 조합 논리, 비례 논리이며, 조작적 정의와 정보교과 내용요소를 바탕으로 논리적 사고력 평가문항을 개발하여 그 실효성을 알아보았다. 본 연구 결과는 정보 교과의 논리적 사고력 신장을 위한 교수학습방법과 평가 방안의 가이드라인을 제공하는 데에서 의의를 찾을 수 있을 것이다.
다치결정도 (multiple-valued decision diagram : MDD) 와 순서화된 다치결정도 (ordered MDD:OMDD)는 다치논리함수의 표현에 폭넓게 사용된다. p치 n변수인 경우 p/sup (n-1)/으로 증가하는 노드의 수는 ROMDD(reduced OMDD)를 사용하여 현저하게 감소시킬 수 있다. 그러나 다치와 다변수의 경우에는 더욱 많은 공정을 수반하게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위해 honghai jiang이 제안한 2치시스템에서의 input implict/output explicit 관계를 갖는 OVAG(output value array graph)를 사용하여 다치논리함수를 표현한다. 그리고 MDD 표현이 어려운 상황에서 MOVAG(multi OVAG)를 사용하여 보다 쉽게 출력값을 배열하는 그래프를 이끌어 낼 수 있다. 본 논문에서는 MOVAG의 구성방법과 회로에서 MOVAG로으 변환에 대한 알고리듬을 제안하였고, 알고리듬에 의한 결과를 MDD와 비교하여 노드수 감소에 따르는 처리속도가 개선됨을 검증하였다.
다치결정도(Multiple-valued Decision Diagram : MDD)와 순서화된 다치결정도(Ordered MDD : OMDD)는 다치논리함수의 표현에 폭넓게 사용된다. p치 n변수 인 경우 p$^{(n-1)}$ 으로 증가하는 노드의 수는 ROMDD(Reduced OMDD)를 사용하여 현저하게 감소시킬 수 있다. 그러나 다치와 다변수의 경우에는 더욱 많은 공정을 수반하게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위해 Honghai Jiang이 제안한 2치시스템에서의 input implict/output explicit 관계를 갖는 OVAG(Output Value Array Graph)를 사용하여 다치논리함수를 표현한다. 고리고 MDD 표현이 어려운 상황에서 MOVAG(Multi OVAG)를 사용하여 보다 쉽게 출력값을 배열하는 그래프를 이끌어 낼 수 있다. 본 논문에서는 MOVAG의 구성방법과 회로에서 MOVAG로의 변환에 대한 알고리즘을 제안하였고, 알고리즘에 의한 결과를 MDD와 비교하여 노드수 감소에 따르는 처리속도가 개선됨 을 검증하였다.
MTJ (Magnetic Tunneling Junction) 소자는 불 (Boolean) 연산을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 자신의 출력 정보를 저장하는 비휘발성 소자이다. 기존의 트랜지스터로 구성된 논리 연산자를 MTJ 소자로 대체함으로써, 조합논리 회로와 순차논리 회로로 구성된 디지털 논리 회로를 자기논리 (magneto-logic) 회로로 대체 가능하다. 또한 자기논리 회로는 비휘발성 논리 소자를 사용함으로써, 회로 면적 면에서 우수하고 전원이 꺼져도 정보를 유지할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 자기논리 회로의 예로 3비트 업/다운 카운터를 설계하였고 그 동작을 이전 논문에서 제안된 바 있는 macro-model을 보완 적용하여 검증하였다.
Magnetic Tunnel Junction (MTJ)는 비휘발성 소자로서 그간 기억소자분야에 국한되어왔으나, 최근 다양한 연구들에 의하여 자기논리 (magneto-logic) 회로에 사용되면서 기존 트랜지스터 기반의 논리연산자를 대체할 수 있는 가능성을 보이고 있으며, 논리회로까지 확장 적용되어 스핀전자공학 분야의 새로운 장을 열 것으로 기대되어지고 있다. 자체 저장 능력을 갖는 MTJ 소자로 구현된 자기논리 회로는 전원이 꺼져도 정보가 그대로 유지되고, 또한, 불 (Boolean) 연산 수행 시 단순한 입력변화만으로 다양한 논리 연산자 구현이 가능한 구조적인 유연성을 보이므로, 물리적으로 완성된 회로 내에서 얼마든지 재구성이 가능한 자기논리 회로를 구현할 수 있다. 본 논문에서는 단순한 조합논리나 순차논리 회로의 동작을 넘어서, 임의의 3비트 논리회로 동작을 모두 수행할 수 있는 자기논리 회로를 제안한다. 이를 위해 3비트 논리회로 중에서 최대의 복잡성을 갖는 논리회로를 MTJ 소자를 사용하여 설계하였고, 그 동작을 이전 논문에서 제안된 바 있는 macro-model을 보완 적용하여 검증하였다. 제안된 회로는 3비트로 구현할 수 있는 가장 복잡한 논리회로의 동작을 수행할 뿐만 아니라, 전류구동회로의 게이트 신호들을 변화시킴으로써 임의의 3비트 논리 회로의 동작을 모두 수행하는 것이 가능하다.
본 연구의 목적은 초등학교 영재 학생의 인지발달 및 논리적 사고력 형성 수준을 조사하고 일반 학생과 비교하기 위함이다. 이를 위하여 경기도 소재 초등학교 영재학급 학생 79명과 초등학교 일반 학생 114명을 대상으로 논리적 사고력 검사(GALT)를 실시하고 자료를 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등 영재 학생은 일반 학생에 비해 논리적 사고력 점수가 유의미하게 높았다(p<.05). 인지발달 수준 분포를 비교한 결과 초등 영재 학생은 일반 학생에 비해 형식적 조작기에 도달한 비율이 매우 높았으며, 구체적 조작기에 머물러 있는 비율은 매우 낮았다. 이로써 영재는 일반 학생에 비해 인지발달이 빠르게 나타남을 알 수 있다. 둘째, 초등 영재 학생의 학년에 따라서 논리적 사고력 점수는 유의미한 차이가 있었다(p<.05). 5학년 영재에 비해 6학년 영재의 논리적 사고력이 유의미하게 높았으며, 형식적 조작기에 도달한 학생의 비율도 34% 높았다. 논리적 사고력 영역별로 비교한 결과 보존논리와 상관논리를 제외한 4개의 논리에서 6학년 영재가 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 5, 6학년 모두 조합논리의 형성 비율이 가장 높았으며, 상관논리 형성 비율이 가장 낮았다. 셋째, 영재의 성별에 따른 논리적 사고력 점수에는 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 형식적 조작기에 도달한 비율은 영재 남학생이 높았으나 구체적 조작기에 머물러 있는 비율도 영재 남학생이 높았다. 논리적 사고 영역별로 비교한 결과 상관논리에서는 영재 여학생이 영재 남학생에 비해 유의미하게 높은 것으로 나타났다(p<.05).
문장 서술의 일관성이나 진 위를 신속 정확히 파악하기 위해서 컴퓨터의 힘을 빌릴 수 있다. 따라서 문장논리의 컴퓨터프로세싱으로 문장 전체 서술의 일관성이나 진 위를 신속 정확히 파악하기 위한 연구가 있을 만하다. 이런 필요에 따라 본 연구에서는 컴퓨터프로세싱과정을 기획하고, 그 프로세싱에 필요한 테이블을 작성하고, 그리고 5개 논리규칙의 테이블을 우선 개발하여 활성화해본다. 그래서 차후 연구에서 10개의 기본추론규칙과 11개의 파생추론규칙 각각의 테이블을 개발하고, 그 다음 개발된 테이블들을 활성화하여 구축한 DB 위에 서버 프로그래밍 JSP와 클라이언트 프로그래밍 JAVA를 이용하여 문장논리규칙을 프로세싱하는 토대를 마련한다. 2장에서 프로세싱과정의 기획은 먼저 논리연산테이블을 탐색해서 논리규칙과 추론규칙을 공식으로 구분하고, 공식에 사용할 조합을 구분해서 순번으로 열거하는 작업을 하도록 하여, 변수 테이블, 논리기호 테이블, 입력처리 테이블을 작성한다. 그래서 차후 연구에서 주어부와 술어부를 활성화한 DB 위에 서버 프로그래밍 JSP와 클라이언트 프로그래밍 JAVA를 이용하여 문장의 참 거짓을 판명하도록 준비한다. 3장에서는 2장에서 작성 준비한 테이블을 참고해서 문장논리를 위해 명제적 계산, 문장논리 계산 혹은 진술논리 계산에 사용되는 5개의 논리규칙 즉, 이중부정규칙, 드모르간규칙, 교환규칙, 결합규칙 그리고 분배규칙 모두의 테이블을 개발하고, 마지막 4장에서는 개발한 테이블의 활성화로 DB 구축과 더불어 논리규칙 프로세싱하는 단계까지 이론적 구상을 해본다.
본 논문은 조합 논리회로에서의 시험 불가능한 결함(untestable faults)을 확인하는 새로운 알고리즘 RICP(Redundancy Identification using Critical-pair Paths)를 제시한다. 조합 논리회로에서의 시험 불가능 결합은 회로의 과잉(redundancy)에 의해서 발생한다. 회로의 과잉은 팬 아웃 스템(fanout stem)과 재결집 게이트(reconvergent gate)의 영역을 분석함으로서 찾을 수 있다. 시험 불가능한 결함들은 임계 경로의 확장된 개념인 임계-쌍 경로를 이용하여 스템 영역을 분석함으로써 확인되어진다. RICP 알고리즘이 FIRE(Fault Independent REdundancy identification) 알고리즘보다 효율적이라는 것을 보여준다. ISCAS85 벤치마크 테스트 회로에 대한 두 알고리즘의 실험 결과를 비교하였다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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