본 연구에서는 인터넷 게임을 통한 학습의 이론적 면모를 살펴보고 인터넷 게임과 관련하여 여러 장르(어드벤처 게임, 시뮬레이션 게임을 중심으로)의 게임의 교육적 특성과 네트워크 요소에 기인한 상호 작용적 특성을 협동학습을 중심으로 살펴보았다. 또한 각종 인터넷 게임을 통한 교육모델을 제시해 보았는데, 이는 게임의 교육적 특징별로 각각의 단계에 맞춰 네트워크 게임을 통한 학습을 실현 할 수 있는 구체적 모델이라 할 수 있다.
외국어 교육의 필요성이 강조되고 그에 대한 요구가 늘어남에 따라 언어 교육의 기회를 늘리고 비용을 줄이기 위해 컴퓨터 기반의 다양한 기술들의 요구 역시 증가하고 개발되고 있다. 언어 능력 개발의 중요한 요소로서 문법 교육에 대한 컴퓨터 지원 기술 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 문법 오류 시뮬레이션을 통해 문법 오류 패턴 데이터베이스를 구축하고 이들 패턴과 사용자 입력의 패턴 매칭으로 생성된 자질 벡터로 기계 학습을 하여 문법성 확인을 했다. 문법성 확인 결과에 따라 오류 종류에 따른 상대 빈도를 고려하여 오류 종류를 분류했다. 또 말하기와 쓰기 작업의 서로 다른 특성을 반영하기 위해 말하기 작업과 쓰기 작업에 대한 두 개의 다른 말뭉치가 학습에 이용 되었다.
캐릭터로 하여금 시뮬레이션 내에서 사용자가 원하는 동작을 보이도록 물리 기반 제어기를 만들 수 있다면 주변 환경의 변화와 다른 캐릭터와의 상호작용에 대하여 자연스러운 반응을 보이는 캐릭터 애니메이션을 생성할 수 있다. 최근 심층 강화 학습을 이용해 물리 기반 제어기가 더 안정적이고 다양한 동작을 합성하도록 하는 연구가 다수 이루어져 왔다. 본 논문에서는 다리가 하나 달린 픽사 애니메이션 스튜디오의 마스코트 캐릭터 Luxo를 주어진 목적지까지 뛰어 도착하게 하는 심층 강화학습 모델을 제시한다. 효율적으로 뛰는 동작을 학습하도록 하기 위해서 Luxo의 각 관절의 각도값들을 선형 보간법으로 생성하여 참조 모션을 만들었으며, 캐릭터는 이를 모방하면서 균형을 유지하여 목표한 위치까지 도달하도록 하는 제어 정책(control policy)을 학습한다. 참조 동작을 사용하지 않고 Luxo 동작을 제어하도록 학습된 정책과 비교한 실험 결과, 제안된 방법을 사용하면 사용자가 지정한 위치로 Luxo가 점프하며 이동하는 정책을 더 효율적으로 학습할 수 있었다.
본 연구에서는 인터넷 웹 기반의 화자확인시스템을 설계하였다. 웹 기반의 화자확인 시스템에 적용할 화자인식기법을 선정하기 위해 문자종속 화자인식기법들(DTW, DHMM, SCHMM)의 성능 및 특징들을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 비교 평가하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 이용하여 웹 기반의 화자확인시스템에 적합한 인식성능 및 초기 학습발음수를 갖는 DHMM을 화자인식기법으로 선정하고 이를 분산처리환경에서 동작하도록 Activex, DCOM기술을 이용하여 3계층방식으로 설계하였다.
천안함 폭침 사건이 2년이 경과하면서 미사일 발사 등의 군사적 충돌이 문제가 되고 있다. 특히 실제로 군사적 훈련에는 물리적인 한계가 있어 CBT를 활용한 군사 시뮬레이션 교육에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 군특성화 고등학교에서 CBT를 활용하여 화포와 총포 수리에 대한 기능을 On-Line에서 시뮬레이션을 통해 교육을 실시한 후 그 효과를 연구 분석하였다. 또한 화포 수리병을 양성하기 위하여 사용되는 CBT를 활용한 시뮬레이션 교육 실시 집단과 CBT 시뮬레이션 교육을 실시하지 않은 집단 간에 학습효과를 비교 연구한다.
본 논문에서는 초해상도(Super-Resolution, SR)을 계산하는데 필요한 물리 기반 시뮬레이션 데이터를 효율적으로 분류하고 분할하여 빠르게 SR연산을 가능하게 하는 쿼드트리 기반 최적화 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 입력 데이터로 사용하는 연기 시뮬레이션 데이터를 다운스케일링(Downscaling)하여 쿼드트리 연산 소요 시간을 대폭 감소시킨다. 이 과정에서 연기의 밀도를 이진화함으로써, 다운스케일링 과정에서 밀도가 수치 손실되는 문제를 완화하며 쿼드트리를 구축한다. 학습에 사용된 데이터는 COCO 2017 데이터 셋이며, 인공신경망은 VGG19 기반 네트워크를 사용한다. 컨볼루션 계층을 거칠 때 데이터의 손실을 막기 위해 잔차(Residual) 보완 방식과 유사하게 이전 계층의 출력 값을 더해주며 학습을 진행한다. 실험결과가 연기의 경우 제안된 방법은 이전 접근법에 비해 약 15~18배 정도의 속도향상을 얻었다.
본 논문에서는 라인 형태인 가닥(Strand) 지오메트리 이미지와 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, ConvNet 혹은 CNN)을 이용하여 저해상도 헤어 및 털 시뮬레이션을 고해상도로 노이즈 없이 표현할 수 있는 기법을 제안한다. 저해상도와 고해상도 데이터 간의 쌍은 물리 기반 시뮬레이션을 통해 얻을 수 있으며, 이렇게 얻어진 데이터를 이용하여 저해상도-고해상도 데이터 쌍을 설정한다. 학습할 때 사용되는 데이터는 헤어 가닥 형태의 위치를 지오메트리 이미지로 변환하여 사용한다. 본 논문에서 제안하는 헤어 및 털 네트워크는 저해상도 이미지를 고해상도 이미지로 업스케일링(Upscaling)시키는 이미지 합성기를 위해 사용된다. 테스트 결과로 얻어진 고해상도 지오메트리 이미지가 고해상도 헤어로 다시 변환되면, 하나의 매핑 함수로 표현하기 어려운 헤어의 찰랑거리는(Elastic) 움직임을 잘 표현할 수 있다. 합성 결과에 대한 성능으로 이전 물리 기반 시뮬레이션보다 빠른 성능을 보였으며, 복잡한 수치해석을 몰라도 쉽게 실행이 가능하다.
교육 장소에서 실제 수업하거나, 시뮬레이션 환경에서 교육하는 방법에 대한 방향이 제시되고 있다. 4차 산업혁명 이후에 다양한 분야의 산업 발전이 이루어지고 있고, 특히 IoT와 관련된 교육이 실행되고 있는 실정이다. 제안 모델은 3D 환경에서의 시뮬레이션 시스템을 응용하여 큰 비용 없이 다양한 IoT 시스템을 간접적으로 구축하여 교육할 수 있는 모델로서, 아두이노 플랫폼을 기반으로 가상 리모트 IO를 구현하였으며, 이를 통하여 교육을 위한 시스템 구축비용의 경감과 시스템을 간접적으로 구축하여 학습할 수 있는 모델이다. 또한 교육과 관련된 콘텐츠들을 다양하게 실습할 수 있다. 테스트 코드를 작성하여 실제 시스템과 가상의 시스템과의 동작 일치성을 확인하였다.
산업용 IoT (IIoT)는 최근들어 제조 시스템의 중요한 구성 요소로 간주된다. IIoT를 통해 시설에서 감지된 데이터를 수집하여 작동 조건을 적절하게 분석하고 처리한다. 여기서 비정상적인 데이터는 전체 시스템의 안전성 및 생산성을 위해 신속하게 탐지되어야한다. 기존 임계 값 기반 방법은 임계 값 미만의 유휴 오류 또는 비정상적인 동작을 감지 할 수 없으므로 IIoT에 적합하지 않다. 본 논문에서는 예측 구간과 우선 순위기반 스케줄링을 이용한 분할 선형 회귀 분석을 기반으로 비정상적인 데이터를 검출하는 새로운 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과 제안한 기법은 비정상적인 데이터 검출 속도에서 임계치, 일반 선형 회귀 또는 FCFS 정책을 사용하는 기존의 기법보다 우수함을 알 수 있었다.
기존의 단순 통계 기반 추천 시스템은 학생들의 수강 이력 데이터만을 활용하기 때문에 선호하는 수업을 찾는 것에 많은 어려움을 겪고 있다. 이를 해결하기 위해, 본 연구에서는 심층 강화학습 기반의 개인화된 전공과목 추천 시스템을 제안한다. 이 시스템은 학생의 학과, 학년, 수강 이력 등의 정형 데이터를 기반으로 학생들 간의 유사도를 측정하며, 이를 통해 각 전공과목에 대한 정보와 학생들의 강의 평가를 종합적으로 고려하여 가장 적합한 전공과목을 추천한다. 본 논문에서는 이 DRL 기반의 추천 시스템을 통해 대학생들이 전공과목을 선택하는 데에 유용한 정보를 제공하며, 이를 통계 기반 추천 시스템과 비교하였을 때 더 우수한 성능을 보여주는 것을 확인하였다. 시뮬레이션 결과, 심층 강화학습 기반의 추천 시스템은 통계 기반 추천 시스템에 비해 수강 과목 예측률에서 약 20%의 성능 향상을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로, 학생들의 강의 평가를 반영하여 개인화된 과목 추천을 제공하는 새로운 시스템을 제안한다. 이 시스템은 학생들이 자신의 선호와 목표에 맞는 전공과목을 찾는 데에 큰 도움이 될 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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