• 제목/요약/키워드: 컴퓨터 사용 유형

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데이터 증강 기반 효율적인 무선 신호 분류 연구 (An Efficient Wireless Signal Classification Based on Data Augmentation)

  • 임상순
    • Journal of Platform Technology
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    • 제10권4호
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    • pp.47-55
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    • 2022
  • 사물인터넷 환경에서는 다양한 무선 통신 기술을 사용하는 기기들이 점점 증가하고 있다. 특히, 다양한 무선 신호 변조 유형을 정확하게 식별하기 위해 효율적인 특성 추출 기법을 설계하고 무선 신호의 종류를 분류하는 것이 필수적이다. 하지만, 실제 환경에서 레이블이 지정된 무선 신호 데이터를 수집하는 것은 쉬운 문제가 아니다. 최근 무선 신호 분류를 위해 딥러닝 기반의 다양한 학습 기법들이 제안되어졌다. 딥러닝의 경우 훈련 데이터셋이 적을 경우 과대적합에 빠질 가능성이 높으며, 이는 딥러닝 모델을 활용한 무선 신호 분류 기법의 성능 저하를 유발한다. 본 연구에서는 다양한 무선 신호들이 존재할 때 분류 성능을 높이기 위해 생성적 적대 신경망 기반 데이터 증대 기법을 제안한다. 분류해야 하는 무선 신호의 종류가 다양할 때 특정 무선 신호를 나타내는 데이터의 양이 적거나 균형이 맞지 않는 경우 제안한 기법을 활용하여 필요한 무선 신호와 관련된 데이터의 양을 증가시킨다. 제안한 데이터 증강 알고리즘의 유효성을 검증하기 위해 무선 신호의 데이터양을 증가시키고 균형을 맞춘 결과를 바탕으로 CNN 및 LSTM 기반 무선 신호 분류기를 구현하여 실험해본 결과 데이터 균형을 맞추지 않았을 때보다 분류 정확도가 높아지는 것을 확인하였다.

스마트 헬스케어를 위한 심장활동 신호 검출용 접촉식 직물전극의 구조가 센싱 성능에 미치는 영향 (Effect of the Configuration of Contact Type Textile Electrode on the Performance of Heart Activity Signal Acquisition for Smart Healthcare)

  • 조현승;구혜란;양진희;이강휘;김상민;이정환;곽휘권;고윤수;오윤중;박서연;김신혜;이주현
    • 감성과학
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    • 제21권4호
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    • pp.63-76
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    • 2018
  • 본 연구의 목적은 스마트 헬스케어를 위해 접촉식 직물전극의 구조가 심장활동 신호 획득에 미치는 영향을 연구하는 것이다. 본 연구에서는 심장활동 신호 측정을 위하여 전극의 크기와 구성방식을 조작한 6종의 접촉식 직물전극을 컴퓨터 자수 방식으로 구현하였고, 이를 가슴밴드에 부착하여 응용형 리드 II(modified Lead II) 방식으로 심장활동 신호를 검출하였다. 건강한 신체의 남성 4명을 대상으로 서서 정지한 자세에서 각 직물전극을 사용하여 심장활동 신호를 검출하였으며, 모든 유형의 전극에 걸쳐 4회씩 반복측정 하였다. 심장활동 신호의 수집을 위해 BIOPAC ECG100 장비를 사용하여 1 kHz로 샘플링하였으며, 검출된 원 신호를 대역통과 필터를 사용하여 필터링하였다. 직물전극의 구조에 따른 심장활동 신호 획득의 성능을 비교하기 위하여 신호의 파형과 크기를 파라미터로 하여 정성적 분석을 실시하였고, 각 전극을 통하여 획득된 심장활동 신호의 SPR(signal power ratio)을 산출함으로써 정량적 분석을 실시하였다. 산출된 SPR 값을 대상으로 하여 비모수 통계분석 방식의 차이검정과 사후검정을 실시함으로써 6개 전극의 구조에 따른 심장활동 신호 획득의 성능 차이를 구체적으로 분석하였다. 연구 결과 접촉식 직물전극의 구조에 따라 심장활동 신호의 품질에는 정성적, 정량적 측면에 걸쳐 모두 주요한 차이가 있는 것이 고찰되었다. 접촉식 직물전극의 구성 측면에 있어서는 입체전극이 평면전극에 비해 더 우수한 품질의 신호가 검출되는 것으로 나타났다. 한편 3가지 전극 크기에 따른 심장활동 신호 획득의 유의한 성능 차이는 발견되지 않았다. 이러한 결과는 심장활동 신호 획득을 위한 접촉식 직물전극 구조의 두 가지 요건 중 구성방식(평면/입체)이 웨어러블 헬스케어를 위한 심장활동 신호 획득의 성능에 주요한 영향을 미치는 것을 시사한다. 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 직물전극이 일체형으로 통합된 의복형 플랫폼을 구현하고 성능 고도화 방안을 연구함으로써, 시공간의 제약 없이 고품질의 심장활동 모니터링이 가능한 스마트 의류 기술을 개발하고자 한다.

웹 정보의 관리에 있어서 의미적 접근경로의 형성에 관한 연구 (Semantic Access Path Generation in Web Information Management)

  • Lee, Wookey
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제8권2호
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    • pp.51-56
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    • 2003
  • 웹 정보가 폭발적으로 증가하는 정보의 바다 한 가운데에서 이러한 웹 정보를 구조화하는 문제는 매우시의성이 크다. 본 연구는 웹을 노드와 링크로 구성된 그래프로 인식함을 그 출발점으로 한다. 이때 노드는 각 웹 페이지를 나타내고, 링크는 각 페이지를 연결하는 하이퍼텍스트 링크 즉, URL을 나타낸다. 그러면 웹은 웹 페이지와 그들 간의 링크로 연결된 유방향 그래프의 집합이 되는 것이다. 그러나 문제는 이러한 웹 정보가 지수적으로 증가하면서 웹 그래프 역시 지나치게 복잡해짐으로 인해 사용자 즉, 사람 및 검색로봇이 웹 정보를 파악하고 검색함에 있어 복잡성으로 인한 혼란이 야기된다는 것이며, 이를 이름하여 웹 공간에서의 위치혼란(lost in cyber space)라고 부른다. 따라서 이를 적절히 및 추상화하여 방향성(orientation)을 제시하고 전체적으로 웹 공간의 정보를 일목요연하게 표현하는 노력이 필요한 것이다. 이것을 위하여 웹 페이지를 계량적 수치로 나타내야할 필요가 있으며 여기서는 tf-idf를 그 방법론으로 삼았다. tf-idf란 빈도 및 반빈도(term frequency/inverse document frequency)곱을 일컫는 것으로서, 웹 페이지를 용어(keyword)의 벡터로 인식하고, 사용자가 제시하는 용어와의 상관성을 거리공간 벡터값으로 계산하는 과정을 의미한다. 이렇게 웹 정보를 계량화하는 것을 의미적 표현(semantic representation)이라 하고, 그것을 구조화하는 것을 의미적 접근경로라고 하였다. 본 연구의 목표는 궁극적으로는 웹 정보를 의미적 접근경로를 포함하는 계층적 형식(Hierarchical Structure)으로 축약하여 사용자로 하여금 웹 정보 검색의 차원을 혁신코자 하는 것이다. 식 재하도록 하였다. 소단 내 수목식재에 있어서는 교목식재가 가능한 한 남측 사면은 20m 간격으로 교목 2열 교호식재를 하며, 소단상부는 각 구간별로 계절감을 연출할 수 있는 식물을 도입하는 방안을 제안하였다. 제작된 보정물에 대해서는 무게가 너무 가벼워 모든 피험자들이 양 쪽 가슴의 균형이 잘 맞지 않는다고 답하였으며 특히, 운동을 즐기고 활동이 많은 피험자의 경우 스펀지로 제작된 보정물에 대해 큰불만을 표시하였다. 바람직한 자녀의 인성발달 및 여러 영역에 걸친 발달을 위하여 항상 애정과 관심을 가지고 적극적으로 참여해야 할 것이다. 자녀양육은 더 이상 어머니 혼자의 역할이 아닌 부모 둘 다의 몫이며 교임이므로 부모들은 좋은 가정을 만들고 좋은 부모가 되기 위해서 끊임없이 자신을 갈고 닦으며 노력을 기울여야 할 것이다.서 이들 4개 지표로서 전체의 927%를 설명할 수 있다. 7. 자치구별 평가는 모든 음식점에서 식재료 보관시설(냉장, 냉동), 불량부정식품 사용여부, 남은 반찬의 폐기, 식당상태 등에서는 비교적 양호하였으나, 주방의 청결상태, 식재료 창고의 관리 및 주방 근무직원의 위생상태는 열악하였다. 평가 지표 14개의 총 평가결과가 가장 우수한 자치구는 동작구였으며, 다음으로 서대문구, 금천구, 성동구, 마포구의 순서이었다. 나머지 20개 자치구는 모두 보통이상으로 평가되었다. 8. 음식점 업태 별로 주방과 식당의 청결도 평가에서 가장 중요한 요인은 주방의 내부설비(바닥, 벽면, 천장, 환풍기, 기구 등) 또는 주방종업원의 근무 환경(주방의 환기설비, 설치 및 쾌적한 환경상태유지)이었다. 그러나 음식점 유형에 관계없이 주방과 식당의 청결도 평가에 가장 큰 영향을 주는 인자는 주방종업원의 근무환경이었다. 우리나라의 2002년도 섭취장소별

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수치지형해석(數値地形解析)에 의한 온대중부림(溫帶中部林)의 적지적수도(適地適樹圖) 작성(作成) (Mapping of the Righteous Tree Selection for a Given Site Using Digital Terrain Analysis on a Central Temperate Forest)

  • 강영호;정진현;김영걸;박재욱
    • 한국산림과학회지
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    • 제86권2호
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    • pp.241-250
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    • 1997
  • 본 연구(硏究)는 수치(數値) 지형(地形) 해석법(解析法)에 의거 조림추천수종(造林推薦樹種)이 적지적소(適地適所)에 배치(配置)되도록 도면화(圖面化)하는 것을 목표(目標)로 현지(現地) 분포수종(分布樹種) 및 조림수종(造林樹種) 특성조사(特性調査)을 실시(實施)하여 알고리즘값을 설정(設定)하였다. 토양(土壤)은 토양조사(土壤調査)에 의거(依據) 토양도(土壤圖)를 작성(作成) 수치화(數値化)하여 사용(使用)하였고 평균표고(平均標高), 경사(傾斜), 방위(方位), 국소지형(局所地形)은 각각의 격자단위별(格子單位) 표고(標高)값을 가지고 계산식(計算式)을 적용(適用)하여 수치도(數値圖)를 작성(作成)하였다. 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 개인별(個人用) 컴퓨터를 이용(利用)한 지형해석(地形解析) 및 수치도(數値圖) 중첩법(重疊法)에 의거 전북(全北) 무주군(茂朱郡) 일부지역(一部地域)(2,500ha)을 대상(對象)으로 토양(土壤) 및 임상조건(林相條件), 지형요인(地形要因)에 따라 분류(分類)할 수 있는 적지적수선정기법(適地適樹選定技法)을 개발(開發)하였다. 2. 연구(硏究) 대상지역(對象地域)에는 주로 갈색산림토양(褐色山林土壤)이 출현(出現)하고 소나무외 29개 수종(樹種)이 분포(分布)하였으며, 입지환경(立地環境) 및 토양조건(土壤條件)에 따라 수종별(樹種別)로 지위차이(地位差異)가 나타났다. 3. 본 연구(硏究)를 수행(遂行)하기 위하여 작성(作成)한 기본프로그램 (DTM, BAS)의 정확성을 알아보기 위하여 지형수치도(地形數値圖)의 평균표고(平均標高) 방위(方位)값과 현지(現地) 실측(實測)한 값사이의 오차율(誤差率)을 검증(檢證)한 결과(結果) 평균표고(平均標高) 및 방위(方位)값에서 모두 허용오차(許容誤差) 범위내(範圍內)인 5%미만(未滿)으로 나타나 개발(開發)된 프로그램의 유효성(有效性)이 입증(立證)되었다. 4. 적지적수도(適地適樹圖) 작성결과(作成結果) 가장 많은 면적(面積)을 차지하는 군(群)은 제 2군(R, $B_1$토양형(土壤型))으로 전체의 46%를 차지했으며, 산림(山林) 이외지역(以外地域)(L)이 23%, 제 6군($B_2$토양형(土壤型))은 13%로 나타났고, 제 5군은 7%, 제 4군은 5%, 기타 6%의 순으로 나타났다. 5. 조림수종군별(造林樹種群別) 관리방안(管理方案)은 제 1군의 비산림지역(非山林地域)을 제외(除外)하고 토양(土壤) 및 지형조건(地形條件)을 기준(基準)으로 하여 4개(個) 유형(類型)으로 분류(分類) 시행(提示)하였다.

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3차원 CT 영상을 이용한 정상교합자의 안면 연조직 계측 분석 (Facial soft tissue measuring analysis of normal occlusion using three-dimensional CT imaging)

  • 한수연;백형선;김기덕;유형석
    • 대한치과교정학회지
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    • 제35권6호
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    • pp.409-419
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    • 2005
  • 최근 들어 3차원 전산화 단층 촬영(CT, Computed Tomography) 영상을 이용한 진단기법의 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며 여러 분야에서 3차원적인 두개악안면 분석의 필요성이 증대되고 있다. 특히 교정 치료나 악교정 수술 후의 결과에 있어서 안면 연조직의 분석은 필수적이라 할 것이다. 본 연구에서는 정상교합을 가진 성인 남자 12명, 성인 여자 11명의 CT 영상을 촬영하여 개인용 컴퓨터 상에서 V works 4.0 프로그램(Cybermed Inc., Seoul, Korea)으로 3차원 CT 연조직 영상을 재구성한 후에 soft tissue Nasion을 기준 원점으로 하는 3차원 좌표평면의 좌표계를 설정하여 정중선상의 soft tissue Nasion. Pronasale, Subnasale, Upper lip center, Lower lip center, soft tissue B. soft tissue Pogonion. soft tissue Menton 등 8개의 계측점과 양측성인 Eudocanthion, Alare lateralis, Cheilion, soft tissue Gonion, Tragus. Zygomatic point등 총 20개의 재현 가능한 안면 연조직의 계측점을 지정하였으며 V surgery 프로그램(Cybermed Inc., Seoul Korea)을 이용하여 이들 계측점의 3차원적인 좌표와 기준 원점으로부터 각 계측점까지의 Net (${\delta}=\sqrt{{X^2}+{Y^2}+{Z^2}}$) 값의 평균과 표준편차를 구하였다. 안면 연조직 분석의 3차원적인 이해를 돕기 위해 주요 계측점 간의 거리 계측을 시행하였고, 그 결과 Na'-Sn과 En (Rt)-En(Lt)를 제외한 대부분의 계측값에서 남녀간의 유의한 차이가 있었으며, 2차원적인 두부 방사선 규격사진이나 안면 사진으로는 정확한 계측이 어려웠던 Na'-Zy, Na'-Ch, Na'-Go'(facial depth) 등의 정상치도 구하였다. 이상의 자료는 부정교합 환자와 악안면 기형 환자의 3차원적인 진단 및 치료 계획에 참고자료로 사용될 수 있을 것이다.

다양한 크기의 데이터 그룹에 대한 접근 제어를 지원하는 데이터베이스 보안 시스템 (Database Security System supporting Access Control for Various Sizes of Data Groups)

  • 정민아;김정자;원용관;배석찬
    • 정보처리학회논문지D
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    • 제10D권7호
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    • pp.1149-1154
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    • 2003
  • 최근 병원 및 은행 등의 대규모 데이터베이스에 접근하는 사용자의 요구 사항이 다양해짐에 따라 데이터베이스 보안에 대한 중요성도 커졌다. 기존의 접근 제어 정책을 이용한 데이터베이스 보안 모델들이 존재하지만 이들은 복잡하고, 다양한 유형의 접근제어를 원하는 사용자의 보안 요구를 충족시키지 못한다. 본 논문에서는 데이터베이스를 접근하는 각 사용자별로 다양한 크기의 데이터 그룹에 대한 접근 제어론 제공하며, 임의의 정보에 대한 사용자의 접근 권한의 변화를 유연하게 수용하는 데이터베이스 보안 시스템을 제안하였다. 이를 위해 다양한 크기의 데이터 그룹을 테이블, 속성, 레코드 키에 의해 정의하였고, 사용자의 접근 권한은 보안 등급, 역할과 보안 정책들에 의해 정의하였다. 제안하는 시스템은 두 단계로 수행된다. 제 1단계는 수정된 강제적 접근 제어(Mandatory Access Control: MAC)정책과 역할 기반 접근 제어(Role-Based Access Control: RBAC)정책에 의해 수행된다. 이 단계에서는 사용자 및 데이터의 보안 등급과 역할에 의해 접근이 제어되며, 모든 형태의 접근 모드에 대한 제어가 이루어진다. 제 2단계에서는 수정된 임의적 접근 제어(Discretionary Access Control: RBAC)정책에 의해 수행되며, 1단계 수행결과가 다양한 크기의 데이터 항목에 대한 read 모드 접근제어 정책에 따라 필터링되어 사용자에게 제공한다. 이를 위해 사용자 그룹은 보안 등급에 의한 그룹, 역할에 의한 그룹, 사용자 부분집합으로 이루어진 특정 사용자 그룹으로 정의하였고 Block(s, d, r) 정책을 정의하여 특정 사용자 5가 특정 데이터 그룹 d에 'read' 모드, r로 접근할 수 없도록 하였다. 제안한 시스템은 사용자별 데이터에 대한 접근 제어가 복잡하게 요구되는 특정 유전체 연구 센터의 정보에 대한 보안 관리를 위해 사용하였다.안성, 동진벼는 안성, 서산 및 화순, 삼강벼는 안성, 서산, 화순 및 계화도 그리고 용문벼는 안성과 충주였다. 유지보수성을 증대할 수 있는 잇점을 가진다.역되어 MC-3에서 수행된다.위해 가상현실 기술을 이용한 컴퓨터 지원 교육훈력 시스템(CATS ; Computer Assister Training System)을 개발 중이며 일부 개발부분을 소개하였다.하며, 제 2선적제도의 발달과 해운경영의 국제성에 맞추어 근해해역에서 활동하는 우리나라의 선박에대해서 부분적으로 선박의 국적을 점차 개방시켜 나가는 정책을 검토해야 할 단계라는 것이다. 이러한 점에 있어서 지난 30여년간 외항해운부문에 중점을 두어온 우리나라의 해운정책은 이제 근해해운정책의 개발에도 관심을 기울여야 하는 전환점에 있다고 할 수있다.의 목적과 지식)보다 미학적 경험에 주는 영향이 큰 것으로 나타났으며, 모든 사람들에게 비슷한 미학적 경험을 발생시키는 것 이 밝혀졌다. 다시 말하면 모든 사람들은 그들의 문화적인 국적과 사회적 인 직업의 차이, 목적의 차이, 또한 환경의 의미의 차이에 상관없이 아름다 운 경관(High-beauty landscape)을 주거지나 나들이 장소로서 선호했으며, 아름답다고 평가했다. 반면에, 사람들이 갖고 있는 문화의 차이, 직업의 차 이, 목적의 차이, 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로 $\ulcorner$순응$\lrcorner$의 범위를 벗어나지 않는다. 그렇기 때문에도 $\ulcorner$순응$\lrcorner$$\ulcorner$표현$\lrcorner$의 성격과

열 에너지 그리드 연계운전의 운전 거동 특성 분석을 위한 방법론에 관한 연구 (A Study for the Methodology of Analyzing the Operation Behavior of Thermal Energy Grids with Connecting Operation)

  • 임용훈;이재용;정모
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제1권3호
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    • pp.143-150
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    • 2012
  • 본 연구에서는 스마트 열 그리드의 운영 특성 분석을 위한 기초적인 방법론과 해당 방법론에 근거한 열 그리드 연계운전 분석 시뮬레이션 프로그램에 대해 소개하고자 하며, 특히 기존의 광역 열에너지네트워크에 해당하는 집단에너지 시스템 인근에 소규모 열 그리드가 신규로 연계되어 운전될 경우에 대한 각 시스템별 운영특성 및 주요 운전 변수에 대한 상호 영향에 대해 면밀히 살펴볼 수 있는 시뮬레이션 방법론에 대해 고찰해보고자 한다. 본 연구에서 열 그리드 간 연계운전에 따른 기존의 규모가 큰 열 그리드에 대한 영향은 해당 그리드의 연간 시각별 운영 실적 데이터를 바탕으로 한 경험적 상관관계식을 도출하여 간략히 모델링하고자 하였으며, 신규 그리드에 설치, 운영되는 열원 설비들에 대한 운전 특성은 실제 제품의 운전부하별 운전효율 자료에 대한 DB를 구축, 사용함으로서 시뮬레이션 분석 결과의 신뢰도를 제고하고자 하였다. 또한 본 시뮬레이션 프로그램에서는 해당 수요처의 에너지부하 예측에 있어 건물 유형별로 연간, 시각별로 실측한 데이터를 기반으로 수립된 단위 에너지부하 모델을 이용, 예측함으로써 운전시뮬레이션을 통한 최적화 분석 결과의 신뢰성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서 기 제안된 방법론 및 이에 근거한 시뮬레이션 분석 결과로부터 그리드 상호간 열 거래에 기반한 복수의 열 그리드 운전 특성 분석 방법의 효용성을 확인할 수 있었으며, 향후 수요자 및 열 에너지 공급자간 다양한 정보의 공유를 근간으로 하는 IT 기반 스마트 열 그리드 최적화 분석으로의 확장을 위한 기초 자료를 확보할 수 있었다.

한국, 중국, 일본 유아들의 일상생활에 대한 비교연구 (An analysis of daily lives of children in Korea, Japan and China)

  • 이기숙;정미라;김현정
    • 한국심리학회지 : 문화 및 사회문제
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    • 제12권5호_spc
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    • pp.81-98
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    • 2006
  • 본 연구의 목적은 한국, 일본, 중국 유아들의 일상생활을 비교문화적으로 탐구하는 데에 있다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해 본 연구는 한국, 일본, 중국의 3-6세 유아를 이머니 2,940명을 대상으로 유아의 하루일과 활동들을 설문지를 통해 조사하였다. 조사대상자들은 한국의 서울/경기에 거주하는 어머니 941명, 일본의 동경에 거주하는 어머니 1007명, 중국의 북경에 거주하는 어머니 992명이었다. 연구 결과 첫째, 하루일과 부분에 있어서 한국 유아들은 일본, 중국 유아들에 비해 기상시각 아침 및 저녁식사시각 취침시각이 모두 늦게 이루어지며, 수면시간 또한 일본, 중국외 유아들에 비해 짧은 편으로 나타났다. 둘째, 교육기관 부분에 있어서 중국, 일본, 한국 유아들 순으로 교육기관에 등원하였으며, 일본, 한국, 중국 순으로 귀가하는 것으로 나타났다. 평균 교육기관 재원시간은 중국이 가장 길었으며, 그 다음으로 일본의 보육시설, 한국의 보육시설, 한국과 일본의 유치원 순으로 나타났다. 또한 어머니들이 교육기관에 바라는 사항을 살펴본 결과 아이가 아플 때에도 교육기관에서 맡아주기를 가장 희망하였다. 셋째, 조사대상 유아들 중 한국은 72.6%가, 일본은 61.7%, 중국은 64.6%가 정규교육 이외의 조기 특기활동을 하고 있는 것으로 나타났으며, 그 활동유형으로 세 국가 모두 예체능 관련 활동과 영어를 많이 하고 있었는데, 한국은 학습지를 하는 비율이 일본, 중국에 비해 월등히 높게 나타났다. 넷째, 전자매체 사용에 있어서는 한국, 일본, 중국의 대다수 유아들이 거의 매일 텔레비전을 시청하고 있었으며, 게임은 일본 유아들이, 컴퓨터는 한국 유아들이 사용 비율이 높은 것으로 나타났다. 전자매체의 경우 상대적으로 중국 유아들이 한국, 일본 유아들에 비해 그 사용비율이 현저히 낮았다.

Hierarchical Attention Network를 이용한 복합 장애 발생 예측 시스템 개발 (Development of a complex failure prediction system using Hierarchical Attention Network)

  • 박영찬;안상준;김민태;김우주
    • 지능정보연구
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    • 제26권4호
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    • pp.127-148
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    • 2020
  • 데이터 센터는 컴퓨터 시스템과 관련 구성요소를 수용하기 위한 물리적 환경시설로, 빅데이터, 인공지능 스마트 공장, 웨어러블, 스마트 홈 등 차세대 핵심 산업의 필수 기반기술이다. 특히, 클라우드 컴퓨팅의 성장으로 데이터 센터 인프라의 비례적 확장은 불가피하다. 이러한 데이터 센터 설비의 상태를 모니터링하는 것은 시스템을 유지, 관리하고 장애를 예방하기 위한 방법이다. 설비를 구성하는 일부 요소에 장애가 발생하는 경우 해당 장비뿐 아니라 연결된 다른 장비에도 영향을 미칠 수 있으며, 막대한 손해를 초래할 수 있다. 특히, IT 시설은 상호의존성에 의해 불규칙하고 원인을 알기 어렵다. 데이터 센터 내 장애를 예측하는 선행연구에서는, 장치들이 혼재된 상황임을 가정하지 않고 단일 서버를 단일 상태로 보고 장애를 예측했다. 이에 본 연구에서는, 서버 내부에서 발생하는 장애(Outage A)와 서버 외부에서 발생하는 장애(Outage B)로 데이터 센터 장애를 구분하고, 서버 내에서 발생하는 복합적인 장애 분석에 중점을 두었다. 서버 외부 장애는 전력, 냉각, 사용자 실수 등인데, 이와 같은 장애는 데이터 센터 설비 구축 초기 단계에서 예방이 가능했기 때문에 다양한 솔루션이 개발되고 있는 상황이다. 반면 서버 내 발생하는 장애는 원인 규명이 어려워 아직까지 적절한 예방이 이뤄지지 못하고 있다. 특히 서버 장애가 단일적으로 발생하지 않고, 다른 서버 장애의 원인이 되기도 하고, 다른 서버부터 장애의 원인이 되는 무언가를 받기도 하는 이유다. 즉, 기존 연구들은 서버들 간 영향을 주지 않는 단일 서버인 상태로 가정하고 장애를 분석했다면, 본 연구에서는 서버들 간 영향을 준다고 가정하고 장애 발생 상태를 분석했다. 데이터 센터 내 복합 장애 상황을 정의하기 위해, 데이터 센터 내 존재하는 각 장비별로 장애가 발생한 장애 이력 데이터를 활용했다. 본 연구에서 고려되는 장애는 Network Node Down, Server Down, Windows Activation Services Down, Database Management System Service Down으로 크게 4가지이다. 각 장비별로 발생되는 장애들을 시간 순으로 정렬하고, 특정 장비에서 장애가 발생하였을 때, 발생 시점으로부터 5분 내 특정 장비에서 장애가 발생하였다면 이를 동시에 장애가 발생하였다고 정의하였다. 이렇게 동시에 장애가 발생한 장비들에 대해서 Sequence를 구성한 후, 구성한 Sequence 내에서 동시에 자주 발생하는 장비 5개를 선정하였고, 선정된 장비들이 동시에 장애가 발생된 경우를 시각화를 통해 확인하였다. 장애 분석을 위해 수집된 서버 리소스 정보는 시계열 단위이며 흐름성을 가진다는 점에서 이전 상태를 통해 다음 상태를 예측할 수 있는 딥러닝 알고리즘인 LSTM(Long Short-term Memory)을 사용했다. 또한 단일 서버와 달리 복합장애는 서버별로 장애 발생에 끼치는 수준이 다르다는 점을 감안하여 Hierarchical Attention Network 딥러닝 모델 구조를 활용했다. 본 알고리즘은 장애에 끼치는 영향이 클 수록 해당 서버에 가중치를 주어 예측 정확도를 높이는 방법이다. 연구는 장애유형을 정의하고 분석 대상을 선정하는 것으로 시작하여, 첫 번째 실험에서는 동일한 수집 데이터에 대해 단일 서버 상태와 복합 서버 상태로 가정하고 비교분석하였다. 두 번째 실험은 서버의 임계치를 각각 최적화 하여 복합 서버 상태일 때의 예측 정확도를 향상시켰다. 단일 서버와 다중 서버로 각각 가정한 첫 번째 실험에서 단일 서버로 가정한 경우 실제 장애가 발생했음에도 불구하고 5개 서버 중 3개의 서버에서는 장애가 발생하지 않은것으로 예측했다. 그러나 다중 서버로 가정했을때에는 5개 서버 모두 장애가 발생한 것으로 예측했다. 실험 결과 서버 간 영향이 있을 것이라고 추측한 가설이 입증된 것이다. 연구결과 단일 서버로 가정했을 때 보다 다중 서버로 가정했을 때 예측 성능이 우수함을 확인했다. 특히 서버별 영향이 다를것으로 가정하고 Hierarchical Attention Network 알고리즘을 적용한 것이 분석 효과를 향상시키는 역할을 했다. 또한 각 서버마다 다른 임계치를 적용함으로써 예측 정확도를 향상시킬 수 있었다. 본 연구는 원인 규명이 어려운 장애를 과거 데이터를 통해 예측 가능하게 함을 보였고, 데이터 센터의 서버 내에서 발생하는 장애를 예측할 수 있는 모델을 제시했다. 본 연구결과를 활용하여 장애 발생을 사전에 방지할 수 있을 것으로 기대된다.