본 논문은 시변 맥스웰 방정식에 기초한 웨이브릿-갤러킨 설계를 제안하였다. 두 개의 모멘트 함수가 0 이 되는 Daubechies 웨이브릿 함수를 기저함수로 전개하고 Yee가 제안한 Leap-frog 접근법을 적용하였다. D Daubechies 웨이브릿의 변위된 보간 특성을 이용하여 적분이나 매체 연산자에 대한 부가적인 행렬이 필요없 는 방정식을 유도하였다 안정화 조건을 유도하고 분산특성을 분석한 후 유한차분 시간영역법과 다해상도 시 간영역법의 결과와 비교하였고. 분산특성의 분석을 통해 기저함수의 정규성(Regularity)과 받침폭(Support width) 사이의 균형을 확인했다. 기저함수가 단 2개의 0이 되는 웨이브릿 모멘트 함수를 가지지만. 이는 수치 해석 상에서 무시할 수 있는 분산 오류를 수반하였고, 컴팩트 받침(Compact support)에 의해 노드 당 적은 수의 계수만이 고려되었다. 제안된 설계의 저장계수의 효율, 실행 시간의 감소와 정확도를 균일 공진기와 비 균일 공진기의 공진주파수 해석을 통해 검증하였다.
홍수피해를 최소화하기 위한 수공구조물의 적정 규모 결정을 위해 사용되는 홍수빈도분석에는 통계적 분석절차에 따른 불확실성이 포함된다. 따라서 불확실성이 포함된 범주 내에서 가장 적절한 설계홍수량(design flood)를 결정하는 과정은 수공구조물의 최종단계에서 중요하게 다루어져야 하는 부분이나 이를 제시한 연구는 많지 않다. 비용-편익 분석기법을 홍수빈도분석 절차에 도입하여 구성되는 총 기대비용함수(total expected cost function)는 설계홍수량 중 최적 설계홍수량(optimal design flood)를 결정하기 위한 새로운 접근방식이다. 이 절차는 UNCODE(UNcertainty COmpliant DEsign)로 명명되어 사용된 바 있으나, 국내에서는 아직 적용 결과가 소개되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 UNCODE의 수학적 구성 절차를 소개함과 함께 북한강수계에 위치한 수력발전댐(화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐)의 년최대유입량을 사용하여 최적 설계홍수량을 산정하고 이 결과를 기존 홍수빈도분석 결과와 비교하였다. 불확실성이 고려된 총 기대비용함수로부터 확률분포함수들(Gumbel 및 GEV)의 모수를 추출하는 과정에서 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하여 불확실성의 범위를 추정하였으며, 비용-편익 분석기법에 사용되는 비용 및 피해함수는 수학적 구성의 편의성을 위하여 1차 선형함수로 가정되었다. 4개의 발전용댐, 2개의 확률분포 및 2개의 재현기간에 대하여 최적 설계홍수량의 중앙값이 기존 홍수빈도분석 절차에 의해 산정된 설계홍수량보다 일정 정도 큰 값으로 산정됨을 알 수 있었다. 향후에는 본 연구에서 적용된 절차를 간단한 수식형태로 함수화하여 발전용댐 운영의 실무업무나 하천기본계획의 수립 등에 있어 비용-편익분석 기법의 적용성을 높이기 위한 연구가 진행될 필요가 있을 것으로 판단된다.
다목적 함수 최적화 문제(Multi-objective Optimization Problems : MOPs)는 공학적인 문제를 풀고자 할 때 자주 접하게 되는 대표적인 문제 중 하나이다. 공학자들이 다루는 실세계 최적화 문제들은 몇 개의 경합하는 목적 함수(objective function) 들로 이루어진 문제일 경우가 많다. 본 논문에서는 다목적 함수 최적화 문제의 정의를 소개하고 이 문제를 풀기 위한 몇 가지 접근법을 소개한다. 먼저 서론에서는 파레토 최적해(Pareto optimal solution) 의 개념을 이용한 기존의 최적화 알고리즘과 이와는 달리 게임 이론(Game Theory) 으로부터 도출된 최적화 알고리즘인 내쉬 유전자 알고리즘(Nash Genetic Algorithm Nash GA) 그리고 본 논문에서 제안하는 공진화 알고리즘의 기반이 되는 진화적 안정 전략 (Evolutionary Stable Strategy : ESS) 의 이론적 배경을 소개한다. 또 본론에서는 다목적 함수 최적화 문제와 파레토 최적 해의 정의를 소개하고 다목적 함수 최적화 문제를 풀기 위하여 유전자 알고리즘을 진화적 게임 이론(Evolutionary Game Theory : EGT) 에 적용시킨 내쉬 유전자 알고리즘과 본 논문에서 새로이 제안하는 공진화 알고리즘의 구조를 설명하고 이 두 가지 알고리즘을 대표적인 다목적 함수 최적화 문제에 적용하고 결과를 비교 검토함으로써 진화적 게임 이론의 두 가지 아이디어 내쉬의 균형(Equilibrium) 과 진화적 안정전략 에 기반한 최적화 알고리즘들이 다목적 함수 문제의 최적해 를 탐색할 수 있음을 확인한다.
본 연구는 생물경제학(bioeconomics)분석에 있어서 중요한 위치를 차지하는 생물학적 성장모델에 대한 계량적 접근을 시도하였다. 세계적으로 어류에 관한 생물학적 성장모델은 여러 연구자들에 의해 추정된 바 있으나, 갑각류나 패류와 관련된 적정 성장함수의 추정은 어류에 비해 크게 연구되어 있지 않은 실정이다. 이에 몇몇 연구자들에 의해 사용된 공통된 성장함수들(Linear, Log reciprocal, Double log, Polynomial, Linear with Interactions)을 생산방식과 지역별 환경요인을 감안하여 한국 참가리비(Patinopecten yessoensis)의 성장을 추정하는 데 응용해 보았으며, 가장 적절한 모델은 계량적 분석을 통하여 도출하였다. 분석결과 Log reciprocal 형태의 성장함수가 참가리비류에 가장 적합한 모델로 선정되었으며, 본 결과는 경영자의 최적 생산시기를 결정하는 데 이용되는 생물경제학 모델에 유용하게 응용될 수 있을 것으로 사료된다.
무요소기법이 공통적으로 내재하고 있는 수치적분의 부정확성을 해결하기 위해, 페트로프-갤러킨 자연요소법이라 불리는 향상된 자연요소법을 제안한다. 제안된 방법은 라플라스 기저함수를 시도 형상함수로 사용하는 반면, 시험 형상함수로서 델라우니 삼각형이 지지영역이 되는 함수를 새롭게 정의한다. 이러한 접근은 통상적인 적분영역과 적분함수 지지영역간의 불일치를 제거하게 하며, 이는 적용이 편리할 뿐만 아니라 수치적분의 정확성을 보장한다 본 논문에서는 2차윈 선형 탄성의 대표적인 검증문제를 통하여 제안된 방법의 타당성을 검증한다. 비교를 위해 기존의 부브노프-갤러킨 자연요소법과 일정 변형률 유한요소법을 이용한 해석을 동시에 수행한다. 조각 시험과 수렴율 평가를 통해 제안된 기법의 우수성을 확인할 수 있다.
지표하부에 이중 저류체계를 고려해주는 수정 TOPMODEL을 일반화된 지표하 투수량계수 감소함수와 연결시켰으며, 대공극으로의 수직배수 효과, 지표저류 효과, 토양층 내에서의 상대 저류 부족량에 대한 영향을 검토하기 위해 세가지 형태의 지하수 충전함수를 도입하였다. 이러한 접근은 사면 수문학에 대한 30가지 형태의 모형구조를 제공한다. 개발된 모형들은 설마천 유역의 여러 강우사상에 적용되었다. Monte-carlo 모의를 통한 수행결과는 지수함수적 투수량계수 감소형태가 설마천 유역의 물리적인 수문모의에 적절함을 제시하였고, 대공극 흐름을 표현해 주는 재충전 함수가 일반화시킨 수정 TOPMODEL의 예측적 향상에 기여하였다.
본 연구에서는 다중 선택 배낭 모형의 최적해를 찾는 해법을 제시하고자 한다. 다중 선택은 동일한 집단에 소속된 구성원들이 동시에 선택되거나 동시에 배제되는 상황에서 관찰된다. 각 집단 간 관련성의 측정치인 오목 함수가 의사결정기준으로 설정되었다. 다중 선택은 비선형 제약식으로 모형화 되는데 일반 배낭 제약식으로 변환될 수 있다. 따라서 최적 해법 개발을 위해 오목함수 최소화 문제와 배낭 문제의 일반적인 해법들에서 채택하고 있는 분지 한계 접근법을 이용하였다. 단체상에서 오목함수를 가장 근접하게 하한추정하는 함수가 1차식이라는 사실이 한계 전략의 이론적 토대가 된다. 또한 하위 단계에서도 1차식 목적함수가 유일하게 결정되도록, 후보 단체를 두 개의 초평면에 투사시킴으로써 1차원 낮은 두 개의 하위 단체로 분할하는 방법이 분지 전략의 핵심이다. 앞으로 본 연구의 결과는 다양한 형태의 배낭 제약식 하에서의 오목 함수 최소화 문제의 해법을 개발하는데 응용될 수 있을 것이다.
디지털 수신기의 타이밍 복원 방법 중, 영점교차검출을 이용하는 다양한 접근 방법이 알려져 있다. Gardner는 BPSK/QPSK 신호에 적합한 타이밍 복원 방법을 제안하였으나 이를 다중레벨 PAM 신호에 적용할 경우 자체잡음의 증가 때문에 다중레벨 PAM 신호에 사용하기 부적합하다. 본 논문에서는 Gardner 방법을 다중레벨 PAM신호에 적용하였을 경우 타이밍 지터의 증가로 인한 성능 저하 현상을 분석하고, 이를 해결하기 위한 타이밍 함수를 제안한다. 제안된 타이밍 함수는 다중레벨 PAM 신호가 천이할 때 영점을 교차하도록 주위의 신호를 사용하여 보정하였고 이에 의하여 타이밍 지터의 크기가 현저하게 감소되었다. 제안된 타이밍 함수의 이론적 성능 분석을 통해 타이밍 함수의 계수를 최적화하고, 전산 모의 실험에서 추가 대역폭(roll-off factor)과 SNR 등을 변화시키며 Gardner 방법과 제안된 방법의 성능을 비교한다.
범용성을 지닌 문자 영역의 추출을 위해서는 대상화상에 의존하지 않는 정보를 활용 할 필요가 있다. 본 논문에서는 문장영역의 추출문제를 코스트 최소화 개념으로 접근 하여, 문자의 일반적 특징들을 종합적으로 고려하는 결과를 얻을 수 있는 범용성을 띤 영역추출방법을 제안한다. 구체적으로는, 문자의 형상과 배치에 관한 규칙성을 구하고자 하는 해에 대한 조건으로 설정, 그조건을 충족시키는 해가 최소값을 갖는 코스트 함수로 도입하고, 이 함수를 Simulated Annealing법에 의해 최소화하여 영역추출을 한다. 본 방법은 코스트 함수를 정의한다는 점에서 다른 방법과 확연한 차별성을 갖는다. 본 코스 트 함수를 이용한 영역 추출실험 결과, 실험가설에 부합되는 결론을 얻어 제안방법의 유효 성이 확증되었다.
현재까지 진행된 프리페칭 연구는 프리페칭 시점을 정하기 위해 특정 프로세스의 함수 호출이나 파일 접근 패턴을 모니터링 한다. 하지만 프로세스의 실행과 동시에 주기적으로 수행되는 모니터링은 CPU, 메모리 오버헤드를 발생시켜 다른 프로세스의 성능저하를 유발한다. 따라서 CPU, 메모리 오버헤드를 최소화 할 수 있는 모니터링 기법을 도입해야한다. 본 논문은 inotify를 이용한 파일 트리거 방법을 사용해 주기적인 모니터링 없이 프리페칭 시점을 특정하고 의도한 시점에 프리페칭을 수행할 수 있다는 것을 보인다. 실험을 통해 프리페칭시 콜드 스타트보다 높은 처리량을 보였고 프리페칭 이후 스토리지 접근이 줄어들어 응답시간이 개선됨을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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