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초상자성 나노 입자의 자기이완 특성에 관한 이론적 연구 (The Development of Theoretical Model for Relaxation Mechanism of Sup erparamagnetic Nano Particles)

  • 장용민;황문정
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제7권1호
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    • pp.39-46
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    • 2003
  • 목적 : 간(liver)과 림프절 특이성 등의 다기능성을 나타내는 미세 초상자성 산화철 입자(ultrasmall superparamagnetic iron oxide: USP IO)의 자기이완(magnetic relaxation)에 대한 이론적 모델을 제시하고 이러한 이론적 모델에 근거한 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 컴퓨터 모의 실험을 통해 연구하였다. 대상 및 방법 : 초상자성 산화철 입자를 조영제로 사용하기 위해서는 생체적합성 고분자로 축약(encapsulation)시키게 되고 따라서 확산(diffusion) 및 전자스핀의 fluctuation 에 기인하여 발생하는 자유 물분자와 간접 상호작용인 "outsphere " 기전에 근거하여 자기이완모델을 개발하였다. 또한 초상자성체의 경우 자기 모멘트가 상자성 입자에 비해 최소 수백배에서 최대 수만배까지 더 크므로 일반적으로 상자성 조영제의 "out sphere" 기전에서 가정하는 저자장 근사치를 사용할 수 없고 따라서 본 연구에서는 Brillouin함수로 표현되는 총자화에 대한 표현을 적용하여 저자장뿐만 아니라 고자장의 경우까지를 모두 포함하는 "out sphere" 기전에 의한 T1 그리고 T2 이완율에 대한 모델을 개발하였다. 이렇게 개발된 자기이완모델을 사용하여 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 symbolic computation tool 인 MathCad(MathCad, USA)를 사용한 컴퓨터 모의 실험을 통해 조사하였다. 결과 : 미세 초상자성 산화철 입자의 T1, T2 자기이완 특성은 먼저, 저자장 영역 (<1.0 Mhz)에서는 이론적 모델의 spectral density function에 들어 있는 두 개의 correlation time중 $\tau$$_{s1}$ 중 (T2의 경우 ${\tau}_{S2}$)이 주된 역할을 하는 것을 알 수 있었고 이는 결과적으로 이러한 나노자성체 입자들이 낮은 자기장하에서는 열적으로 야기된 자기모멘트들의 재배열이 주된 역할을 하는 것으로 해석할 수 있다. 한편 고자장 영역에서는 correlation time 중 $\tau$가 주된 역할을 담당하는데는 $\tau$는 나노 입자의 크기와 연관되어 있으며 고자장에서 입자 크기에 따른 T1 이완율(R1)과 T2 이완율(R2)의 차이는 이러한 입자크기의 차이에 의해 발생하는 것으로 해석할 수 있다. 나노입자에 포함된 철 원자수를 변화시키는 경우 철 원자수가 증가 할 수록 R1과 R2가 증가하는 결과를 나타내었다. 한편 온도변화에 따른 T1, T2 자기이완시간의 변화는 정상체온 근처의 제한적인 온도범위내에서 저자장 영역에서의 아주 작은 변화를 제외하고는 큰 차이를 보이지 않았으나 T1에 비해 T2에서 이러한 변화가 상대적으로 더 작게 나타났다. 결론 : 임상적 다기능성을 나타낼 가능성이 많은 것으로 보고되고 있는 미세 초상자성 산화철 입자의 자기이완에 대한 이론적 모델을 초상자성 나노입자의 물리적 특성에 기초하여 제시하였고 이러한 이론적 모델에 근거한 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 컴퓨터 모의 실험을 통해 조사하였다.다.

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고고보드를 이용한 능동적 참여 모의실험을 위한 NetLogo 확장 모듈 (NetLogo Extension Module for the Active Participatory Simulations with GoGo Board)

  • 웅홍우;소원호
    • 한국통신학회논문지
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    • 제36권11B호
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    • pp.1363-1372
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    • 2011
  • 본 논문에서는 기존 HubNet 기반의 참여 모의실험의 한계를 극복하기 위한 능동형 참여 모의실험 (Active Participatory Simulation; APS) 학습 구조를 제시하고, 이를 위한 고고보도용 NetLogo 확장 모듈을 자바로 개발한다. NetLogo는 복잡하게 보이는 과학현상의 이면에 존재하는 복잡계를 모델링할 수 있는 에이전트 기반 모델링 (Agent Based Modeling) 언어다. 이것과 HubNet을 이용하면 모의실험이 수행되는 동안 학생은 하나의 에이전트로서 이 실험에 참여할 수 있다. 하지만 HubNet에서는 서버만이 외부장치와 연결된다. 따라서 고고보드를 이용한 환경 데이터 및 사용자 입력을 다수의 클라이언트를 통하여 수신할 수 없어 이중초점 모델링 기반 학습이 불가능하다. 이에 클라이언트에 연결된 고고보드의 입력 정보를 TCP/IP 소켓을 이용하여 수신하고 보드를 제어하는 자바 확장 모듈을 개발한다. 또한 HubNet과 이 확장 모듈을 사용한 APS 학습 구조 모델링 방법과 이를 위한 NetLogo 프로그래밍을 소개한다. 마지막으로 다양한 APS 학습 구조에 따른 예시를 제시하고 응답처리지연 시간 관점에서 평가하여 과학분야에 활용될 수 있는 방안을 모색한다.

지능형 시뮬레이션 모형을 기반으로 한 정보기술 투자 성과 요인 및 전략 도출에 관한 연구 (A study on the Success Factors and Strategy of Information Technology Investment Based on Intelligent Economic Simulation Modeling)

  • 박도형
    • 지능정보연구
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    • 제19권1호
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    • pp.35-55
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    • 2013
  • 최근 기업 경영에 있어 정보기술의 도입 및 전략적인 활용은 선택이 아닌 필수로 자리잡고 있다. 기업의 전략적인 목표와 정보기술 간의 상호 의존은 기업의 생존 및 성장에 중요한 역할을 하고 있으며, 이에 따라 이미 많은 기업이 지속적으로 정보기술에 투자하고 있다. 정보기술 투자 성과 관련해서는 기업 내부의 요인들과 전략들, 기업외부의 고객까지 여러 가지 복합적인 요소들이 서로 상호작용하고 있기 때문에, 각 요인들을 독립적으로 분리하여 정보기술 투자 성과에 미치는 영향력을 분석하는 것이 쉽지 않다. 이에 본 연구는 기존의 연구들을 바탕으로 정보기술 투자성과에 영향을 줄 수 있는 변수들을 도출하여, 각 변수들의 관계를 수리적인 모델링을 통해 단순화시키고, 시뮬레이션 방법론을 이용하여 각 변수들의 변화에 정보기술 투자 성과는 어떻게 달라지는지를 밝혔다. 본 연구의 결과는 정보기술 투자는 서비스의 품질을 증가시켜 경제학적인 성과들에 간접적으로 영향을 주고, 정보기술 투자와 동시에 소비자 잉여는 증가되지만, 큰 투자비용으로 회사의 이익은 감소하게 된다. 그리고 시간이 지남에 따라 품질 증가에 관한 정보가 고객들 사이에 퍼져 나가게 되므로 최종적으로 기업의 수익을 증가시켜준다. 또한, 정보기술 투자 성과 극대화를 위해서는 회사가 제공하는 서비스와 소비자들의 네트워크 효과 등이 고려되어 정보기술 투자 여부를 결정하고, 회사에 맞는 정보기술 투자 전략을 세워야 함을 시뮬레이션 모형을 통해 확인할 수 있었다. 구체적으로, 한 번에 많은 투자를 할 경우는 단기적인 성과는 클 것으로 기대되나, 장기적으로 좋은 성과가 이뤄지지 않는다. 그러나 정보의 확산 속도가 빠르거나 정보의 장벽이 될 수 있는 정보를 받지 못하는 소비자가 적을 경우 단기에 집중 투자 하는 것이 많은 수요를 얻을 수 있다. 또, 여러 번에 걸쳐 투자하는 경우는 적당한 주기를 가지게 될 경우 장기적으로 큰 성과를 낼 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구는 경제학 모델링과 시뮬레이션을 결합시켜, 각각의 한계를 모두 극복할 수 있는 방법론을 활용했다는 측면과, 정보기술 투자의 성과를 제품 품질의 매개 효과 모형에 적용하여 정보기술 투자와 기업 성과간의 관계를 보여주었다는 측면, 마지막으로 정보기술 투자 전략 및 정보의 확산 효과를 반영하여 정보기술 투자의 성과를 확인할 수 있다는 측면에서 의의가 있다.

인공생명체와 그들을 둘러싸는 환경으로 구성 되어지는 가상생태계 모델링 (Modeling Virtual Ecosystems that Consist of Artificial Organisms and Their Environment)

  • 이상희
    • 한국농림기상학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.122-131
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    • 2010
  • 본 논문은 가상 생태계의 개념과 가상생태계를 구현하는데 중요하게 사용되어 질 수 있는 세 가지 수학적-물리학적 접근법을 응용 예와 함께 소개 하였다. 가상생태계란 개체기반 모델로써 인공생명체들이 가상 환경하에서 스스로 행동하면서 살아가는 것을 모사하는 컴퓨터 내에 구현된 생태계를 의미한다. 생물의 무리행동을 전산 모사하는 분자동역학모사 접근법과, 흰개미 영토를 전산 모사하는 확률적 격자모델 접근법, 그리고 생물막 성장을 전산 모사하는 규칙기반-세포자동자모델 접근법을 소개하였다. 실 생태계와의 유사성을 높이기 위해 가상생태계 모델은 많은 변수들을 사용하여야 하지만, 기술적인 측면에서 이러한 변수들을 모두 결정하기는 어렵다. 그러나 현재의 눈부신 컴퓨터 성능향상에 힘입어 많은 부분이 극복 되어 지고 있다. 특히, 가상생태계는 기후변화와 같은 환경재앙을 포함하여 많은 복잡한 생태학적 현상을 개체수준의 낮은 계층에서부터 생물집단 또는 외부 환경수준과 같은 높은 계층까지를 통합적으로 이해하는데 큰 도움을 줄수 있을 것이다. 마지막으로 논문에서는 높은 수준의 계층인 기후변화가 낮은 수준의 계층인 개체기반의 흰개미 생태계에 미치는 복잡한 문제를 어떻게 다룰 수 있는지에 대한 예를 들고 간략하게 논의하였다.

유비쿼터스 멀티미디어 응용을 위한 그리드 시스템의 서비스 플랫폼 (Service Platform of Grid Systems for Ubiquitous Multimedia Applications)

  • 박은정;신현식
    • 한국통신학회논문지
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    • 제31권1B호
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    • pp.9-18
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    • 2006
  • 무선 통신의 발전으로 인하여 PDA, 휴대전화 등의 이동기기를 위한 멀티미디어 서비스의 개발 또한 빠르게 발전하고 있다. 이러한 모바일 멀티미디어 서비스의 개발에는 모바일 컴퓨팅의 요구조건을 효율적으로 제어할 수 있는 플랫폼이 필요하다. 본 논문에서는 무선 통신의 잦은 통신단절과 모바일 디바이스의 시스템 자원부족에 대응하기 위하여 모바일 에이전트 기반의 그리드 시스템을 사용하는 적응형 서비스 플랫폼을 제시하고, 서비스 플랫폼의 활용예로 모바일 원격 교육 또는 화상 회의에 사용되는 RtoA (Ready-to-Attend) 프레임워크를 구성하였다. RtoA는 사용자들에게 원활한 유비쿼터스 서비스를 제공하기 위하여 그리드 시스템을 이용한 핸드오프, 스피커, 리스너 서비스를 제공한다. ns-2를 이용한 성능평가의 결과 RtoA는 모바일 디바이스의 에너지 소모량을 줄이고, 응답시간을 향상시키는데 효율적임이 증명되었다.

An Energy Efficient Clustering Algorithm in Mobile Adhoc Network Using Ticket Id Based Clustering Manager

  • Venkatasubramanian, S.;Suhasini, A.;Vennila, C.
    • International Journal of Computer Science & Network Security
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    • 제21권7호
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    • pp.341-349
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    • 2021
  • Many emerging mobile ad-hoc network application communications are group-oriented. Multicast supports group-oriented applications efficiently, particularly in a mobile environment that has a limited bandwidth and limited power. Energy effectiveness along with safety are 2 key problem in MANET design. Within this paper, MANET is presented with a stable, energy-efficient clustering technique. In this proposed work advanced clustering in the networks with ticket ID cluster manager (TID-CMGR) has formed in MANET. The proposed routing scheme makes secure networking the shortest route possible. In this article, we propose a Cluster manager approach based on TICKET-ID to address energy consumption issues and reduce CH workload. TID-CMGR includes two mechanism including ticket ID controller, ticketing pool, route planning and other components. The CA (cluster agent) shall control and supervise the functions of nodes and inform to TID-CMGR. The CH conducts and transfers packets to the network nodes. As the CH energy level is depleted, CA elects the corresponding node with elevated energy values, and all new and old operations are simultaneously stored by CA at this time. A simulation trial for 20 to 100 nodes was performed to show the proposed scheme performance. The suggested approach is used to do experimental work using the NS- simulator. TIDCMGR is compared with TID BRM and PSO to calculate the utility of the work proposed. The assessment shows that the proposed TICKET-ID scheme achieves 90 percent more than other current systems.

종합병원 병동부 간호 이동 동선을 고려한 가시 특성 분석 모델에 관한 연구 (A Study on the Visibility Analysis Model for the Ward of General Hospital Considering Nurse's Circulation)

  • 김서영;권지훈
    • 대한건축학회연합논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.71-80
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    • 2018
  • The path and visibility of nurses in general hospital wards have been treated as architectural planning factors. However, the analysis approach of existing studies shows limitations that only fixed physical elements are considered without considering the behavior of users using space. Consider factors for analysis of ward and models based on this study model. Select a case hospital to apply the analysis technique and conduct the nurse questionnaire and route survey of the hospital. Establish a framework for analysis model applied with the path of nurse movements. The analysis model applies to the case hospital. The analysis results are aggregated to derive design suggestion for reference to the spatial improvement of the ward. Visible visibility to observe the bedside in the nursing station, visibility to observe the beds in the nurse's path, and visibility to observe patients moving in the nurse's path were derived from visual access frequency and exposure frequency. The survey of nurses' movements at the site allowed the nurses to calculate the distance required to move. Reflecting the path of nurse movement, a model was presented for a comprehensive analysis of nursing distance and nursing visibility, which could lead to improvement in the observation and visibility of nurses and the layout of patient rooms or day rooms.

Leveraging Visibility-Based Rewards in DRL-based Worker Travel Path Simulation for Improving the Learning Performance

  • Kim, Minguk;Kim, Tae Wan
    • 한국건설관리학회논문집
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    • 제24권5호
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    • pp.73-82
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    • 2023
  • Optimization of Construction Site Layout Planning (CSLP) heavily relies on workers' travel paths. However, traditional path generation approaches predominantly focus on the shortest path, often neglecting critical variables such as individual wayfinding tendencies, the spatial arrangement of site objects, and potential hazards. These oversights can lead to compromised path simulations, resulting in less reliable site layout plans. While Deep Reinforcement Learning (DRL) has been proposed as a potential alternative to address these issues, it has shown limitations. Despite presenting more realistic travel paths by considering these variables, DRL often struggles with efficiency in complex environments, leading to extended learning times and potential failures. To overcome these challenges, this study introduces a refined model that enhances spatial navigation capabilities and learning performance by integrating workers' visibility into the reward functions. The proposed model demonstrated a 12.47% increase in the pathfinding success rate and notable improvements in the other two performance measures compared to the existing DRL framework. The adoption of this model could greatly enhance the reliability of the results, ultimately improving site operational efficiency and safety management such as by reducing site congestion and accidents. Future research could expand this study by simulating travel paths in dynamic, multi-agent environments that represent different stages of construction.

Leveraging Reinforcement Learning for Generating Construction Workers' Moving Path: Opportunities and Challenges

  • Kim, Minguk;Kim, Tae Wan
    • 국제학술발표논문집
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    • The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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    • pp.1085-1092
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    • 2022
  • Travel distance is a parameter mainly used in the objective function of Construction Site Layout Planning (CSLP) automation models. To obtain travel distance, common approaches, such as linear distance, shortest-distance algorithm, visibility graph, and access road path, concentrate only on identifying the shortest path. However, humans do not necessarily follow one shortest path but can choose a safer and more comfortable path according to their situation within a reasonable range. Thus, paths generated by these approaches may be different from the actual paths of the workers, which may cause a decrease in the reliability of the optimized construction site layout. To solve this problem, this paper adopts reinforcement learning (RL) inspired by various concepts of cognitive science and behavioral psychology to generate a realistic path that mimics the decision-making and behavioral processes of wayfinding of workers on the construction site. To do so, in this paper, the collection of human wayfinding tendencies and the characteristics of the walking environment of construction sites are investigated and the importance of taking these into account in simulating the actual path of workers is emphasized. Furthermore, a simulation developed by mapping the identified tendencies to the reward design shows that the RL agent behaves like a real construction worker. Based on the research findings, some opportunities and challenges were proposed. This study contributes to simulating the potential path of workers based on deep RL, which can be utilized to calculate the travel distance of CSLP automation models, contributing to providing more reliable solutions.

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비구조화 P2P 시스템에서 이동에이전트를 이용한 Peer의 속성기반 계층적 클러스터링 (Property-based Hierarchical Clustering of Peers using Mobile Agent for Unstructured P2P Systems)

  • 마이클 안젤로 살보;마테오 로미오;이재완
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.189-198
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    • 2009
  • 비구조화 P2P 시스템은 오늘날 인터넷에서 가장 널리 사용되지만, 파일의 배치는 임의로 이루어지며, Peer와 컨텐츠간에는 어떤 상관관계도 존재하지 않는다. 또한 보낸 모든 질의가 원하는 데이터를 찾았는지에 대한 보장도 없다. 본 논문에서는 비구조화된 P2P시스템에서 군집형 계층 클러스터링을 사용하여 노드들을 클러스터화함으로써 검색을 향상시키는 방법을 제시한다. 제안한 기법과 k-means를 사용한 기법간에 노드 클러스터링을 위한 지연시간을 비교하였다. 또한 제안한 알고리즘, k-means 클러스터링, 클러스터링을 사용하지 않은 방법간에 한 네트워크 토폴로지에서 데이터를 찾기 위한 지연시간에 대해 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 기법의 지연시간이 다른 방법들보다 짧았음을 알 수 있었다.

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