• 제목/요약/키워드: Chaos analysis

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2자유도 Hamiltonian계의 Subharmonic Melnikov 해석과 혼돈양상에 대한 연구 (On the Subharmonic Melnikov Analysis and Chaotic Behaviors in a 2-DOF Hamiltonian System)

  • 박철희;이근수
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1993년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 26 Nov. 1993
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    • pp.77-83
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    • 1993
  • In this paper, the dynamics of a 2-DOF not 1:1 resonant Hamiltonian system are studied. In the first part of the work, the behaviors of special periodic orbits called normal modes are examined by means of the harmonic balance method and their approximate stability ar analyzed by using the Synge's concept named stability in the kinematico-statical sense. Secondly, the global dynamics of the system for low and high energy are studied in terms of a perturbation analysis and Poincare' maps. In this part, one can see that the unstable normal mode generates chaotic motions resulting from the transverse intersections of the stable and unstable manifolds. Although there exist analytic methods for proving the existence of infinitely many periodic orbits, chaos, they cannot be applied in our case and thus, the Poincare' maps constructed by direct numerical integrations are utilized fot detecting chaotic motions. In the last part of the work, the existence of arbitrarily many periodic orbits of the system are proved by using a subharmonic Melnikov's method. We also study the possibility of the breakdown of invariant KAM tori only when h>h$_{0}$ (h$_{0}$:bifurcating energy) and investigate the generality of the destruction phenomena of the rational tori in the systems perturbed by stiffness and inertial coupling.

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A Novel and Effective University Course Scheduler Using Adaptive Parallel Tabu Search and Simulated Annealing

  • Xiaorui Shao;Su Yeon Lee;Chang Soo Kim
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제18권4호
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    • pp.843-859
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    • 2024
  • The university course scheduling problem (UCSP) aims at optimally arranging courses to corresponding rooms, faculties, students, and timeslots with constraints. Previously, the university staff solved this thorny problem by hand, which is very time-consuming and makes it easy to fall into chaos. Even some meta-heuristic algorithms are proposed to solve UCSP automatically, while most only utilize one single algorithm, so the scheduling results still need improvement. Besides, they lack an in-depth analysis of the inner algorithms. Therefore, this paper presents a novel and practical approach based on Tabu search and simulated annealing algorithms for solving USCP. Firstly, the initial solution of the UCSP instance is generated by one construction heuristic algorithm, the first fit algorithm. Secondly, we defined one union move selector to control the moves and provide diverse solutions from initial solutions, consisting of two changing move selectors. Thirdly, Tabu search and simulated annealing (SA) are combined to filter out unacceptable moves in a parallel mode. Then, the acceptable moves are selected by one adaptive decision algorithm, which is used as the next step to construct the final solving path. Benefits from the excellent design of the union move selector, parallel tabu search and SA, and adaptive decision algorithm, the proposed method could effectively solve UCSP since it fully uses Tabu and SA. We designed and tested the proposed algorithm in one real-world (PKNU-UCSP) and ten random UCSP instances. The experimental results confirmed its effectiveness. Besides, the in-depth analysis confirmed each component's effectiveness for solving UCSP.

Flanders 언어상호작용 분석법을 활용한 수학영재 수업 분석 (Analysis on Gifted Class in Mathematics using Flanders Category System)

  • 이윤경;이중권
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.512-523
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    • 2014
  • 본 연구는 Flanders 언어상호작용 분석법을 활용하여 대학부설영재원 수학영재 수업에서 교수-학생 간의 언어적 상호작용을 분석한다. 연구문제는 수학영재 수업의 1)Flanders 코드 항목별 결과는 어떠한가? 2)언어형태는 어떠한가? 3)Flanders 지수결과는 어떠한가? 연구대상은 대학부설 영재교육원 중등 수학반 수업이며, 수업과정을 비디오 녹화한 동영상을 AF분석 프로그램 3.54를 활용하여 분석한 결과 1)Flanders 코드 항목별 분석결과, 교사의 비지시적 발언보다 지시적 발언이, 학생의 반응적인 발언보다 자진적인 발언이 많은 것으로 나타났고, 분류 항목별 빈도수는 강의, 학생의 자진적인 말, 활동 등이 전체수업의 대부분을 차지하였다. 2)수업 흐름은 대체적으로 바람직한 수업 흐름 모델을 따르지 않는 것으로 나타나, 학생 발언에 대한 교사의 적절한 피드백이 요구된다. 3)지수 분석 결과, 수정 비지시, 교사 질문비, 학생 발언비, 학생 질문 및 넓은 답변비는 분석기준보다 높게 나타났고, 비지시는 분석 기준보다 낮게 나타났다.

구미(龜尾)의 지역성 변화에 대한 세계체제론적 접근 (World-Systems Analysis on the Changing Characteristics of the Kumi Region)

  • 이재하;이혜주
    • 한국지역지리학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.77-90
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    • 1999
  • 본 연구는 최근에 지리학에서 새로운 지역연구 방법론으로 등장하고 있는 세계체제론적 지역지리학에 의하여 특정한 지방(locality)인 구미지역을 사례로 경험적인 지역연구를 시도하였다. 이를 위해 본 연구에서는 자본주의 세계체제에 편입된 한국자본주의의 발달시기를 일제식민기, 해방후 혼란기, 경제발전기 등으로 구분하고, 각 시기에 따른 구미지역의 경제적 특성과 공간구조적 특성에 대한 분석을 통해 그 지역성 변화를 밝히려고 하였다. 구미지역도 일제식민기와 해방후 혼란기에는 한국사회와 마찬가지로 세계경제의 주변지대에 속하면서 농업을 주된 산업으로 하고 있었다. 이에 따라 이 시기에는 지역의 공간구조도 도시가 형성 되지 않은 농업사회적 구조를 이루고 있었다. 그러나 경제재발기에 들어와서는 구미지역도 한국의 산업화정책에 포함됨으로서 산업지역(구미공단 조성)으로 변모돼 세계경제의 반주변지대로 발전한다. 이와 함께 공간구조도 산업이 입지한 지역(도시)과 그렇지 않은 지역(농촌)간의 불균등발전이 심화된 중심-주변의 공간구조로 변화되었다. 세계체제론적 지역지리학은 특정 지방(소지역)의 지역성 변화를 거시적인 세계적 맥락(세계자본주의)에서 경제적(산업적) 특성 뿐만 아니라 공간구조적 특성도 설명할 수 있다. 따라서 세계체제론적 지역지리학은 지역연구에 유용한 지리학적 방법론으로서 활용될 수 있을 것이다.

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Multi-fidelity uncertainty quantification of high Reynolds number turbulent flow around a rectangular 5:1 Cylinder

  • Sakuma, Mayu;Pepper, Nick;Warnakulasuriya, Suneth;Montomoli, Francesco;Wuch-ner, Roland;Bletzinger, Kai-Uwe
    • Wind and Structures
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    • 제34권1호
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    • pp.127-136
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    • 2022
  • In this work a multi-fidelity non-intrusive polynomial chaos (MF-NIPC) has been applied to a structural wind engineering problem in architectural design for the first time. In architectural design it is important to design structures that are safe in a range of wind directions and speeds. For this reason, the computational models used to design buildings and bridges must account for the uncertainties associated with the interaction between the structure and wind. In order to use the numerical simulations for the design, the numerical models must be validated by experi-mental data, and uncertainties contained in the experiments should also be taken into account. Uncertainty Quantifi-cation has been increasingly used for CFD simulations to consider such uncertainties. Typically, CFD simulations are computationally expensive, motivating the increased interest in multi-fidelity methods due to their ability to lev-erage limited data sets of high-fidelity data with evaluations of more computationally inexpensive models. Previous-ly, the multi-fidelity framework has been applied to CFD simulations for the purposes of optimization, rather than for the statistical assessment of candidate design. In this paper MF-NIPC method is applied to flow around a rectan-gular 5:1 cylinder, which has been thoroughly investigated for architectural design. The purpose of UQ is validation of numerical simulation results with experimental data, therefore the radius of curvature of the rectangular cylinder corners and the angle of attack are considered to be random variables, which are known to contain uncertainties when wind tunnel tests are carried out. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are solved by a solver that employs the Finite Element Method (FEM) for two turbulence modeling approaches of the incompressible Navier-Stokes equations: Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes (URANS) and the Large Eddy simulation (LES). The results of the uncertainty analysis with CFD are compared to experimental data in terms of time-averaged pressure coefficients and bulk parameters. In addition, the accuracy and efficiency of the multi-fidelity framework is demonstrated through a comparison with the results of the high-fidelity model.

BDS 통계와 DVS 알고리즘을 이용한 수문시계열의 비선형성 분석 (Detecting Nonlinearity of Hydrologic Time Series by BDS Statistic and DVS Algorithm)

  • 최강수;경민수;김수전;김형수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제29권2B호
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    • pp.163-171
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    • 2009
  • 수문시계열 분석과 예측을 위하여 통상적으로 기존의 선형적인 모형들을 이용하여 왔다. 그러나 최근 자연현상이나 수문시계열의 패턴 그리고 변동성에 비선형구조가 존재하고 있다는 것이 입증되고 있다. 따라서 기존의 선형적인 방법들에 의한 시계열분석이나 예측은 비선형 시스템에 대해서 적절하지 않을 것이다. 최근, 시계열의 비선형성 구조를 판단하기 위해 카오스 이론을 토대로 한 상관적분으로부터 BDS(Brock-Dechert-Scheinkman) 통계 기법이 유도되었다. BDS 통계는 시스템의 비선형구조와 무작위성 구조를 구별하는데 매우 효과적으로 이용되어 오고 있다. 또한 DVS(Deterministic Versus Stochastic) 알고리즘은 카오스와 추계학적 시스템을 구별하고 예측하는데 주로 이용되어 왔다. 그러나 본 연구에서는 DVS 알고리즘에 의해 시계열의 비선형성을 판별할 수 있음을 보이고자 한다. 따라서 본 연구에서는 추계학적 시계열과 수문학적 시계열들의 비선형성을 검사하고자 한다. ARMA 모형과 TAR(Threshold autoregressive) 모형으로부터로 발생시킨 추계학적 시계열, 미국 유타주 GSL 체적자료, 미국 플로리다 주 St. Johns 강 Cocoa 지점의 유출량 자료, 소양강 댐 일 유입량 자료 등의 수문시계열에 대해 비선형성 분석을 수행하고 그 결과를 비교하였다. 분석결과 BDS 통계가 선형 및 비선형 시계열을 구분하는데 매우 강력한 도구임을 보였고, DVS 알고리즘 또한 시계열의 비선형성을 구별하는데 효과적으로 이용될 수 있음을 보였다.

혼돈 이론을 이용한 뇌파 분석에 대한 기초 연구 (Application of Chaotic Analysis to Electroencephalography : Preliminary Study)

  • 박해정;박광석;권준수
    • 생물정신의학
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    • 제2권2호
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    • pp.257-265
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    • 1995
  • 선형적이고 정적인 뇌파 분석의 한계를 극복하고자 비선형적이고 동적인 접근방식인 혼돈이론을 이용하여 정신분열병환자 16명, 양극성 정동장애 10명, 주요 우울증 6명 및 정상 대조군 12명을 대상으로 뇌파 분석을 시도하고, 객관적인 혼돈 연구의 도입에 있어서 고려되어야 할 문제점을 살펴보고자 하였다. 각 질환에서의 상관차원의 분포가 정상대조군보다 개인에 따른 차이가 크다는 것을 알 수 있었고, 대체적으로 측두엽 부위에서 상관차원이 크게 나타나는 경향이 있었다. 이러한 결과와 관련하여 대상환자군의 특성, 혼돈이론을 뇌파분석에 이용할 때의 주의점등에 대하여 토론하였다.

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현대 패션에 나타난 불확정성의 의미해석 - 2000년대 이후 패션을 중심으로 - (A Semantic Analysis of the Indeterminacy in Contemporary Fashion - Focusing on Fashion Since 2000 -)

  • 황혜진;김민자
    • 복식
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    • 제62권5호
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    • pp.1-15
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    • 2012
  • In a fast changing postmodern society, contemporary fashion is becoming more complicated and ambiguous along with other genres of art than ever before. This phenomenon reigning as a sociocultural paradigm can be defined as 'indeterminacy' and it means 'undecidability'. The purpose of this study is to clarify and analyze the indeterminate characteristics of contemporary fashion reviewing the theoretical background and the architectural formativeness as a comparative research. The core idea of deconstructivism dismantles a causal relationship between function and form in fashion and the conventional notion about clothes. Complexity theory, which is the study of chaotic dynamical systems, suggests the creative idea and concept of infinite possibilities on a formative method. Meanwhile, catastrophe theory of discontinuous change can be used as interpretative strategies for the process of deconstruction and reconstruction. As a result of this study, the indeterminacy of fashion can be analyzed into five semantic categories: irregularity, immateriality, randomness, complexity and changeability. The intrinsic value of the indeterminacy in contemporary fashion is the interaction with a sociocultural ideology and a technological environment as well as an expansion of formative expression. To conclude, it can be said that the indeterminacy in fashion is a new interpretation of the relationship among body and space, clothes and society.

Lyapunov 지수를 이용한 전력 수요 시계열 예측 (Time Series Forecast of Maximum Electrical Power using Lyapunov Exponent)

  • 박재현;김영일;추연규
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제13권8호
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    • pp.1647-1652
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    • 2009
  • 비선형 동력학 시스템으로 구성된 전력 수요의 시계열 데이터를 예측하기 위해 적용된 신경망 및 퍼지 적응 알고리즘 등은 예측오차가 상대적으로 크게 나타났다. 이는 전력수요 시계열 데이터가 가지고 있는 카오스적인 성질에 기인하며 이중 초기값에 민감한 의존성은 장기적인 예측을 더욱더 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 전력수요 시계열 데이터가 가지고 있는 카오스적인 성질을 정량 및 정성적인 방식으로 분석 을 수행하고, 시스템 동력학적 특성의 정량분석에 이용되는 Lyapunov 지수를 이용하여 어트랙터 재구성, 다차원 카오스 시계열 데이터를 예측하는 방식으로 수요예측 시뮬레이션을 수행하고 결과를 비교 평가하여 기존 제안방식보다 실용적이며 효과적임을 확인한다.

Developing a Simulator of the Capture Process in Towed Fishing Gears by Chaotic Fish Behavior Model and Parallel Computing

  • Kim Yong-Hae;Ha Seok-Wun;Jun Yong-Kee
    • Fisheries and Aquatic Sciences
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    • 제7권3호
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    • pp.163-170
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    • 2004
  • A fishing simulator for towed fishing gear was investigated in order to mimic the fish behavior in capture process and investigate fishing selectivity. A fish behavior model using a psycho-hydraulic wheel activated by stimuli is established to introduce Lorenz chaos equations and a neural network system and to generate the components of realistic fish capture processes. The fish positions within the specified gear geometry are calculated from normalized intensities of the stimuli of the fishing gear components or neighboring fish and then these are related to the sensitivities and the abilities of the fish. This study is applied to four different towed gears i.e. a bottom trawl, a midwater trawl, a two-boat seine, and an anchovy boat seine and for 17 fish species as mainly caught. The Alpha cluster computer system and Fortran MPI (Message-Passing Interface) parallel programming were used for rapid calculation and mass data processing in this chaotic behavior model. The results of the simulation can be represented as animation of fish movements in relation to fishing gear using Open-GL and C graphic programming and catch data as well as selectivity analysis. The results of this simulator mimicked closely the field studies of the same gears and can therefore be used in further study of fishing gear design, predicting selectivity and indoor training systems.