• 제목/요약/키워드: Computational Science application

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Fast Iterative Solving Method of Fuzzy Relational Equation and its Application to Image Compression/Reconstruction

  • Nobuhara, Hajime;Takama, Yasufumi;Hirota, Kaoru
    • International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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    • 제2권1호
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    • pp.38-42
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    • 2002
  • A fast iterative solving method of fuzzy relational equation is proposed. It is derived by eliminating a redundant comparison process in the conventional iterative solving method (Pedrycz, 1983). The proposed method is applied to image reconstruction, and confirmed that the computation time is decreased to 1 / 40 with the compression rate of 0.0625. Furthermore, in order to make any initial solution converge on a reconstructed image with a good quality, a new cost function is proposed. Under the condition that the compression rate is 0.0625, it is confirmed that the root mean square error of the proposed method decreases to 27.34% and 86.27% compared with those of the conventional iterative method and a non iterative image reconstruction method, respectively.

비전공자 프로그래밍 수업 창의적 산출물의 컴퓨팅 사고력 기반 평가 루브릭 개발 (Development of a scoring rubric based on Computational Thinking for evaluating students' computational artifacts in programming course)

  • 김민자;유길상;김현철
    • 컴퓨터교육학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.1-11
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    • 2017
  • 고등교육의 비전공자 대상 정보과학 교육의 수요가 늘고 있지만, 컴퓨팅 사고력 관점에서 적절하게 학생들의 창의적 산출물을 평가하는 도구는 부족하다. 이에 본 연구는 고등교육의 비전공자를 위한 정보 과학 수업에서 학생들이 개발한 창의적 산출물을 컴퓨팅 사고력 관점에서 평가하는 루브릭을 개발하기 위한 목적으로 진행되었다. 루브릭 초안의 준거틀(framework)은 CT Practices Design Pattern이며, 개발된 루브릭의 구성 요소는 영역, 역량요소, 평가요소, 평가자료, 평가단계의 다섯 가지이다. 루브릭은 '추상화 모델의 설계', '창의적 산출물의 설계 및 적용', 그리고 '산출물의 자가 평가'의 세 영역으로 구분하여 개발되었다. 전문가 검토를 통해 내용 타당성을 확보하였으며, 신뢰도 측면의 일관성이 검증되었다. 본 연구에서 개발된 루브릭은 해당 목적에 맞게 수정하여 사용할 수 있다.

스마트TV를 이용한 공동주택의 에너지 사용 모니터링 시스템 (A Monitoring System of Energy Usage for Apartment Houses Using Smart TV)

  • 박성수;진영훈;남상훈;채영호
    • 한국CDE학회논문집
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    • 제18권6호
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    • pp.451-460
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    • 2013
  • This paper presents the necessary elements and data flow in developing a monitoring system of energy usage for apartment houses with a Smart TV. Energy consumption data in each home are collected and analyzed in the HUB station by way of measuring instruments. And the amount of energy usage, such as electricity, gas, hot water, heating, water and other utilities are displayed through the Smart TV application. Energy consumption Database in the HUB station are processed and displayed in the browser of a Smart TV through XML, JAVASCRIPT and Flash. Smart TV users can get the energy consumption status through the energy consumption analysis display of the Smart TV application and improve the energy efficiency by comparing the usage patterns with neighboring houses. And the application display energy usage information, consumption ranking, rates to user as well. Furthermore, usage of last month or year can be compared to help to reduce the energy usage. The proposed system can provide the information about the amount of energy use to be reduced and the warning on the waste of energy.

계산과학 분야의 교육 및 융합연구 지원을 위한 EDISON 플랫폼 (EDISON Platform to Supporting Education and Integration Research in Computational Science)

  • 진두석;정영진;이종숙;조금원;정회경
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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    • pp.466-469
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    • 2011
  • 최근에는 열유체, 물리, 화학, 구조동역학, 전산설계 등의 응용과학 분야의 교육 및 연구에 실제 실험이 아닌 슈퍼컴퓨터 및 고성능 네트워크 기반의 사이버 인프라에서 과학적 가정에 의해 복잡한 공학문제를 수치적 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 해결하는 계산과학을 이용하는 최적의 방법론 및 기법들의 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨팅 시뮬레이션 기법을 활용한 실험 체험형 교육의 일환으로, 이공계 교수, 학생, 연구자, 산업체 인력 등이 사이버 인프라스트럭처 기반으로 최신 시뮬레이션 SW를 활용하여 차세대 교육 연구를 융합할 수 있는 EDISON 개방형 통합 플랫폼을 제시한다. EDISON 플랫폼은 사용자들에게 보다 쉽고, 편하고, 효과적인 서비스 제공을 위해 3계층(EDISON 응용 프레임워크, EDISON 미들웨어, EDISON 인프라 자원)으로 구성되고 5개 분야(열유체, 화학, 물리, 구조동역학, 전산설계) 문제해결 환경을 위한 교육 연구용 웹 포털 서비스를 제공한다.

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Estimation of moment and rotation of steel rack connections using extreme learning machine

  • Shariati, Mahdi;Trung, Nguyen Thoi;Wakil, Karzan;Mehrabi, Peyman;Safa, Maryam;Khorami, Majid
    • Steel and Composite Structures
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    • 제31권5호
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    • pp.427-435
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    • 2019
  • The estimation of moment and rotation in steel rack connections could be significantly helpful parameters for designers and constructors in the initial designing and construction phases. Accordingly, Extreme Learning Machine (ELM) has been optimized to estimate the moment and rotation in steel rack connection based on variable input characteristics as beam depth, column thickness, connector depth, moment and loading. The prediction and estimating of ELM has been juxtaposed with genetic programming (GP) and artificial neural networks (ANNs) methods. Test outcomes have indicated a surpass in accuracy predicting and the capability of generalization in ELM approach than GP or ANN. Therefore, the application of ELM has been basically promised as an alternative way to estimate the moment and rotation of steel rack connection. Further particulars are presented in details in results and discussion.

컴퓨팅 사고를 반영한 교사연수 과정에서 나타난 교사의 인식 탐색 (Exploring Teachers' Perceptions of Computational Thinking Embedded in Professional Development Program)

  • 황규진;박영신
    • 한국지구과학회지
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    • 제42권3호
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    • pp.344-364
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    • 2021
  • 이 연구는 두 명의 초등교사가 컴퓨팅 사고를 어떻게 인식하고 이를 교육과정 재구성에 어떻게 반영하고 수업을 하게 되는지를 장기간의 걸친 교사연수과정을 통해 탐색한 것이다. 컴퓨팅 사고는 과학교육에 연계하는 새로운 교육정책 방향이기에 초등부터 나타나는 교사의 인식을 조사하고자 하였다. 교사와의 9번의 교사회의를 가졌으며 이는 매회 2시간 정도의 시간이 소요되었고, 그 시기에 교수하게 될 한 단원을 각자 인식아래 재구성을 하여 11차시의 수업과정안을 개발하였다. 자료수집은 9개월간에 걸쳐서 인터뷰, 교사회의, 수업과정안에서 수행되었으며, 이 자료는 수업 전후의 교사회의를 통한 논의, 수업과정안 등을 통해 수집되었으며, 컴퓨팅 사고를 인식하면서 나타난 초등교사의 컴퓨팅 사고의 인식은 다음과 같이 나타났다. 첫 번째, 과학교육의 목적인 과학적 소양의 정의가 확장되었음을 볼 수 있다. 즉 문제인식에서부터 창의적인 문제해결자를 양성하는 것이 과학적 소양이라고 인식하였다. 두 번째, 과학적 사고가 강조된 개념형성단계와 컴퓨팅 사고가 강조된 개념활용단계로 수업차시를 구분하였다. 세 번째, 컴퓨팅 사고는 인지적 사고과정이며, ICT는 기능적 도구라고 인식하였다. 네 번째, 컴퓨팅 사고 요소는 중복되어 반복적으로 나타나며, 순차적이지 않을 수 있다는 것이다. 마지막으로 컴퓨팅 사고의 활용을 통해 STEAM 교육을 활성화할 수 있다고 인식하고 있음을 보여주었다. 이 연구를 바탕으로 컴퓨팅 사고의 실천은 STEAM 교육의 활성화를 위한 도구로 사용될 수 있고 이를 위해서는 일회성이 아닌 지속적이고 전문적인 교사연수를 통해 컴퓨팅 사고 전문역량 강화를 할 수 있도록 해야 할 것이다.

A Grid Web Portal for Aerospace

  • Lim Sang-Boem;Kim Joo-Bum;Kim Nam-Gyu;Lee June-H.;Kim Chong-Am;Kim Yoon-Hee
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2006년도 PARALLEL CFD 2006
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    • pp.107-112
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    • 2006
  • A wind tunnel simulation requires high-performance computing power like supercomputers and deep knowledge of this subject. Those requirements make win tunnel simulation difficult. Grid technology will make these difficulties simpler by providing easy to use grid web portal. By using grid web portal, scientist can execute simulation and access to high-performance computing power without any serious difficulties. In this paper will present a grid web portal for a wind tunnel simulation that is used in Aerospace area.

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Nanoporous graphene oxide membrane and its application in molecular sieving

  • Fatemi, S. Mahmood;Arabieh, Masoud;Sepehrian, Hamid
    • Carbon letters
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    • 제16권3호
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    • pp.183-191
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    • 2015
  • Gas transport through graphene-derived membranes has gained much interest recently due to its promising potential in filtration and separation applications. In this work, we explore Kr-85 gas radionuclide sequestration from natural air in nanoporous graphene oxide membranes in which different sizes and geometries of pores were modeled on the graphene oxide sheet. This was done using atomistic simulations considering mean-squared displacement, diffusion coefficient, number of crossed species of gases through nanoporous graphene oxide, and flow through interlayer galleries. The results showed that the gas features have the densest adsorbed zone in nanoporous graphene oxide, compared with a graphene membrane, and that graphene oxide was more favorable than graphene for Kr separation. The aim of this paper is to show that for the well-defined pore size called P-7, it is possible to separate Kr-85 from a gas mixture containing Kr-85, O2 and N2. The results would benefit the oil industry among others.

The stick-slip decomposition method for modeling large-deformation Coulomb frictional contact

  • Amaireh, Layla. K.;Haikal, Ghadir
    • Coupled systems mechanics
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    • 제7권5호
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    • pp.583-610
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    • 2018
  • This paper discusses the issues associated with modeling frictional contact between solid bodies undergoing large deformations. The most common model for friction on contact interfaces in solid mechanics is the Coulomb friction model, in which two distinct responses are possible: stick and slip. Handling the transition between these two phases computationally has been a source of algorithmic instability, lack of convergence and non-unique solutions, particularly in the presence of large deformations. Most computational models for frictional contact have used penalty or updated Lagrangian approaches to enforce frictional contact conditions. These two approaches, however, present some computational challenges due to conditioning issues in penalty-type implementations and the iterative nature of the updated Lagrangian formulation, which, particularly in large simulations, may lead to relatively slow convergence. Alternatively, a plasticity-inspired implementation of frictional contact has been shown to handle the stick-slip conditions in a local, algorithmically efficient manner that substantially reduces computational cost and successfully avoids the issues of instability and lack of convergence often reported with other methods (Laursen and Simo 1993). The formulation of this approach, however, has been limited to the small deformations realm, a fact that severely limited its application to contact problems where large deformations are expected. In this paper, we present an algorithmically consistent formulation of this method that preserves its key advantages, while extending its application to the realm of large-deformation contact problems. We show that the method produces results similar to the augmented Lagrangian formulation at a reduced computational cost.