• 제목/요약/키워드: Differentiation problem solving

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이공계 대학생을 위한 Mathematica 기반의 화이트박스 이러닝 콘텐츠 설계 및 개발 (Design and Development of White-box e-Learning Contents for Science-Engineering Majors using Mathematica)

  • 전영국
    • 한국학교수학회논문집
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    • 제18권2호
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    • pp.223-240
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    • 2015
  • 본 논문의 목적은 미적분에 관한 보충학습을 요하는 이공계 대학생들을 위하여 공업수학의 벡터미적분 교육을 중심으로 개념적 이해와 계산 과정의 단계별 풀이를 보여주는 웹 기반 이러닝 콘텐츠를 설계 및 개발하는 것이다. 이를 위하여 먼저 수학교육용 소프트웨어에 관한 고찰을 하였으며 학교 수학에서 등장하는 문제해결의 과정을 규칙 재작성으로 처리함으로써 화이트박스 형태의 콘텐츠 제작에 관한 이론적 토대를 살펴보았다. 구체적으로 Mathematica의 패턴 매칭을 이용하여 미분과 적분 연산자를 구현하였고, 이를 벡터미적분에서 등장하는 매개변수화된 곡선에 대한 길이 구하기 문제에 적용함으로써 콘텐츠 개발의 예를 제시하였다. 튜토리얼 형태로 개발된 이러닝 콘텐츠는 단계별 풀이 과정이 나오는 실습하기 콘텐츠와 퀴즈 문제를 통하여 학습자의 과정을 진단해 주는 형성평가 모듈로 구성되었다. 끝으로 개발된 이러닝 콘텐츠의 특징과 이공계 대학생들의 수학에 관한 기초학력을 증진하는데 활용될 수 있는 장점을 살펴보았으며 향후 연구 방향을 제시하였다.

설계민감도 해석에서 역전파 방법을 사용한 응력제한조건 위상최적설계 (Stress Constraint Topology Optimization using Backpropagation Method in Design Sensitivity Analysis)

  • 김민근;김석찬;김재승;이재경;이근호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제35권6호
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    • pp.367-374
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    • 2022
  • 본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stress relaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에 대한 비선 형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법 (adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때 쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한, 미분값을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보여준다.

Species Adaptation Evolutionary Algorithm for Solving the Optimization Problems

  • Lee, Dong-Wook;Sim, Kwee-Bo
    • International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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    • 제3권2호
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    • pp.233-238
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    • 2003
  • Living creatures maintain their variety through speciation, which helps them to have more fitness for an environment. So evolutionary algorithm based on biological evolution must maintain variety in order to adapt to its environment. In this paper, we utilize the concept of speciation. Each individual of population creates their offsprings using mutation, and next generation consists of them. Each individual explores search space determined by mutation. Useful search space is extended by differentiation, then population explorers whole search space very effectively. If evolvable hardware evolves through mutation, it is useful way to explorer search space because of less varying inner structure. We verify the effectiveness of the proposed method by applying it to two optimization problems.

3D stress-fractional plasticity model for granular soil

  • Song, Shunxiang;Gao, Yufeng;Sun, Yifei
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제17권4호
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    • pp.385-392
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    • 2019
  • The present fractional-order plasticity models for granular soil are mainly established under the triaxial compression condition, due to its difficult in analytically solving the fractional differentiation of the third stress invariant, e.g., Lode's angle. To solve this problem, a three dimensional fractional-order elastoplastic model based on the transformed stress method, which does not rely on the analytical solution of the Lode's angle, is proposed. A nonassociated plastic flow rule is derived by conducting the fractional derivative of the yielding function with respect to the stress tensor in the transformed stress space. All the model parameters can be easily determined by using laboratory test. The performance of this 3D model is then verified by simulating multi series of true triaxial test results of rockfill.

매개변수 자가적응 화음탐색 알고리즘의 성능 비교를 통한 최적해 탐색 효율 향상 (Improvement of Search Efficiency in Optimization Algorithm using Self-adaptive Harmony Search Algorithms)

  • 최영환;이호민;유도근;김중훈
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권1호
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    • pp.1-11
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    • 2018
  • 다양한 공학분야의 최적화 문제를 해결하기 위해 적절한 매개변수를 설정하기란 번거로운 작업이며, 매개변수 민감도 분석을 통해 적절한 매개변수를 설정하더라도 설정된 매개변수가 모든 문제에 적절한지 판단하기에는 한계가 있다. 이러한 이유로 매개변수를 문제에 따라 적절하게 설정하는 매개변수 자동검보정 (Self-adaptive) 화음탐색 알고리즘이 개발되고 발전하고 있다. 본 연구에서는 지금까지 개발된 자가적응형 하모니서치를 조사하고 그의 특성을 해탐색, 설정 매개변수, 적용성 등으로 구분하였으며, 이 중 매개변수 설정의 번거로움을 없애고, 적절한 매개변수 설정을 통해 해의 성능 향상을 위해 개발 된 6 가지 자가적응형 화음탐색 알고리즘을 선택하여 비교 분석을 수행하였다. 최적화 결과의 객관적인 비교를 위해 대표적인 수학적, 공학적 최적화 문제를 모두 적용 하였고, 다양한 성능 지수 (Performance index)를 사용하여 각 알고리즘의 성능을 정량적으로 비교하였다. 이것은 향후 신규 최적화 알고리즘을 개발하거나 해 탐색의 성능을 향상시키는 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

AER(Asan Entrepreneur Review)사례를 통한 스타트업 기업의 성공요인 분석 (Analysis of Start-up Success Factors by AER Case)

  • 이상조;남정민
    • 벤처창업연구
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    • 제13권2호
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    • pp.39-50
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    • 2018
  • 본 연구는 아산나눔재산의 AER사례를 중심으로 스타트업의 성공요인을 ERIS모델을 기반으로 창업단계, 상업화단계, 정착단계로 구분하여 분석하고 결과를 도출하였다. 사례분석 결과, 스타트업의 ERIS모델별 성공요인으로 창업단계에는 창업가의 창업 이력 및 경력, 분야경험 및 전문지식, 신속한 판단력과 문제해결이며, 구성원의 역량 및 팀웍, 네트워크, 정부의 창업지원 등이다. 상업화단계에는 사업화 및 투자자금 확보, 타이밍, 차별화전략, 해외진출, 고객의견 수용 등이며, 성장(성숙)단계에는 신제품 출시 및 다각화, 조직문화의 수립 등이었다. 본 연구는 이러한 분석결과를 바탕으로 각 단계별 성공요인 및 시사점을 도출하고 향후 연구방향을 모색하였다.

흉부질환의 자기공명영상 (Magnetic Resonance Imaging in Thoracic Disease)

  • 송군식
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제40권4호
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    • pp.345-352
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    • 1993
  • The role of magnetic resonance(MR) imaging in the evaluation of thoracic disease has been limited Nontheless, MR has inherent properties of better contrast resolution than CT allowing tissue-specific diagnosis. MR has capability of direct imaging in sagittal, coronal, and oblique planes which provide better anatomic information than axial images of CT such as lesions in the pulmonary apex, aorticopulmonary window, peridiaphragmatic region, and subcarinal region. MR is sensitive to blood flow making it an ideal imaging modality for the evaluation of cardiovascular system of the thorax without the need for intravenous contrast media. Technical developments and better control of motion artifacts have resulted in improved image quality, and clinical applications of MR imaging in thoracic diseases have been expanded. Although MR imaging is considered as a problem-solving tool in patients with equivocal CT findings, MR should be used as the primary imaging modality in the following situations: 1) Evaluation of the cardiovascular abnormalities of the thorax 2) Evaluation of the superior sulcus tumors 3) Evaluation of the chest wall invasion or mediastinal invasion by tumor 4) Evaluation of the posterior mediastinal mass, especially neurogenic tumor 5) Differentiation of fibrosis and residual or recurrent tumor, especially in lymphoma 6) Evaluation of brachial plexopathy With technical developments and fast scan capabilities, clinical indications for MR imaging in thorax will increase in the area of pulmonary parenchymal and pulmonary vascular imaging.

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디자인 창의성 저해요소의 해결방안 (Solutions for Design Creativity Barriers)

  • 김동하
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제20권11호
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    • pp.15-27
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    • 2020
  • 문제해결이 중심인 디자인 과정에서 일반적으로 디자인 창의성의 저해요소는 2-3개가 동시에 발생하며 연계되어 어려움을 가중시킨다. 디자인 문제는 언제나 특이하고 독특하며 정의하기 힘든 난해한 상황에서 발생하므로 공식을 통한 정답도출은 가능하지 않으며 그 해답은 언제나 복수로 나타난다. 본 연구는 선행연구에서 논의된 디자인 창의성의 대표적인 저해요소에 대한 극복방법을 모색하는 후속연구로서 해결방안 제시와 그 효과성 입증을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 선행연구에서 제시된 저해요소의 해결방안 모색과 핵심적인 해결팁(창의성 발전카드)을 고안하는 질적 연구를 수행하였다. 동시에 실험과 통계분석을 활용하는 양적 연구 방법론을 채택하였다. 창의성 발전카드를 활용하여 어떤 대상(원형)의 핵심특성을 파악한 후 핵심특성의 변형, 본질적 문제 재고, 의도적 차별화 등 원형의 환원적 분석을 활용해 창의적 해결방안에 효과적으로 접근할 수 있었다. 결과로써 제시된 해결방안은 디자인 창의성 저해요소의 극복방법으로서뿐만 아니라 창의성 향상에 효과적임을 확인하였다.

지역사회 자발적 결사체의 연결망과 지역사회 역량 (The Network Analysis for Community Voluntary Organizations and Its Implication for Community Capacity Building Toward Health Promotion)

  • 정민수;조병희;이성천
    • 보건행정학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.54-81
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    • 2007
  • The paradigm of health promotion requests community participation and its active problem-solving. Community is conceptualized as a resource pool to be organized. Such resource is called community capacity. Community participation is a process of capacity building. Community voluntary associations are considered as valuable resource to be used for health promotion. This paper tried to identify the network structure among community voluntary associations and to infer the possibility to make such network of organizations participate in health promotion programs. Two survey data were used for this research: 1) Measurements and Evaluations of Community Capacity on Dobong-gu (N=94) 2) A development plan of health medicine service to be Healthy Gangdong-gu (N=69). The questionnaire included such variables measuring community capacity as leadership, membership, organizational resources, and inter-organizational network, etc. Both regions had the following common characteristics: 1) There were positive correlations between the organization's budget and membership. 2) Organizational types were associated with their founded years. Two regions showed the following differences: Dobong displayed the high density of community organizations, but Gangdong showed the low density. Dobong community organizations were able to be classified into three network clusters such as women & environments, youth & adolescent, and sports organizations. Each cluster of organizations favored the different type of health promotion programs. Gangdong community organizations were less developed, and not possible to be clustered. Depending upon the level of community capacity or community organizations' differentiation, the strategy of community participation could be settle down in different ways. Particularly the health agency had to pay more attention to support the growth of civil organizations.

동적과도응답을 사용한 구조물의 손상진단 (Structural Damage Assessment Using Transient Dynamic Response)

  • 신수봉;오성호;곽임종;고현무
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제13권4호
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    • pp.395-404
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    • 2000
  • 강제진동을 가한 구조물의 제한된 위치에서 측정한 가속도를 사용하여 손상을 확인하고 평가하는 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬에서는 선형적 구속-비선형 최적화에 의해 최적의 구조변수를 구하여 구조물을 인식하는 시간영역-시스템 인식기법을 사용하였다. 동적운동방정식의 오차를 최소화하도록 최적의 변수를 추정하였으며, 제한된 위치에서 측정된 가속도 자료를 이용하여 손상된 부재를 찾기 위하여 적합적 변수모음법을 적용하였다. 손상은 측정된 가속도의 시간이력에 시간창의 개념을 적용하여 통계적으로 평가하였다. 가속도가 측정된 자유도에서의 변위와 속도는 측정된 가속도를 적분하여 계산하였으며, 미측정 자유도에서는 변위를 추가의 미지변수로 추정하고, 속도와 가속도는 추정된 변위의 차분에 의해 수치적으로 계산하였다. 개발된 알고리듬의 효율성을 검증하기 위하여 트러스에 대한 수치모의실험을 실시하였다. 손상지수의 한계치를 정하고 각 부재에서의 손상가능도를 계산하기 위하여 자료교란법을 적용하였다.

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