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사례기반추론과 텍스트마이닝 기법을 활용한 KTX 차량고장 지능형 조치지원시스템 연구 (An Intelligence Support System Research on KTX Rolling Stock Failure Using Case-based Reasoning and Text Mining)

  • 이형일;김종우
    • 지능정보연구
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    • 제26권1호
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    • pp.47-73
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    • 2020
  • KTX 차량은 수많은 기계, 전기 장치 및 부품들로 구성되어 있는 하나의 시스템으로 차량의 유지보수에는 상당히 많은 전문성과 유지보수 작업자들의 경험을 필요로 한다. 차량 고장발생 시 유지보수자의 지식과 경험에 따라 문제 해결의 시간과 작업의 질적 차이가 발생하며 그에 따른 차량의 가용율이 달라진다. 일반적으로 문제해결은 고장 매뉴얼을 기반으로 하지만 경험이 많고 능숙한 전문가의 경우는 이와 더불어 개인의 노하우를 접목하여 신속하게 진단하고 조치를 취한다. 이러한 지식은 암묵지 형태로 존재하기 때문에 후임자에게 완전히 전수되기 어려우며, 이를 위해 사례기반의 철도차량 전문가시스템을 개발하여 데이터화된 지식으로 바꾸려고 하는 연구들이 있어왔다. 하지만, 간선에 가장 많이 투입되고 있는 KTX 차량에 대한 연구나 텍스트의 특징을 추출하여 유사사례를 검색하는 시스템 개발은 아직 미비하다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 차량 유지보수 전문가들의 노하우를 통해 수행된 고장들에 대한 진단과 조치 이력을 문제 해결의 사례로 활용하여 새롭게 발생하는 고장에 대한 조치가이드를 제공하는 지능형 조치지원시스템을 제안하고자 한다. 이를 위하여, 2015년부터 2017년동안 생성된 차량고장 데이터를 수집하여 사례베이스를 구축하였고, 차원축소 기법인 비음수 행렬 인수분해(NMF), 잠재의미분석(LSA), Doc2Vec을 통해 고장의 특징을 추출하여 벡터 간의 코사인 거리를 측정하는 방식으로 유사 사례를 검색하였으며, 위의 알고리즘에 의해 제안된 조치내역들 간 성능을 비교하였다. 분석결과, 고장 내역의 키워드가 적은 경우의 유사 사례 검색과 조치 제안은 코사인 유사도를 직접 적용하는 경우에도 좋은 성능을 낸다는 것을 알 수 있었고 차원 축소 기법들의 성능 비교를 통해 문맥적 의미를 보존하는 차원 축소 방식 중 Doc2Vec을 적용하는 것이 가장 좋은 성능을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 텍스트 마이닝 기술은 여러 분야에서 활용을 위한 연구들이 이루어지고 있는 추세이나, 본 연구에서 활용하고자 하는 분야처럼 전문적인 용어들이 다수이고 데이터에 대한 접근이 제한적인 환경에서 이러한 텍스트 데이터를 활용한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구는 이러한 관점에서 키워드 기반의 사례 검색을 보완하고자 텍스트 마이닝 기법을 접목하여 고장의 특징을 추출하는 방식으로 사례를 검색해 조치를 제안하는 지능형 진단시스템을 제시하였다는 데에 의의가 있다. 이를 통해 현장에서 바로 사용 가능한 진단시스템을 단계적으로 개발하는데 기초자료로써 시사점을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

현대패션디자인에 나타난 동양의 미의식 연구 (A Study about the Aesthetics of Oriental in Modern Fashion design)

  • 임영자
    • 복식
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    • 제30권
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    • pp.261-274
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    • 1996
  • In the present age dominate by both cer-taingty of 1% and uncertainty of 99% 'Fuzzy thinking' of Bart Kosko that is the way to solve the problems by the scientific way through a worldview of Buddhism or Taoism greatly prevails around the world over 'Lateral greatly prevails around the world over 'Lateral thinking' and the authenticity or the right and-wrong of the uncertainty which is the thinking way to find the answer of the problems of illogical way of Edward de Beno against the western vertical thinking were Concurrently fashion designers over the world also adopt the oriental elements. But there exist differences of thoughts between the orient and the occident. And they have dif-ferent thinking way of aestheticism and references of the value on the beauty. Not only beauty but the view through the mind as intuitional thought in which not only the rec-ognition of sense but also the rationalism and the naturalness play key role. The aesthetic sense in the orient contains both the truth and virtue. 2) The beauty of the mean It's from the thought of neutralization of Confucius. The mean or moderation state which in harmony with ethical virtue and aes-thetic beauty is the ideal and is the ultimate. Therefore the thought of Confucian is the creativity in which the balance and the har-mony is most important. Fashion design is also one of the representation of the mean because the spirit of the designer is harmonized for-mlessly with the object of the model of the fashion design. 2) The beauty of skillfulness It indicates the Taoism of Lao-tzu and Chuangtzu. It takes a super-artistic declar-ation that human can feel and recognize the color of colorlessness the sound of sound-lessness and the taste of tastelessness. The thought of arts affected by Taoism is 'ad-vanced age' called the beauty of skillfulness. The view of arts of lao-tzu takes the beauty of cosmos and the nature as a standard. Es-pecially the beauty of inactivity is recognized by the linkage between the beauty and the ugliness. And these things appear in fashion design as a design element such as humor or exaggeration. 3) The beauty of non-dualism It is thought of Buddhism that all evil passions of worry occur form the opposition in dualism. Finally this thought leads to that everything is consistent and truth is only one from the point of view that virtue and vice has on linkage that is 'no virtues no vices' and 'one with two, two, with one, one is not two' A big tendency like this became the root forma-tion of the thought of the oriental arts. 3. Characteristics of the oriental aesthetic sense on the present fashion design 1) The formation of the fashion design on the oriental elements In the picture-incantation which was a representation of an era when the thought of 'cosmic dual forces' dominated the basic polygons of 'a circle square triangle' means both 'one two three' and 'the negative positive mean' of cosmic elements. From this point of view the was of planner cutting in the Orient is dif-ferent from that of the Occidental which is in three-dimensional. The planner polygon type of the cut-pieces comes to have the meaning of the three-dimension when they consist of a suit that has the combination of each cut-piece. This shows the consistency with the principle of cosmos creation of Taoism that one is two two is three and three is every-thing. 2) The coloring and the symbolic represen-tation of the fashion design on the orien-tal elements The sense on the colors in the Orient from the thought of 'the cosmic dual forces and the five elements' is not the experi-enced from the knowledge but contains the consideration of philosophy Five-primary-color representing compass directions Blue(East) Red(South) Yellow(Center) White (West) and Black (North) is called ' the posi-tive' for this five-primary-color secondary-color which comes from the compound of the primary colors is called 'the negative' The thought of 'the cosmic dual forces and the five elements' is also an theory containing the natural order of the cos-mos and this shows the perceptional differ-ence that they are not conceptual but to be recognized and fell directly. A thought of Buddhism which is 'Colors are colorlessness and Clolorlessness are color's proves that. 3) The pattern and symbolic representation of the fashion design on the oriental elements The pattern as a visual style is a figure of symbolic representation which adopt the mental and physical world of human and are the compo-sition of artistic revelation of the human nature and the religous thought of incantation. Es-pecially the symbolic representation of the oriental thought of Confusion. Buddhism and Taoism There are patterns such as plants aminals the oriental four gods and geometry. From the above it's the time toward the 21'th century when the world is constructing one global area and one historical zone. And the exotic mood of the Orient represented in the fashion which doesn't make the common feeling in general does not cease to develop only to express the visual modeling but also adopts the thought religion and the art which are the root of the Orientail and contains inherent willing of modeling.

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기술예측을 위한 특허 키워드 네트워크 분석 (Keyword Network Analysis for Technology Forecasting)

  • 최진호;김희수;임남규
    • 지능정보연구
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    • 제17권4호
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    • pp.227-240
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    • 2011
  • 특허의 중요성이 커짐에 따라 특허분석의 중요성 또한 점점 커지고 있다. 특허분석은 네트워크 기반 방법과 키워드 기반 방법으로 나눠지는데 네트워크 기반은 특허 내부에 존재하는 세부 기술정보에 대한 분석이 불가능하다는 단점이 있고 키워드 기반은 기술정보간의 상호관계를 규명하지 못한다는 단점이 있다. 기존에 제시된 네트워크 기반 특허 분석과 키워드 기반 분석의 한계를 극복하기 위해서 두 방법을 혼합한 방법으로서 본 연구에서는 특허 키워드 네트워크 기반 분석 방법론을 제시하였다. 본 연구에서는 LED 분야의 특허들을 대상으로 텍스트 마이닝을 통해 중요한 기술정보를 추출한 다음, 키워드 네트워크를 구축하고, 이를 대상으로 커뮤니티 네트워크 분석을 수행하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 특허 키워드 네트워크는 매우 낮은 밀도와 매우 높은 클러스터링 지수를 나타내었다. 밀도가 높다는 것은 LED 분야내 특허 키워드 네트워크 내 노드(키워드)들이 산발적으로 연결되어 있다는 것을 의미하며, 클러스터링 지수가 높다는 것은 해당 키워드 네트워크 내 노드, 즉 키워드들이 각각의 커뮤니티로 매우 긴밀하게 연결되어 있음을 나타낸다. 둘째, 특허 키워드 네트워크도 다른 지식네트워크와 마찬가지로 명확한 멱함수 분포를 따른다는 사실을 알 수 있었다. 이는 기존에 활발히 연구, 활용되어 많은 연결고리를 갖고 있는 특허개념(키워드)수록 지속적으로 다른 연구자들에 의해 선택되고 이 키워드를 바탕으로 새로운 키워드들이 연결되어서 이들 키워드간의 조합으로 새로운 기술이 발명된다는 것이다. 셋째, 특허가 개발될 때 특정 분야에 유입된 키워드 중 새로운 링크가 생긴 키워드의 대부분이 기존에 연결되어 있던 커뮤니티 내의 키워드들과 결합되어 새로운 특허 개념을 구성한다는 사실을 발견하였다. 이러한 사실은 단기(4년) 장기(10년) 두 기간 모두 동일하게 나타났다. 나아가 본 연구에서 제시한 방법론을 통해 도출된 특허 키워드 조합 정보를 활용하면 미래에 어떤 개념들이 합쳐져서 새로운 특허 단위로 만들어 질지 가늠해볼 수 있고, 새로운 특허를 개발할 때 참고할 수 있는 유용한 정보로 활용할 수 있다.

신생아 중환자실에 입원한 환아 어머니의 스트레스 (A Study on the Perceived Stress Level of Mothers in the Neonatal Intensive Care Unit Patients)

  • 김태임
    • Child Health Nursing Research
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    • 제6권2호
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    • pp.224-239
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    • 2000
  • This descriptive study was conducted to understand the contents and degree of parental stress level in the NICU patients, and to give a baseline data in developing nursing intervention program. Subjects were the 62 mother of hospitalized newborn in NICU of 1 University Hospital in Taejon City from May 1st, 1999 to November 30th, 1999, who agreed to take part in this study. The instrument used in this study were Parental Stressor Scales : NICU(PSS:NICU) developed by Miles et al. and validated by 3 NICU practitioners and 3 child health nursing faculties. The questionnaire has 4 dimensions and 45 items; sight and sounds of NICU(5 items), babies' appearance and behavior(19 items), parental role alteration and relationship with their baby(10 items), communication with health team(11 items). The questionnaire asks parents to rate each item on a five-point Likert type scale that ranges from (1) to (5). Total scores representing overall stress from the NICU environment are calculated by summing response to each item. A high score indicates high stress. A subscale score is calculated by summing the responses to each item in the subscale. Cronbach's α coefficients were .93. The data was analyzed as average, Frequency, Standard deviation, t-test, ANOVA, Pearson correlation coefficient by use of SPSS/PC+. The results of this study is summarized as follows ; 1. The total perceived stress level score of mothers was slightly high(3.6±.7). The highest scored dimension was 'appearance and behavior of the baby'(3.9±1.5), and next were 'relationship with their baby and parental role change'(3.5±1.4), 'communication with health team'(3.4±.9), 'sight and sounds of NICU'(3.2±.8). 2. Two variables were statistically significant with PSS:NICU total scale ; mother's perceived severity of the baby's condition (r=.482, P=.002) and mother's religious attendance(t=2.83, P=.01). The more the mother perceive their baby's condition severe, the higher the total stress score. There were high stress score noted in the mother of no religious attendance. 3. Four variables were statistically significant with NICU environment subscale ; mother's educational background(F=3.45, P=.04), religious attendance(t=2.28, P=.04), sex of the baby(t=2.83, P=.01) and NICU patients' hospital day(r=.359, P=.004). That is mother with high educational background and girl baby were high NICU environment subscale score. 4. Four variables were statistically significant with appearance and behavior of the baby subscale ; when first saw baby(F=3.52, P=.04), incubator care(t=2.83, P=.01), mother's perceived severity of the baby's condition(r=.303, P=.017), number of NICU visit(r=.441, P=.002). That is, seeing the baby first in the NICU and recieved incubator care was very stressful. Also, the more the mother perceive their baby's condition severe and more NICU visit, the higher the appearance and behavior of the baby subscale stress score. 5. Four variables were statistically significant with relationship with their baby and parental role change subscale ; when first saw baby(F=3.37, P=.04), sex of the baby(t=2.36, P=.03), incubator care(t=5.60, P=.00), mother's perceived severity of the baby's condition(r=.401, P=.001). That is, seeing the baby first in the NICU and girl baby was very stressful. Also, the more the mother perceive their baby's condition severe, the higher the relationship with their baby and parental role change subscale stress score. 6. Three variables were statistically significant with communication with health team subscale ; mother's educational background (F=3.63, P=.04), incubator care(t=4.24, P=.00), gestational age(r=-.394, P=.047), and birth weight(r=-.460, P=.004). That is, mother with high educational background and receiving incubator care were high communication with health team subscale score. Also, the shorter the gestational age and smaller the baby's birth weight, the higher the communication with health team subscale score. In conclusion, information about physical environment of NICU, the mother's perceived severity of baby's illness state, maternal role change related variables and the knowledge of characteristics of NICU patients must be included in nursing intervention program of mother's of NICU patients in reducing the maternal stress and anxiety level.

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신기술 사용 과정에 관한 비교 사례 연구: 기술 전유 과정의 근거이론적 접근 (A Comparative Case Study on the Adaptation Process of Advanced Information Technology: A Grounded Theory Approach for the Appropriation Process)

  • 최희재;이준기
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제19권3호
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    • pp.99-124
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    • 2009
  • Many firms in Korea have adopted and used advanced information technology in an effort to boost efficiency. The process of adapting to the new technology, at the same time, can vary from one firm to another. As such, this research focuses on several relevant factors, especially the roles of social interaction as a key variable that influences the technology adaptation process and the outcomes. Thus far, how a firm goes through the adaptation process to the new technology has not been yet fully explored. Previous studies on changes undergone by a firm or an organization due to information technology have been pursued from various theoretical points of views, evolved from technological and institutional views to an integrated social technology views. The technology adaptation process has been understood to be something that evolves over time and has been regarded as cycles between misalignments and alignments, gradually approaching the stable aligned state. The adaptation process of the new technology was defined as "appropriation" process according to Poole and DeSanctis (1994). They suggested that this process is not automatically determined by the technology design itself. Rather, people actively select how technology structures should be used; accordingly, adoption practices vary. But concepts of the appropriation process in these studies are not accurate while suggested propositions are not clear enough to apply in practice. Furthermore, these studies do not substantially suggest which factors are changed during the appropriation process and what should be done to bring about effective outcomes. Therefore, research objectives of this study lie in finding causes for the difference in ways in which advanced information technology has been used and adopted among organizations. The study also aims to explore how a firm's interaction with social as well as technological factors affects differently in resulting organizational changes. Detail objectives of this study are as follows. First, this paper primarily focuses on the appropriation process of advanced information technology in the long run, and we look into reasons for the diverse types of the usage. Second, this study is to categorize each phases in the appropriation process and make clear what changes occur and how they are evolved during each phase. Third, this study is to suggest the guidelines to determine which strategies are needed in an individual, group and organizational level. For this, a substantially grounded theory that can be applied to organizational practice has been developed from a longitudinal comparative case study. For these objectives, the technology appropriation process was explored based on Structuration Theory by Giddens (1984), Orlikoski and Robey (1991) and Adaptive Structuration Theory by Poole and DeSanctis (1994), which are examples of social technology views on organizational change by technology. Data have been obtained from interviews, observations of medical treatment task, and questionnaires administered to group members who use the technology. Data coding was executed in three steps following the grounded theory approach. First of all, concepts and categories were developed from interviews and observation data in open coding. Next, in axial coding, we related categories to subcategorize along the lines of their properties and dimensions through the paradigm model. Finally, the grounded theory about the appropriation process was developed through the conditional/consequential matrix in selective coding. In this study eight hypotheses about the adaptation process have been clearly articulated. Also, we found that the appropriation process involves through three phases, namely, "direct appropriation," "cooperate with related structures," and "interpret and make judgments." The higher phases of appropriation move, the more users represent various types of instrumental use and attitude. Moreover, the previous structures like "knowledge and experience," "belief that other members know and accept the use of technology," "horizontal communication," and "embodiment of opinion collection process" are evolved to higher degrees in their dimensions of property. Furthermore, users continuously create new spirits and structures, while removing some of the previous ones at the same time. Thus, from longitudinal view, faithful and unfaithful appropriation methods appear recursively, but gradually faithful appropriation takes over the other. In other words, the concept of spirits and structures has been changed in the adaptation process over time for the purpose of alignment between the task and other structures. These findings call for a revised or extended model of structural adaptation in IS (Information Systems) literature now that the vague adaptation process in previous studies has been clarified through the in-depth qualitative study, identifying each phrase with accuracy. In addition, based on these results some guidelines can be set up to help determine which strategies are needed in an individual, group, and organizational level for the purpose of effective technology appropriation. In practice, managers can focus on the changes of spirits and elevation of the structural dimension to achieve effective technology use.

흥부 전산화단층촬영을 이용한 한국성인의 기관내경과 단면적의 측정 (CT Measurement of Diameter and Dimension of the Trachea in Normal Korean Adults)

  • 한재열;김광호;이건;김형진;조순구;선경
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제34권7호
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    • pp.534-538
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    • 2001
  • 배경: 기관의 크기와 기관주위의 정상형태에 대한 지식은 임상에서 기도나 호흡관리, 그리고 기관재건술을 시행하는데 중요한 정보가 된다. 흉부 단순촬영은 기관의 직경을 재는 간단한 방법이지만 그 상이 확대되는 경향과 측면촬영에서 어깨와 상이 겹쳐서 나타나는 단점이 있다. 이에 저자들은 한국인 정상 성인의 기관의 정상치를 알기 위해 흥부 전산화 단층촬영을 이용하여 기관의 내경과 단면적을 측정하였다. 대상 및 방법: 남자 43명과 여자34명을 대상으로 하여 각각 나이에 따라 20~39세는 제 1군, 40~59세는 제2군, 60세 이상은 제 3군으로 구분하였다. 흉부 유입구와(Level 1) 대동맥궁에서(Level 2) 흉부 전산화 단층촬영을 이용하여 각각 전후경과 횡경을 재고 그 단면적을 구하였다. 결과: level 1에서 한국인 성인 남자의 기관의 전후경은 15.95$\pm$2.99 m, 횡경은 17.72$\pm$2.13 m이었고, 여자의 경우 전후경은 15.56$\pm$2.12 m, 횡경은 14.18$\pm$2.07mm로 남녀간에 유의한 차이가 있었다(p 0.05). Level 2에서 남자의 전후경은 19.77$\pm$2.57 m, 횡경은 18.02$\pm$2.19 mm이었고 여자의 전후경은 15.35$\pm$1.82 m, 횡경은 15.00$\pm$1.60 mm로 남녀간에 유의한 차이가 있었다 (p 0.05). 기관단면적은 남자가 각 Level에서 279.14$\pm$61.37 $\textrm{mm}^2$(Level 1), 281.93$\pm$63.97 $\textrm{mm}^2$(level 2)였고, 여자가 173.29$\pm$35.81 $\textrm{mm}^2$(Level 1), 181.88$\pm$34.74 $\textrm{mm}^2$(Level 2)로 두 위치에서 단면적은 남녀간에 유의한 차이가 있었다(p 0.05). 기관의 각각의 위치에서 내경과 단면적은 연령군에 따라 고연령층에서 증가하는 추세를 나타내었으나 통계적인 의미는 없었다. 결론: 한국 정상 성인의 기관내경과 단면적의 크기는 성별에 따라 통계적으로 유의한 차이가 있었으나 연령에 따른 차이는 없었고, 전산화 단층촬영은 기관의 내경과 단면적의 크기를 얻는데 비교적 정확하고 안전한 방법이라 생각된다.

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영국 왕립생물학회의 학교 생명과학교육을 위한 교육과정 분석 연구를 통한 교육적 시사점 (Educational Implications through Analysis of the School Biology Curriculum of the Royal Society of Biology for School Biology Education in the United Kingdom)

  • 심규철
    • 한국과학교육학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.49-57
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    • 2023
  • 본 연구는 영국의 학교 생명과학 교육을 위한 왕립생물학회(RSB)의 생명과학 교육과정을 분석하고, 한국의 생명과학 교육에 대한 시사점을 살펴보고자 하였다. 영국 RSB 학교 생명과학 교육과정은 3개의 차원(생명과학의 실천, 생명과학의 개념 및 생명과학의 응용)과 7개의 대질문(big questions)으로 구성된다. 영국 RSB 학교 생명과학교육과정은 5-11세, 11-16세, 16-19세의 연령별로 구성되어 체계화되어 있었다. 생명과학의 실천 차원에서 영국 RSB 학교 생명과학 교육과정은 생명과학 활동이 다른 공동체와 연계, 증거 기반 토론 등을 통해 소통하고 공유되어야 한다고 강조한다. 영국 RSB 학교 생명과학 교육과정의 개념 차원은 5-7세, 7-11세, 11-14세, 14-16세, 16-19세의 학교 수준과 연령을 고려하여 내용을 구체적으로 체계화되어 있었다. 우리나라 국가교육과정 생명과학의 핵심 개념과 비교할 때, 영국 RSB 생명과학 교육과정은 인간의 건강, 생물학적 구조와 기능, 생물학적 성장과 재생산, 생물학적 공존 등의 내용 요소들은 상당한 차이를 보였다. 영국 RSB 학교 생명과학 교육과정의 응용 차원에서는 보건 및 환경복지 증진을 위한 응용 방법 개발, 생명과학 지식의 영향평가 및 응용 등 3가지 주제가 학교 수준이나 연령에 상관없이 모든 학생에게 공통적으로 적용되고 있었다. 영국 RSB 생명과학 교육과정의 내용 체계를 고려하여 볼 때, 우리나라 생명과학 교육과정의 내용 체계를 연령이나 학교 수준은 물론 차원과 대질문을 고려한 연계성 강화를 위한 재구성 방안 연구의 필요성을 시사한다.

지속가능발전교육(ESD)을 연계한 가정과 교육과정의 내용체계 개발: '생활환경과 지속가능한 선택' 영역 (Developing Content System for Home Economics Curriculum in Connection with Education for Sustainable Development(ESD): Focusing on the 'Life Environment and Sustainable Choice' Area)

  • 윤소희;손상희;이수희
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.145-161
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    • 2023
  • 본 연구는 가정과 교육과정의 내용요소가 지속가능발전교육과 연계되어 있는지를 분석하고, 지속가능발전교육을 연계한 가정과 교육과정의 내용체계를 개발하여 실제 가정과 수업현장에서 지속가능발전교육을 실행하는데 활용할 수 있는 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 위해, 2022 개정 가정과 교육과정 내용체계의 내용요소를 교육내용 선정 준거를 기준으로 분석하였고, 분석결과를 반영한 교육내용 선정 준거에 근거하여 지속가능발전교육을 연계한 가정과 교육과정의 내용체계를 개발하여 제안하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과는 다음과 같다. 첫째, 지식·이해, 과정·기능, 가치·태도를 동등한 범주로 구성함으로써 역량의 구성요소를 총체적으로 반영하고 있었으나, 내용요소와 지속가능성 핵심역량과의 연계성은 부족하였다. 그리고 과정·기능 범주에서 실천적 추론의 일련의 과정이 제시되지 않아 실천적 문제해결 역량으로 이어지기 어려웠다. 따라서 지속가능성 핵심역량이 통합적으로 함양될 수 있고, 과정·기능 범주에서 실천적 추론의 과정이 명확히 드러날 수 있도록 제안하였다. 둘째, 개인적 행동이 사회적 참여로 확장될 수 있는 내용요소는 제시되지 않고 있었다. 개인·가족 차원의 해결방안을 다루는 것에서 나아가 사회적 참여로 확장될 수 있도록 제안하였다. 셋째, '생활환경과 지속가능한 선택'의 28개의 내용요소 중 6개에서 SDGs와의 연계성이 드러났다. 그러나 관련성이 내재된 경우, SDGs의 핵심단어 또는 핵심이슈를 내용요소에 포함하여 SDGs와 연계될 수 있도록 제안하였다. 넷째, 지속가능발전 관점의 환경적 차원만을 고려하고 있음을 확인하였다. 따라서 시·공간적 관계성에 기반하여 공존과 조화를 추구하고, 환경, 사회, 경제의 차원을 통합적으로 고려할 수 있는 지속가능발전 관점이 내재된 내용요소를 제안하였다. 마지막으로, 본 연구는 내용체계를 조직화하는데 있어서, 내용요소와 지속가능성 핵심역량과의 연계성을 제시하였고, 내용체계의 상위구조로 핵심 아이디어와 함께 지속가능성 핵심역량의 실천적 문제해결 역량을 제시하였다.

전이학습 기반 다중 컨볼류션 신경망 레이어의 활성화 특징과 주성분 분석을 이용한 이미지 분류 방법 (Transfer Learning using Multiple ConvNet Layers Activation Features with Principal Component Analysis for Image Classification)

  • 바트후 ?바자브;주마벡 알리하노브;팡양;고승현;조근식
    • 지능정보연구
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    • 제24권1호
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    • pp.205-225
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    • 2018
  • Convolutional Neural Network (ConvNet)은 시각적 특징의 계층 구조를 분석하고 학습할 수 있는 대표적인 심층 신경망이다. 첫 번째 신경망 모델인 Neocognitron은 80 년대에 처음 소개되었다. 당시 신경망은 대규모 데이터 집합과 계산 능력이 부족하여 학계와 산업계에서 널리 사용되지 않았다. 그러나 2012년 Krizhevsky는 ImageNet ILSVRC (Large Scale Visual Recognition Challenge) 에서 심층 신경망을 사용하여 시각적 인식 문제를 획기적으로 해결하였고 그로 인해 신경망에 대한 사람들의 관심을 다시 불러 일으켰다. 이미지넷 첼린지에서 제공하는 다양한 이미지 데이터와 병렬 컴퓨팅 하드웨어 (GPU)의 발전이 Krizhevsky의 승리의 주요 요인이었다. 그러므로 최근의 딥 컨볼루션 신경망의 성공을 병렬계산을 위한 GPU의 출현과 더불어 ImageNet과 같은 대규모 이미지 데이터의 가용성으로 정의 할 수 있다. 그러나 이러한 요소는 많은 도메인에서 병목 현상이 될 수 있다. 대부분의 도메인에서 ConvNet을 교육하기 위해 대규모 데이터를 수집하려면 많은 노력이 필요하다. 대규모 데이터를 보유하고 있어도 처음부터 ConvNet을 교육하려면 많은 자원과 시간이 소요된다. 이와 같은 문제점은 전이 학습을 사용하면 해결할 수 있다. 전이 학습은 지식을 원본 도메인에서 새 도메인으로 전이하는 방법이다. 전이학습에는 주요한 두 가지 케이스가 있다. 첫 번째는 고정된 특징점 추출기로서의 ConvNet이고, 두번째는 새 데이터에서 ConvNet을 fine-tuning 하는 것이다. 첫 번째 경우, 사전 훈련 된 ConvNet (예: ImageNet)을 사용하여 ConvNet을 통해 이미지의 피드포워드 활성화를 계산하고 특정 레이어에서 활성화 특징점을 추출한다. 두 번째 경우에는 새 데이터에서 ConvNet 분류기를 교체하고 재교육을 한 후에 사전 훈련된 네트워크의 가중치를 백프로퍼게이션으로 fine-tuning 한다. 이 논문에서는 고정된 특징점 추출기를 여러 개의 ConvNet 레이어를 사용하는 것에 중점을 두었다. 그러나 여러 ConvNet 레이어에서 직접 추출된 차원적 복잡성을 가진 특징점을 적용하는 것은 여전히 어려운 문제이다. 우리는 여러 ConvNet 레이어에서 추출한 특징점이 이미지의 다른 특성을 처리한다는 것을 발견했다. 즉, 여러 ConvNet 레이어의 최적의 조합을 찾으면 더 나은 특징점을 얻을 수 있다. 위의 발견을 토대로 이 논문에서는 단일 ConvNet 계층의 특징점 대신에 전이 학습을 위해 여러 ConvNet 계층의 특징점을 사용하도록 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 크게 세단계로 이루어져 있다. 먼저 이미지 데이터셋의 이미지를 ConvNet의 입력으로 넣으면 해당 이미지가 사전 훈련된 AlexNet으로 피드포워드 되고 3개의 fully-connected 레이어의 활성화 틀징점이 추출된다. 둘째, 3개의 ConvNet 레이어의 활성화 특징점을 연결하여 여러 개의 ConvNet 레이어의 특징점을 얻는다. 레이어의 활성화 특징점을 연결을 하는 이유는 더 많은 이미지 정보를 얻기 위해서이다. 동일한 이미지를 사용한 3개의 fully-connected 레이어의 특징점이 연결되면 결과 이미지의 특징점의 차원은 4096 + 4096 + 1000이 된다. 그러나 여러 ConvNet 레이어에서 추출 된 특징점은 동일한 ConvNet에서 추출되므로 특징점이 중복되거나 노이즈를 갖는다. 따라서 세 번째 단계로 PCA (Principal Component Analysis)를 사용하여 교육 단계 전에 주요 특징점을 선택한다. 뚜렷한 특징이 얻어지면, 분류기는 이미지를 보다 정확하게 분류 할 수 있고, 전이 학습의 성능을 향상시킬 수 있다. 제안된 방법을 평가하기 위해 특징점 선택 및 차원축소를 위해 PCA를 사용하여 여러 ConvNet 레이어의 특징점과 단일 ConvNet 레이어의 특징점을 비교하고 3개의 표준 데이터 (Caltech-256, VOC07 및 SUN397)로 실험을 수행했다. 실험결과 제안된 방법은 Caltech-256 데이터의 FC7 레이어로 73.9 %의 정확도를 얻었을 때와 비교하여 75.6 %의 정확도를 보였고 VOC07 데이터의 FC8 레이어로 얻은 69.2 %의 정확도와 비교하여 73.1 %의 정확도를 보였으며 SUN397 데이터의 FC7 레이어로 48.7%의 정확도를 얻었을 때와 비교하여 52.2%의 정확도를 보였다. 본 논문에 제안된 방법은 Caltech-256, VOC07 및 SUN397 데이터에서 각각 기존에 제안된 방법과 비교하여 2.8 %, 2.1 % 및 3.1 %의 성능 향상을 보였다.