• 방송공학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.167-174
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• 2021

초고해상도 변환 문제에서 최근 딥러닝을 사용하면서 큰 성능 개선을 얻고 있다. 빠른 초고해상도 합성곱 신경망 (FSRCNN)은 딥러닝 기반 초고해상도 알고리즘으로 잘 알려져 있으며, 여러 개의 합성곱 층로 추출한 저 해상도의 입력 특징을 활용하여 역합성곱 층에서 초고해상도의 영상을 출력하는 알고리즘이다. 본 논문에서는 병렬 연산 효율성을 고려한 FPGA 기반 합성곱 신경망 가속기를 제안한다. 특히 역합성곱 층을 합성곱 층으로 변환하는 방법을 통해서 에너지 효율적인 가속기를 설계했다. 또한 제안한 방법은 FPGA 리소스를 고려하여 FSRCNN의 구조를 변형한 Optimal-FSRCNN을 제안한다. 사용하는 곱셈기의 개수를 FSRCNN 대비 3.47배 압축하였고, 초고해상도 변환 성능을 평가하는 지표인 PSNR은 FSRCNN과 비슷한 성능을 내고 있다. 이를 통해서 FPGA에 최적화된 네트워크를 구현하여 FHD 입력 영상을 UHD 영상으로 출력하는 실시간 영상처리 기술을 개발했다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권10호
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• pp.1403-1408
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• 2021

AI 프로세서를 FPGA 기반으로 구현하는 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. Deep Convolutional Neural Networks (CNN) 는 AI 프로세서가 수행하는 기본적인 연산 구조로서 매우 방대한 양의 곱셈을 필요로 한다. CNN 추론 연산에서 사용되는 곱셈 계수는 상수라는 점과 FPGA 은 특정 계수에 맞춰진 곱셈기 설계가 용이하다는 점에 착안하여 곱셈기를 최적화 구현할 수 있는 방법을 제안한다. 본 방법은 2의 보수와 분배법칙을 활용하여 곱셈 계수에서 값이 1인 비트의 개수를 최소화하여 필요한 적층 덧셈기의 개수를 절감한다. CNN 을 FPGA 에 구현한 실제 예제에 본 방법을 적용해본 결과 로직 사용량은 최대 30.2%까지, 신호 전달 지연은 최대 22%까지 줄어들었다. ASIC 전용 칩으로 구현할 경우에도 하드웨어 면적은 최대 35%까지, 신호 전달 지연은 최대 19.2%까지 줄어드는 것으로 나타났다.

• 정보보호학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.33-44
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• 2008

페어링 기반의 암호시스템의 효율성은 페어링 연산의 효율성에 기반하며 페어링 연산은 유한체 GF$(3^m)$에서 많이 고려된다. 또한 페어링의 고속연산을 위하여 삼항 기약다항식을 고려하며 이를 기반으로 하는 하드웨어 설계방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존의 GF(3) 연산보다 효율적인 새로운 GF(3) 덧셈 및 곱셈 방법을 제안하며 이를 기반으로 새로운 GF$(3^m)$ 덧셈-뺄셈 unified 연산기를 제안한다. 또한 삼항 기약다항식을 특징을 이용한 새로운 GF$(p^m)$ MSB-first 비트-직렬 곱셈기를 제안한다. 제안하는 MSB-first 비트-직렬 곱셈기는 기존의 MSB-first 비트-직렬 곱셈기보다 시간지연이 대략 30%감소하며 기존의 LSB-first 비트-직렬 곱셈기보다 절반의 레지스터를 사용하여 효율적이며, 제안하는 곱셈 방법은 삼항 기약다항식을 사용하는 모든 유한체에 적용가능하다.

• 정보보호학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.27-34
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• 2003

요즘 암호시스템을 효율적으로 수행하는 하드웨어의 개발이 관심의 대상이 되고 있다. 암호시스템의 효율적인 수행은 연산기의 효율적인 연산이 뒷받침되어야 한다. 특히 유한체 GF(2$^n$)에서의 곱셈기는 여러 연산 중에서 효율성이 고려되어야 할 핵심적인 연산이다. 이 논문에서는 유한체에서의 곱셈기를 시간 복잡도(time complexity)와 하드웨어복잡도(size complexity) 사이의 교환(trade-off)을 고려하여 기존 곱셈기$^{［5］［12］}$의 하드웨어 복잡도인 #AND(AND gate 수)= $n^2$, #XOR(XOR gate 수) = $n^2$-1 보다 개선된 #AND = [n/2], #XOR = n([n/2+1])-$\delta$$_{n}$ (n이 짝수이면$\delta$$_{n}$ =1, n이 홀수이면 $\delta$n=0)이고 두 클럭 내에 결과를 얻을 수 있는 직렬-병렬 곱셈기를 제안한다. 우리는 기존의 논문에서 제안된 곱셈기와 구조를 달리하여 공간의 제약이 있는 하드웨어에 적합한 효율적인 연산기의 구현방안을 제시한다.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1041-1041
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• 2001

Removal of variability in spectra data before the application of chemometric modeling will generally result in simpler (and presumably more robust) models. Particularly for sparsely sampled data, such as typically encountered in diode array instruments, the use of Savitzky-Golay (S-G) derivatives offers an effective method to remove effects of shifting baselines and sloping or curving apparent baselines often observed with scattering samples. The application of these convolution functions is equivalent to fitting a selected polynomial to a number of points in the spectrum, usually 5 to 25 points. The value of the polynomial evaluated at its mid-point, or its derivative, is taken as the (smoothed) spectrum or its derivative at the mid-point of the wavelength window. The process is continued for successive windows along the spectrum. The original paper, published in 1964 [1] presented these convolution functions as integers to be used as multipliers for the spectral values at equal intervals in the window, with a normalization integer to divide the sum of the products, to determine the result for each point. Steinier et al. [2] published corrections to errors in the original presentation [1], and a vector formulation for obtaining the coefficients. The actual selection of the degree of polynomial and number of points in the window determines whether closely situated bands and shoulders are resolved in the derivatives. Furthermore, the actual noise reduction in the derivatives may be estimated from the square root of the sums of the coefficients, divided by the NORM value. A simple technique to evaluate the actual convolution factors employed in the calculation by the software will be presented. It has been found that some software packages do not properly account for the sampling interval of the spectral data (Equation Ⅶ in [1]). While this is not a problem in the construction and implementation of chemometric models, it may be noticed in comparing models at differing spectral resolutions. Also, the effects on parameters of PLS models of choosing various polynomials and numbers of points in the window will be presented.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.53-64
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• 2024

자연어 처리 모델이 발전함에 따라 챗 GPT와 같은 대화형 언어 생성 AI 모델이 널리 사용되고 있다. 따라서 자연어 처리 최신 모델의 기반이 되는 트랜스포머 알고리즘을 하드웨어로 구현하여 연산 속도와 전력 소비량을 개선하는 것은 중요하다고 할 수 있다. 특히, 행렬 곱셈을 통해 문장에서 서로 다른 단어 간의 관계를 분석하는 멀티 헤드 어텐션과 피드 포워드 네트워크는 트랜스포머에서 연산량이 가장 큰 핵심적인 알고리즘이다. 본 논문에서는 기존의 시스톨릭 어레이를 변형하여 행렬 곱 연산 속도를 개선하고, 입력 단어 개수 변동에 따라 지연시간도 변동되는 유동적인 구조를 제안한다. 또한, 트랜스포머 알고리즘의 정확도를 유지하는 형태로 양자화를 하여 메모리 효율성과 연산 속도를 높였다. 본 논문은 평가를 위해 멀티헤드어텐션과 피드포워드 네트워크에서 소요되는 클럭사이클을 검증하고 다른 곱셈기와 성능을 비교하였다.

• 응용통계연구
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• 제37권3호
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• pp.265-282
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• 2024

기대 수익률은 높이고, 재무적 위험은 낮추는 것을 목표로 하는 금융 포트폴리오 최적화 분야에서는 위험 측정 지표에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 적은 자산으로 효율적인 포트폴리오를 구성하기 위해 다양한 페널티 항을 활용한 연구 또한 지속해서 진행되어 왔다. 본 논문에서는 평균-숏폴 포트폴리오와 SLOPE 페널티 항을 결합한 새로운 포트폴리오 최적화 식을 제안하였다. 이 과정에서 선형계획법으로 표현되지 않는 최적화식을 새로운 변수를 도입해 표현하고, 이를 ADMM 알고리즘을 사용해 해결하는 방식을 제안하였다. SLOPE 페널티 항이 갖는 그룹화 특징이 본 논문에서 제안하는 평균-숏폴 포트폴리오에서도 해당 특징이 유효함을 시뮬레이션 데이터를 바탕으로 확인하였다. 실증 데이터 분석을 통해서는 본 논문에서 제안한 모형을 기반으로 실제 투자 환경에서 고려할 수 있는 4가지 종류의 포트폴리오 구성 방식을 제안하고, 평가하였다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제27권4호
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• pp.1-14
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• 2024

Otters, designated as Class I endangered wildlife due to population declines resulting from urban development and stream burial, have seen increased appearances in freshwater environments since the nationwide ban on stream filling in 2020 and the implementation of urban stream restoration projects. There is a pressing need for scientific and strategic conservation measures for otters, an umbrella and vulnerable species in aquatic ecosystems. Therefore, this study predicts potential otter habitats using the species distribution model MaxEnt, focusing on Hwangguji Stream in Suwon, and proposes conservation strategies. Otter signs were surveyed over three years from 2019 to 2021 with citizen scientists, serving as presence data for the model. The model's outcomes were enhanced by analyzing 'river nature map' as a boundary. MaxEnt compared the performance of 60 combinations of feature classes and regularization multipliers to prevent model complexity and overfitting. Additionally, unmanned sensor cameras observed otter density for model validation, confirming correlations with the species distribution model results. The 'LQ-5.0' parameter combination showed the highest explanatory power with an AUC of 0.853. The model indicated that the 'adjacent land use' variable accounted for 31.5% of the explanation, with a preference for areas around cultivated lands. Otters were found to prefer shelter rates of 10-30% in riparian forests within 2 km of bridges. Higher otter densities observed by unmanned sensors correlated with increasing model values. Based on these results, the study suggests three conservation strategies: establishing stable buffer zones to enhance ecological connectivity, improving water quality against non-point source pollution, and raising public awareness. The study provides a scientific basis for potential otter habitat management, effective conservation through governance linking local governments, sustainable biodiversity goals, and civil organizations.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1443-1454
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• 2014

본 연구는 레이더 강우와 분포형 수문모형의 공간해상도가 매개변수 추정 및 강우-유출 모의에 미치는 영향을 분석하였다. 레이더 강우는 비슬산 S밴드 이중편파 강우레이더에서 2012년 관측된 강우사상을 대상으로, R-KDP, R-Z, R-ZDR의 관계식에 의해 추정된 레이더 강우를 지상관측 강우와 비교하였다. 세 가지 강우 추정식에 의한 레이더 강우를 지상 관측 강우와 비교 시 유역 평균에 대해서는 모두 높은 일치도를 보였으며, 이는 지상 관측 강우에 대한 레이더 강우 보정의 영향으로 판단되었다. 그 중에서도 R-KDP에 의한 추정 강우가 비교적 높은 정확도를 보였으며, 이를 강우-유출 모형의 입력자료로 적용하였다. 강우-유출 모형으로는 GRM (grid based rainfall-runoff model) 모형을 이용하여, 낙동강 수계 금호강 유역을 대상으로, 200m, 500m, 1000m의 공간해상도로 입력자료를 구축하였다. 또한, 범용 매개변수 최적화 모형인 PEST(model independent parameter estimation tool)로 초기 포화도, 지표면 조도계수 및 토양 투수계수의 보정계수를 각 공간해상도 및 호우사상 별로 추정하였다. 매개변수 추정 결과, 200m 공간해상도 모형에서는 비교대상 강우사상에 대해 지표면 조도계수와 토양 투수계수 관련 보정계수가 비교적 안정적으로 추정되었으나, 500m, 1000m 공간해상도 모형에서는 강우사상에 따라 매개변수의 최적 추정 값의 변동이 확인되었다. 초기 포화도는 강우사상 별, 공간해상도 별로 일정한 경향을 보이지 않았다. 또한, 200m와 1000m 공간해상도에 대해 최적화된 매개변수를 다른 공간해상도에 적용한 결과, 1000m 공간해상도에 대해 보정된 매개변수를 200m 공간해상도 모형에 적용하면 첨두 홍수량이 증가하는 경향이 있었다.

• 환경정책연구
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• 제12권1호
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• pp.101-123
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• 2013

산업연관표와 국민 계정을 연결시켜 작성하는 기존의 사회계정행렬(SAM: Social Accounting Matrix)에다 우리나라 산업별 화석에너지 소비량과 이산화탄소 배출량 등 환경지표를 추가로 연결한 환경 사회계정행렬(environmental SAM)을 국내 최초로 작성하고, 이 결과를 이용하여 우리나라 산업별 생산 활동이 화석에너지 소비와 이산화탄소 배출에 미치는 영향을 추정하였다. 본 논문에서는 특히 화석에너지 소비와 이산화탄소 배출 변화의 요인 분해(decomposition)시 기존의 직, 간접 효과는 물론 산업연관분석에서는 찾아내기 어려운 환류 효과(induced effect)까지 세분하여 추정하였다. 추정 결과 우리나라에서 화석에너지 소비가 가장 많은 발전 산업(electricity industry)은 직접 효과가 큰 반면 간접 효과는 매우 작은 것으로 나타났다. 두 번째로 화석에너지 소비량이 많은 제철 등 제1차 금속산업의 경우에는 직접 효과뿐만 아니라 간접 효과도 큰 것으로 나타났다. 무엇보다도 각 산업 활동별로 상당히 큰 값의 환류 효과가 존재함을 확인할 수 있었다. 특히 서비스 산업은 환류 효과가 직, 간접 효과보다 더 큰 비중을 차지하였다. 본 논문은 향후 에너지 소비량 감축과 같은 정책의 시행이나 산업 활동의 변화가 각 산업별로 화석에너지 소비와 이산화탄소 배출에 미칠 영향을 여러 가지 요인별로 세분하여 파악할 수 있게 하였다는 점에서 산업 활동의 영향 평가는 물론 정책 영향 평가에서도 활용가치가 높다고 본다.