• 제목/요약/키워드: Variable Input

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Satellite-derived flow 시그널 및 인공신경망 모형을 활용한 임진강 유역 유출량 산정 (Estimation of river discharge using satellite-derived flow signals and artificial neural network model: application to imjin river)

  • ;김형록;전경수;최민하
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제49권7호
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    • pp.589-597
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    • 2016
  • 본 연구에서는 임진강 상류유역과 같이 수리수문학적 분석에 필요한 측정데이터가 존재하지 않거나 혹은 데이터의 확보가 어려운 유역에 대하여 위성 데이터와 데이터 기반 모형을 활용하여 유출량을 산정하였다. SDF 시그널(Satellite-derived Flow Signal)은 하도내의 유량변화에 따른 하천 폭의 변화를 반영할 수 있다고 알려져 있으며, 그 상관관계는 하도단면의 형태와 밀접한 관계가 있다. SDF 시그널 데이터와 유출량 간의 비선형 상관관계를 반영할 수 있는 인공신경망 모형을 활용하여, 모형의 입력변수인 SDF 시그널 데이터로부터 임진강의 임진교 지점에서의 유출량을 추정하였다. 15개의 위성 이미지 픽셀의 SDF 시그널 값이 0~10일의 lag가 되어 활용되었으며, lag된 데이터를 포함하여 총 150개의 변수 중 유출량과 가장 큰 관계가 있는 변수 선정을 위해 PMI(Partial Mutual Information) 기법이 활용되었다. 인공신경망 모형을 통해 산정된 유출량은 임진교에서 측정된 지점 유출량과 비교 분석되었으며, 학습(training)과 검증(validation)을 통한 상관계수는 각각 0.86, 0.72로 좋은 결과를 보여주었다. 추가적으로 SDF 시그널 데이터 외에 임진교의 1일 전 측정유량이 인공신경망 입력변수로 추가되었을 때 상관계수가 0.90, 0.83으로 증가함을 보였다. 결과로부터 계측수문자료가 부족하거나 접근 불가능한 유역에 대하여 하천 유량 변화에 대한 추정치인 SDF 시그널 데이터와 지상 데이터가 결합되었을 때 신뢰성 높은 유역의 유출량을 산정할 수 있으며, 큰 유량이 발생하는 홍수사상에 대해서도 첨두 유량과 첨두 발생시간을 잘 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 향후 위성 데이터와 지점 데이터를 활용하여 미계측 유역의 홍수발생에 대하여 높은 정확도로 예측 가능할 것으로 기대한다.

가족계획과 모자보건 통합을 위한 조산원의 투입효과 분석 -서산지역의 개입연구 평가보고- (An Intervention Study on Integration of Family Planning and Maternal/Infant Care Services in Rural Korea)

  • 방숙;한성현;이정자;안문영;이인숙;김은실;김종호
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제20권1호
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    • pp.165-203
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    • 1987
  • This project was a service-cum-research effort with a quasi-experimental study design to examine the health benefits of an integrated Family Planning (FP)/Maternal & Child health (MCH) Service approach that provides crucial factors missing in the present on-going programs. The specific objectives were: 1) To test the effectiveness of trained nurse/midwives (MW) assigned as change agents in the Health Sub-Center (HSC) to bring about the changes in the eight FP/MCH indicators, namely; (i)FP/MCH contacts between field workers and their clients (ii) the use of effective FP methods, (iii) the inter-birth interval and/or open interval, (iv) prenatal care by medically qualified personnel, (v) medically supervised deliveries, (vi) the rate of induced abortion, (vii) maternal and infant morbidity, and (viii) preinatal & infant mortality. 2) To measure the integrative linkage (contacts) between MW & HSC workers and between HSC and clients. 3) To examine the organizational or administrative factors influencing integrative linkage between health workers. Study design; The above objectives called for quasi-experimental design setting up a study and control area with and without a midwife. An active intervention program (FP/MCH minimum 'package' program) was conducted for a 2 year period from June 1982-July 1984 in Seosan County and 'before and after' surveys were conducted to measure the change. Service input; This study was undertaken by the Soonchunhyang University in collaboration with WHO. After a baseline survery in 1981, trained nurses/midwives were introduced into two health sub-centers in a rural setting (Seosan county) for a 2 year period from 1982 to 1984. A major service input was the establishment of midwifery services in the existing health delivery system with emphasis on nurse/midwife's role as the link between health workers (nurse aids) and village health workers, and the referral of risk patients to the private physician (OBGY specialist). An evaluation survey was made in August 1984 to assess the effectiveness of this alternative integrated approach in the study areas in comparison with the control area which had normal government services. Method of evaluation; a. In this study, the primary objective was first to examine to what extent the FP/MCH package program brought about changes in the pre-determined eight indicators (outcome and impact measures) and the following relationship was first analyzed; b. Nevertheless, this project did not automatically accept the assumption that if two or more activities were integrated, the results would automatically be better than a non-integrated or categorical program. There is a need to assess the 'integration process' itself within the package program. The process of integration was measured in terms of interactive linkages, or the quantity & quality of contacts between workers & clients and among workers. Intergrative linkages were hypothesized to be influenced by organizational factors at the HSC clinic level including HSC goals, sltrurture, authority, leadership style, resources, and personal characteristics of HSC staff. The extent or degree of integration, as measured by the intensity of integrative linkages, was in turn presumed to influence programme performance. Thus as indicated diagrammatically below, organizational factors constituted the independent variables, integration as the intervening variable and programme performance with respect to family planning and health services as the dependent variable: Concerning organizational factors, however, due to the limited number of HSCs (2 in the study area and 3 in the control area), they were studied by participatory observation of an anthropologist who was independent of the project. In this observation, we examined whether the assumed integration process actually occurred or not. If not, what were the constraints in producing an effective integration process. Summary of Findings; A) Program effects and impact 1. Effects on FP use: During this 2 year action period, FP acceptance increased from 58% in 1981 to 78% in 1984 in both the study and control areas. This increase in both areas was mainly due to the new family planning campaign driven by the Government for the same study period. Therefore, there was no increment of FP acceptance rate due to additional input of MW to the on-going FP program. But in the study area, quality aspects of FP were somewhat improved, having a better continuation rate of IUDs & pills and more use of effective Contraceptive methods in comparison with the control area. 2. Effects of use of MCH services: Between the study and control areas, however, there was a significant difference in maternal and child health care. For example, the coverage of prenatal care was increased from 53% for 1981 birth cohort to 75% for 1984 birth cohort in the study area. In the control area, the same increased from 41% (1981) to 65% (1984). It is noteworthy that almost two thirds of the recent birth cohort received prenatal care even in the control area, indicating that there is a growing demand of MCH care as the size of family norm becomes smaller 3. There has been a substantive increase in delivery care by medical professions in the study area, with an annual increase rate of 10% due to midwives input in the study areas. The project had about two times greater effect on postnatal care (68% vs. 33%) at delivery care(45.2% vs. 26.1%). 4. The study area had better reproductive efficiency (wanted pregancies with FP practice & healthy live births survived by one year old) than the control area, especially among women under 30 (14.1% vs. 9.6%). The proportion of women who preferred the 1st trimester for their first prenatal care rose significantly in the study area as compared to the control area (24% vs 13%). B) Effects on Interactive Linkage 1. This project made a contribution in making several useful steps in the direction of service integration, namely; i) The health workers have become familiar with procedures on how to work together with each other (especially with a midwife) in carrying out their work in FP/MCH and, ii) The health workers have gotten a feeling of the usefulness of family health records (statistical integration) in identifying targets in their own work and their usefulness in caring for family health. 2. On the other hand, because of a lack of required organizational factors, complete linkage was not obtained as the project intended. i) In regards to the government health worker's activities in terms of home visiting there was not much difference between the study & control areas though the MW did more home visiting than Government health workers. ii) In assessing the service performance of MW & health workers, the midwives balanced their workload between 40% FP, 40% MCH & 20% other activities (mainly immunization). However, $85{\sim}90%$ of the services provided by the health workers were other than FP/MCH, mainly for immunizations such as the encephalitis campaign. In the control area, a similar pattern was observed. Over 75% of their service was other than FP/MCH. Therefore, the pattern shows the health workers are a long way from becoming multipurpose workers even though the government is pushing in this direction. 3. Villagers were much more likely to visit the health sub-center clinic in the study area than in the control area (58% vs.31%) and for more combined care (45% vs.23%). C) Organization factors (admistrative integrative issues) 1. When MW (new workers with higher qualification) were introduced to HSC, it was noted that there were conflicts between the existing HSC workers (Nurse aids with less qualification than MW) and the MW for the beginning period of the project. The cause of the conflict was studied by an anthropologist and it was pointed out that these functional integration problems stemmed from the structural inadequacies of the health subcenter organization as indicated below; i) There is still no general consensus about the objectives and goals of the project between the project staff and the existing health workers. ii) There is no formal linkage between the responsibility of each member's job in the health sub-center. iii) There is still little chance for midwives to play a catalytic role or to establish communicative networks between workers in order to link various knowledge and skills to provide better FP/MCH services in the health sub-center. 2. Based on the above findings the project recommended to the County Chief (who has power to control the administrative staff and the technical staff in his county) the following ; i) In order to solve the conflicts between the individual roles and functions in performing health care activities, there must be goals agreed upon by both. ii) The health sub·center must function as an autonomous organization to undertake the integration health project. In order to do that, it is necessary to support administrative considerations, and to establish a communication system for supervision and to control of the health sub-centers. iii) The administrative organization, tentatively, must be organized to bind the health worker's midwive's and director's jobs by an organic relationship in order to achieve the integrative system under the leadership of health sub-center director. After submitting this observation report, there has been better understanding from frequent meetings & communication between HW/MW in FP/MCH work as the program developed. Lessons learned from the Seosan Project (on issues of FP/MCH integration in Korea); 1) A majority or about 80% of the couples are now practicing FP. As indicated by the study, there is a growing demand from clients for the health system to provide more MCH services than FP in order to maintain the achieved small size of family through FP practice. It is fortunate to see that the government is now formulating a MCH policy for the year 2,000 and revising MCH laws and regulations to emphasize more MCH care for achieving a small size family through family planning practice. 2) Goal consensus in FP/MCH shouBd be made among the health workers It administrators, especially to emphasize the need of care of 'wanted' child. But there is a long way to go to realize the 'real' integration of FP into MCH in Korea, unless there is a structural integration FP/MCH because a categorical FP is still first priority to reduce the rate of population growth for economic reasons but not yet for health/welfare reasons in practice. 3) There should be more financial allocation: (i) a midwife should be made available to help to promote the MCH program and coordinate services, (in) there should be a health sub·center director who can provide leadership training for managing the integrated program. There is a need for 'organizational support', if the decision of integration is made to obtain benefit from both FP & MCH. In other words, costs should be paid equally to both FP/MCH. The integration slogan itself, without the commitment of paying such costs, is powerless to advocate it. 4) Need of management training for middle level health personnel is more acute as the Government has already constructed 90 MCH centers attached to the County Health Center but without adequate manpower, facilities, and guidelines for integrating the work of both FP and MCH. 5) The local government still considers these MCH centers only as delivery centers to take care only of those visiting maternity cases. The MCH center should be a center for the managment of all pregnancies occurring in the community and the promotion of FP with a systematic and effective linkage of resources available in the county such as i.e. Village Health Worker, Community Health Practitioner, Health Sub-center Physicians & Health workers, Doctors and Midwives in MCH center, OBGY Specialists in clinics & hospitals as practiced by the Seosan project at primary health care level.

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이진 분류문제에서의 딥러닝 알고리즘의 활용 가능성 평가 (Feasibility of Deep Learning Algorithms for Binary Classification Problems)

  • 김기태;이보미;김종우
    • 지능정보연구
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    • 제23권1호
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    • pp.95-108
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    • 2017
  • 최근 알파고의 등장으로 딥러닝 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 딥러닝은 향후 미래의 핵심 기술이 되어 일상생활의 많은 부분을 개선할 것이라는 기대를 받고 있지만, 주요한 성과들이 이미지 인식과 자연어처리 등에 국한되어 있고 전통적인 비즈니스 애널리틱스 문제에의 활용은 미비한 실정이다. 실제로 딥러닝 기술은 Convolutional Neural Network(CNN), Recurrent Neural Network(RNN), Deep Boltzmann Machine (DBM) 등 알고리즘들의 선택, Dropout 기법의 활용여부, 활성 함수의 선정 등 다양한 네트워크 설계 이슈들을 가지고 있다. 따라서 비즈니스 문제에서의 딥러닝 알고리즘 활용은 아직 탐구가 필요한 영역으로 남아있으며, 특히 딥러닝을 현실에 적용했을 때 발생할 수 있는 여러 가지 문제들은 미지수이다. 이에 따라 본 연구에서는 다이렉트 마케팅 응답모델, 고객이탈분석, 대출 위험 분석 등의 주요한 분류 문제인 이진분류에 딥러닝을 적용할 수 있을 것인지 그 가능성을 실험을 통해 확인하였다. 실험에는 어느 포르투갈 은행의 텔레마케팅 응답여부에 대한 데이터 집합을 사용하였으며, 전통적인 인공신경망인 Multi-Layer Perceptron, 딥러닝 알고리즘인 CNN과 RNN을 변형한 Long Short-Term Memory, 딥러닝 모형에 많이 활용되는 Dropout 기법 등을 이진 분류 문제에 활용했을 때의 성능을 비교하였다. 실험을 수행한 결과 CNN 알고리즘은 비즈니스 데이터의 이진분류 문제에서도 MLP 모형에 비해 향상된 성능을 보였다. 또한 MLP와 CNN 모두 Dropout을 적용한 모형이 적용하지 않은 모형보다 더 좋은 분류 성능을 보여줌에 따라, Dropout을 적용한 CNN 알고리즘이 이진분류 문제에도 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

Memory Organization for a Fuzzy Controller.

  • Jee, K.D.S.;Poluzzi, R.;Russo, B.
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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    • pp.1041-1043
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    • 1993
  • Fuzzy logic based Control Theory has gained much interest in the industrial world, thanks to its ability to formalize and solve in a very natural way many problems that are very difficult to quantify at an analytical level. This paper shows a solution for treating membership function inside hardware circuits. The proposed hardware structure optimizes the memoried size by using particular form of the vectorial representation. The process of memorizing fuzzy sets, i.e. their membership function, has always been one of the more problematic issues for the hardware implementation, due to the quite large memory space that is needed. To simplify such an implementation, it is commonly [1,2,8,9,10,11] used to limit the membership functions either to those having triangular or trapezoidal shape, or pre-definite shape. These kinds of functions are able to cover a large spectrum of applications with a limited usage of memory, since they can be memorized by specifying very few parameters ( ight, base, critical points, etc.). This however results in a loss of computational power due to computation on the medium points. A solution to this problem is obtained by discretizing the universe of discourse U, i.e. by fixing a finite number of points and memorizing the value of the membership functions on such points [3,10,14,15]. Such a solution provides a satisfying computational speed, a very high precision of definitions and gives the users the opportunity to choose membership functions of any shape. However, a significant memory waste can as well be registered. It is indeed possible that for each of the given fuzzy sets many elements of the universe of discourse have a membership value equal to zero. It has also been noticed that almost in all cases common points among fuzzy sets, i.e. points with non null membership values are very few. More specifically, in many applications, for each element u of U, there exists at most three fuzzy sets for which the membership value is ot null [3,5,6,7,12,13]. Our proposal is based on such hypotheses. Moreover, we use a technique that even though it does not restrict the shapes of membership functions, it reduces strongly the computational time for the membership values and optimizes the function memorization. In figure 1 it is represented a term set whose characteristics are common for fuzzy controllers and to which we will refer in the following. The above term set has a universe of discourse with 128 elements (so to have a good resolution), 8 fuzzy sets that describe the term set, 32 levels of discretization for the membership values. Clearly, the number of bits necessary for the given specifications are 5 for 32 truth levels, 3 for 8 membership functions and 7 for 128 levels of resolution. The memory depth is given by the dimension of the universe of the discourse (128 in our case) and it will be represented by the memory rows. The length of a world of memory is defined by: Length = nem (dm(m)+dm(fm) Where: fm is the maximum number of non null values in every element of the universe of the discourse, dm(m) is the dimension of the values of the membership function m, dm(fm) is the dimension of the word to represent the index of the highest membership function. In our case then Length=24. The memory dimension is therefore 128*24 bits. If we had chosen to memorize all values of the membership functions we would have needed to memorize on each memory row the membership value of each element. Fuzzy sets word dimension is 8*5 bits. Therefore, the dimension of the memory would have been 128*40 bits. Coherently with our hypothesis, in fig. 1 each element of universe of the discourse has a non null membership value on at most three fuzzy sets. Focusing on the elements 32,64,96 of the universe of discourse, they will be memorized as follows: The computation of the rule weights is done by comparing those bits that represent the index of the membership function, with the word of the program memor . The output bus of the Program Memory (μCOD), is given as input a comparator (Combinatory Net). If the index is equal to the bus value then one of the non null weight derives from the rule and it is produced as output, otherwise the output is zero (fig. 2). It is clear, that the memory dimension of the antecedent is in this way reduced since only non null values are memorized. Moreover, the time performance of the system is equivalent to the performance of a system using vectorial memorization of all weights. The dimensioning of the word is influenced by some parameters of the input variable. The most important parameter is the maximum number membership functions (nfm) having a non null value in each element of the universe of discourse. From our study in the field of fuzzy system, we see that typically nfm 3 and there are at most 16 membership function. At any rate, such a value can be increased up to the physical dimensional limit of the antecedent memory. A less important role n the optimization process of the word dimension is played by the number of membership functions defined for each linguistic term. The table below shows the request word dimension as a function of such parameters and compares our proposed method with the method of vectorial memorization[10]. Summing up, the characteristics of our method are: Users are not restricted to membership functions with specific shapes. The number of the fuzzy sets and the resolution of the vertical axis have a very small influence in increasing memory space. Weight computations are done by combinatorial network and therefore the time performance of the system is equivalent to the one of the vectorial method. The number of non null membership values on any element of the universe of discourse is limited. Such a constraint is usually non very restrictive since many controllers obtain a good precision with only three non null weights. The method here briefly described has been adopted by our group in the design of an optimized version of the coprocessor described in [10].

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DRASTIC 모델 및 지하수 수치모사 연계 적용에 의한 부여읍 일대의 지하수 오염 취약성 평가 (A Joint Application of DRASTIC and Numerical Groundwater Flow Model for The Assessment of Groundwater Vulnerability of Buyeo-Eup Area)

  • 이현주;박은규;김강주;박기훈
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권1호
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    • pp.77-91
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    • 2008
  • 본 연구에서는 지하수 오염 취약성 평가 방법 중 가장 활용도가 높은 DRASTIC 기법 및 지하수 수치모사 기법을 병행하여 충청남도 부여군 부여읍 일대의 지하수 오염 취약성 변화를 평가하였다. 특히, DRASTIC 기법에서 사용되는 7가지 수리인자들 중 취약성에 대한 민감도가 상대적으로 높고 비교적 장기간 자료의 획득이 용이하지 않은 '지하수위(depth to water)' 인자에 대하여 수치모사 기법을 적용하여 시-자료에 대한 동적 보간을 실시하였으며, 이를 통하여 시간에 따른 지하수위 변화가 지하수 오염 취약성에 미치는 영향을 검토하였다. 연구의 대상 지역은 부여군 부여읍 일대로 충적 대수층을 대상으로 기 실시된 지하수 수위자료를 보정대상으로 하였으며 연구지역의 지하수위 분포양상을 모사하기 위하여 유한차분모델인 MODFLOW를 이용하였다. 지하수 수치모사에는 정류 및 부정류 모사가 모두 실시되었다. 그 결과 기존 지구통계기법을 통한 지하수위 보간에서 가장 큰 가중치를 갖는 지형적 요인뿐만 아니라 유역 암상이나 지질특성 등과 같은 제반 수리지질학적 요인까지 복합적으로 반영하는 지하수위 자료를 얻을 수 있었다. 기존 연구에서 수위자료를 보완할 때 주로 이용되는 기법인 크리깅은 수치모사와는 달리 강우나 계절적 영향, 암상이나 지질등과 같은 요인들은 반영하지 못한다. 또한 수치모사를 통하여 얻어진 수위자료는 부정류 모사가 가능함으로 인하여 풍수기와 갈수기 그리고 평수기의 지하수위 변화 등도 파악할 수 있다는 장점이 있다. 모사를 통하여 얻어진 지하수위 자료와 공동크리깅 방법을 통해 얻어진 지하수위 자료를 입력자료로 하여 연구지역에 지하수 오염 취약성을 비교 평가한 결과 평수기의 경우 유사한 경향의 지하수 오염 취약성을 보였다. 또한 공동크리깅을 통해 분석이 어려운 분기별 지하수 오염 취약성 평가 결과 강우량이 많은 여름철을 포함한 분기와 강우량이 가장 적은 겨울철을 포함한 분기가 뚜렷한 취약성 차이를 보이는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 바와 같이 지하수 오염 취약성 평가에 있어 가장 큰 민감도를 갖는 수위자료의 수가 공간적 혹은 시간적으로 부족한 경우 수치모사 적용을 통해 자료의 한계성을 보완할 수 있으며 시간적인 보간이 이루어질 수 있어 유용할 수 있을 것이라 판단된다.

작물 생육 모델을 이용한 지역단위 콩 수량 예측 (Predicting Regional Soybean Yield using Crop Growth Simulation Model)

  • 반호영;최덕환;안중배;이변우
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제33권5_2호
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    • pp.699-708
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    • 2017
  • 본 연구에서는 재배 방법, 토양 특성 등의 정보를 상세하게 수집하기 어려운 지역단위의 콩 작황을 작물생육 모델을 이용하여 예측하는 방법을 개발하고자 하였다. 작물 생육 모델은 DSSAT에 포함된 CROPGRO-Soybean 모델을 이용하였고, 미국의 주요 콩 생산지역인 Illinois주를 연구 사례지역으로 선택하였다. CROPGRO-Soybean 모델을 이용하여 Illinois주의 콩 수량을 예측하기 위한 첫 단계로 다양한 성숙군에 속하는 국내외 품종들을 수집하여 서울대학교농장($37.27^{\circ}N$, $126.99^{\circ}E$)에서 2년동안 파종기 실험을 하여 성숙군(maturity group) I~VI까지의 성숙군별 대표 품종모수(genetic coefficients)를 추정하였다. 대표 품종모수는 각 성숙군 내에 포함되어 있는 품종들의 발육을 매우 정확하게 추정하였다. $10km{\times}10km$ 격자 단위의 기상자료를 바탕으로 성숙군(3), 파종시기(3), 관개여부(2) 등을 조합하여 18가지 조건으로 2000년에서 2011년까지 수량을 각각 모의 하였다. 성숙군과 파종시기는 Illinois주를 위도에 따라 3등분하여 각각 다르게 설정하였다. 관개 및 무관개 조건으로 구분하여 격자 별 모의결과로부터 Illinois주 전체 평균 모의수량을 구하여 연도 별 통계 수량과 비교한 결과 두 경우 모두 실제 수량과 큰 차이를 보일 뿐만 아니라 연차에 따른 수량 변동과 증가 경향을 반영하지 못하였다. 이러한 한계를 극복하고자 처리 별 격자 별로 모의된 수량을 수량을 18개 모의 조건 별로 평균하여 구한 9개 농업지구의 연도별 수량을 독립 변수, 농업지구의 연도별 통계수량을 종속 변수로 하는 중회귀 모델을 구축하였다. 18개 모의 조건 별 수량 외에 품종 개량, 재배 기술 발전 등에 따른 수량의 연차적 변화경향을 반영하기 위하여 연도를 독립변수로 추가하였으며, 중회귀모델은 농업지구와 연도별 수량 변이를 비교적 잘 예측($R^2=0.61$, n=108)하였다. 중회귀 모델로 추정한 9개 농업지구의 연도별 수량을 농업지구별 재배 면적으로 가중 평균한 Illinois의 연도별 추정수량은 통계수량에 매우 근사하였다($R^2=0.80$). 뿐만 아니라 모델 구축 대상연도가 아니고 가뭄으로 수량이 크게 감소한 2012년의 예측 수량은 $3006kg\;ha^{-1}$로 통계수량 $2890kg\;ha^{-1}$$116kg\;ha^{-1}$의 근사한 차이를 보였다.

PM2.5농도 산출을 위한 경험적 다중선형 모델 분석 (Analysis of Empirical Multiple Linear Regression Models for the Production of PM2.5 Concentrations)

  • 추교황;이규태;정명재
    • 한국지구과학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.283-292
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    • 2017
  • 본 연구에서는 서울지역의 지상 미세먼지($PM_{2.5}$) 농도를 산출하기 위하여 경험적인 모델들을 개발하였다. 연구에 이용한 자료는 2012년 1월 1일부터 2013년 12월 31일까지이며 Terra와 Aqua위성의 MODIS센서에서 산출되는 에어로졸 광학두께, 옹스트롬 지수, 기상변수들과 행성경계층두께와 관련된 6개의 다중 선형 회귀모델들의 차이를 분석하였다. 그 결과 에어로졸 광학두께와 옹스트롬 지수, 상대습도, 풍속, 풍향, 행성경계층두께, 기온 자료를 입력 자료로 사용한 $M_6$모델이 가장 좋은 결과를 보였다. 통계적인 분석에 따르면 $M_6$ 모델을 사용하여 계산된 $PM_{2.5}$와 관측된 $PM_{2.5}$농도 사이의 결과는 상관계수(R=0.62)와 평균제곱근오차($RMSE=10.70{\mu}gm^{-3}$)이다. 또한 산출된 계절별 지표면 $PM_{2.5}$농도는 여름철(R=0.38)과 겨울철(R=0.56)보다 봄(R=0.66)과 가을철(R=0.75)에 상대적으로 더 좋은 상관 관계를 보였다. 이러한 결과는 에어로졸 광학두께의 계절별 관측 특성으로 인한 것으로써 다른 계절에 비하여 여름과 겨울철 에어로졸 광학두께 관측이 구름과 눈/얼음 표면에 의한 관측 제한과 오차를 가져온 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 사용한 경험적 다중선형회귀 모델은 위성에서 산출된 에어로졸 광학두께 자료가 지배적인 변수로 작용하며 $PM_{2.5}$산출 결과들을 향상시키기 위해서는 추가적인 기상 변수를 이용해야 할 것이다. 또한 경험적 다중선형회귀 모델을 이용하여 $PM_{2.5}$를 산출한 결과는 인공위성 자료로부터 대기환경 감시를 가능하게 하는 방법이 될 수 있어 유용할 것이다.

실시간 소프트웨어의 조절적${\cdot}$단위적 이해 방법 : ARSU(Architecture-based Software Understanding)와 SRE(Software Re/reverse-engineering Environment) (A Scalable and Modular Approach to Understanding of Real-time Software: An Architecture-based Software Understanding(ARSU) and the Software Re/reverse-engineering Environment(SRE))

  • 이문근
    • 한국정보처리학회논문지
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    • 제4권12호
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    • pp.3159-3174
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    • 1997
  • 본 논문은 매우 방대하고 복잡한 실시간 소프트웨어를 이해하기 위한 하나의 방법론과 도구의 개발 연구에 대하여 보고한다. 대부분 본 논문의 저자에 의하여 개발된 이 방법론과 도구는 ARSU(Architecture-based Real-time Software Understanding)과 SRE(Software Re/reverse-engineering Environment)이다. 재공학과정중에 실시간 소프트웨어의 이해한다는 것은 방대한 규모와 복잡성 때문에 일반적으로 매우 어려운 일이다. 그러나 이러한 어려움을 극복하기 위하여 본 논문에서는 architecture에 근거하여 구조적 ${\cdot}$ 기능적 ${\cdot}$ 행위적 측면에서 3차원적인 이해를 가능하게 한다. 이 방법을 통하여 실시간 소프트웨어를 점진적이며 체계적으로 재${\cdot}$역공학할 수 있게 한다. 첫째, 구조적인 관점은 부모-자식간의 관계에 기초한 상하 층충적으로 이루어진 소프트웨어의 전체적 구조, 그리고 명세와 알고리즘 뷰들을 통하여 관측할 수 있다. 여기에서 구조를 구성하는 기본단위는 SWU(Software Unit)이며 이 SWU는 특정 기준에 준하여 추출된다. 이 구조는 상하 또는 그 역방향으로 소프트웨어를 항해(navigation) 할 수 있게 한다. 이는 소프트웨어에 대한 개요와 상세에 관한 정보를 분리하여 상호간에 연관성이 있게 보여준다. 구조의 어떤 단계, 즉 어떤 추상화 단계에서라도 소프트웨어에 대한 기능적 ${\cdot}$ 행위적 대한 정보를 얻을 수 있게 한다. 둘째, 기능적 뷰는 자료와 제어의 흐름, 입력과 출력, 정의와 사용, 변수와 참조 등을 보여준다. 이 뷰의 각 사항들은 소프트웨어에 대한 특정 기능 정보를 제공하여 준다. 셋째, 행위적 뷰는 상태도, IEL(interleaved event list) 등을 들 수 있다. 이 뷰는 소프트웨어에 대한 실행시 동적 성질을 보여준다. 이 뷰들 외에도 각 측면과 뷰들을 위한 기능, 접속, 주석, 코드 등의 다수의 서류들이 제공된다. 본 연구의 가장 큰 장점은 구조를 항해하면서 여러 차원의 정보를 추상화하거나 세부적으로 확장할 수 있는 기능이다. 이러한 기능들은 이러한 실시간 소프트웨어를 이해 할 수 있는 토대를 마련해 준다. 그리고 이러한 장점은 재사용 가능한 요소를 체계적으로 식별하거나 검증할 수 있게 한다.

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유전 알고리즘을 이용한 국소가중회귀의 다중모델 결합을 위한 점진적 앙상블 학습 (Incremental Ensemble Learning for The Combination of Multiple Models of Locally Weighted Regression Using Genetic Algorithm)

  • 김상훈;정병희;이건호
    • 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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    • 제7권9호
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    • pp.351-360
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    • 2018
  • 전통적으로 나태한 학습에 해당하는 국소가중회귀(LWR: Locally Weighted Regression)모델은 입력변수인 질의지점에 따라 예측의 해를 얻기 위해 일정구간 범위내의 학습 데이터를 대상으로 질의지점의 거리에 따라 가중값을 달리 부여하여 학습 한 결과로 얻은 짧은 구간내의 회귀식이다. 본 연구는 메모리 기반학습의 형태에 해당하는 LWR을 위한 점진적 앙상블 학습과정을 제안한다. LWR를 위한 본 연구의 점진적 앙상블 학습법은 유전알고리즘을 이용하여 시간에 따라 LWR모델들을 순차적으로 생성하고 통합하는 것이다. 기존의 LWR 한계는 인디케이터 함수와 학습 데이터의 선택에 따라 다중의 LWR모델이 생성될 수 있으며 이 모델에 따라 예측 해의 질도 달라질 수 있다. 하지만 다중의 LWR 모델의 선택이나 결합의 문제 해결을 위한 연구가 수행되지 않았다. 본 연구에서는 인디케이터 함수와 학습 데이터에 따라 초기 LWR 모델을 생성한 후 진화 학습 과정을 반복하여 적절한 인디케이터 함수를 선택하며 또한 다른 학습 데이터에 적용한 LWR 모델의 평가와 개선을 통하여 학습 데이터로 인한 편향을 극복하고자 한다. 모든 구간에 대해 데이터가 발생 되면 점진적으로 LWR모델을 생성하여 보관하는 열심학습(Eager learning)방식을 취하고 있다. 특정 시점에 예측의 해를 얻기 위해 일정구간 내에 신규로 발생된 데이터들을 기반으로 LWR모델을 생성한 후 유전자 알고리즘을 이용하여 구간 내의 기존 LWR모델들과 결합하는 방식이다. 제안하는 학습방법은 기존 단순평균법을 이용한 다중 LWR모델들의 선택방법 보다 적합도 평가에서 우수한 결과를 보여주고 있다. 특정지역의 시간 별 교통량, 고속도로 휴게소의 시간별 매출액 등의 실제 데이터를 적용하여 본 연구의 LWR에 의한 결과들의 연결된 패턴과 다중회귀분석을 이용한 예측결과를 비교하고 있다.

기업의 환경적 특성에 따른 혁신활동과 기업성과간 영향요인 분석: ICT분야 중소기업을 중심으로 (Analysis of Influential Factors in the Relationship between Innovation Efforts Based on the Company's Environment and Company Performance: Focus on Small and Medium-sized ICT Companies)

  • 김은정;노두환;박호영
    • 기술혁신연구
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    • 제25권4호
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    • pp.107-143
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    • 2017
  • 본 연구는 ICT 분야 중소기업의 외부환경 민감도와 혁신활동에 대한 조직성향이 기업성과에 미치는 영향요인에 대해 실증분석하였다. 분석방법으로는 첫째, 탐색적 요인분석(Exploratory Factor Analysis)을 통해 투입된 변수간의 관계성과 패턴을 파악하였고 둘째, 요인분석에 의해 축약된 영향 요인들을 유형화하는 군집분석(Cluster Analysis)을 실시하였다. 마지막으로 유형화된 군집들의 혁신활동과 기업성과간 구조적 관계를 규명하고자 구조방정식모형(Structural Equation Modeling)을 이용하여 분석을 실시하였다. 본 연구는 국내 ICT분야 중소기업을 대상으로 실시한 E-연구원의 수요조사 결과 1,022부에 대해 실증분석에 활용했다. 내 외부 환경에 대한 40개 투입변수에 대해 탐색적 요인분석을 실시한 결과, 총 7개의 요인이 추출되었으며 7개의 요인을 기반으로 총 4개의 군집(n=1,022)이 형성되었다. 군집 4개의 대해 구조방정식 모형을 활용하여 실증분석을 한 결과, 기술 경쟁 환경에 민감하며, 혁신적인 조직 성향을 가진 군집1은 자체기술개발만이 기업성과에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 시장 환경에 민감하며, 내부 협력적 조직 성향을 가진 군집2는 자체기술개발과 공동연구를 통해서만 기업성과에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 경쟁적인 환경에 민감하며, 혁신적이고 정부/관련기관과의 협력적 조직 성향을 가진 군집3은 공동연구 그리고 매개변수인 정부 지원 프로그램 활용을 통해 기업성과에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 기술도입은 기업성과에 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 개방적인 조직 성향이 강한 군집4는 자체기술개발과 매개변수인 네트워크 활용 및 정부 지원 프로그램 활용이 기업성과에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 중소기업 혁신을 위한 전략 및 정책 수립에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.