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의사결정나무를 이용한 낙동강 본류 구간의 남조류 발생특성 연구 (A study on the characteristics of cyanobacteria in the mainstream of Nakdong river using decision trees)

  • 정우석;조부건;김영도;김성은
    • 한국습지학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.312-320
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    • 2019
  • 남조류의 대발생은 대량 번성 및 사멸에 따라 수체 내 산소 고갈 및 유기물 증가와 같은 문제를 야기하고 있다. 매년 여름철 폭염 및 가뭄의 영향으로 조류대경보가 발령되고 있으며, 낙동강 본류 구간의 선제적 녹조관리를 위해 남조류 발생특성을 정량적으로 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 시각화 분석 및 상관관계 분석을 이용한 남조류 발생 주요 영향인자 분석과 더불어 머신러닝 기법인 의사결정나무를 이용하여 영향인자에 따른 남조류 발생조건을 정량적으로 분석하였다. 8개 보 모든 지점에서 기상학적 요인인 기온과 SPI 가뭄지수는 남조류 세포수와 유의한 상관관계 특성을 보였다. 이는 폭염일수 증가 및 가뭄에 따른 수체 내 물의 혼합 차단 및 성층현상이 지속되어 남조류 발생을 촉진시키는 것으로 보여지며, 장기적으로 기상학적 영향을 고려한 남조류 발생의 선제적 관리도 필요할 것으로 판단된다.

학습패치 크기와 ConvNeXt 적용이 CycleGAN 기반 위성영상 모의 정확도에 미치는 영향 (The Effect of Training Patch Size and ConvNeXt application on the Accuracy of CycleGAN-based Satellite Image Simulation)

  • 원태연;조수민;어양담
    • 한국측량학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.177-185
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    • 2022
  • 본 연구에서는 딥러닝을 통해 고해상도 광학 위성영상에 동종센서로 촬영한 영상을 참조하여 폐색 영역을 복원하는 방법을 제안하였다. 패치 단위로 분할된 영상에서 원본 영상의 화소 분포를 최대한 유지하며 폐색 영역을 모의한 영상과 주변 영상의 자연스러운 연속성을 위해 ConvNeXt 블록을 적용한 CycleGAN (Cycle Generative Adversarial Network) 방법을 사용하여 실험을 진행하였고 이를 3개의 실험지역에 대해 분석하였다. 또한, 학습패치 크기를 512*512화소로 하는 경우와 2배 확장한 1024*1024화소 크기의 적용 결과도 비교하였다. 서로 특징이 다른 3개의 지역에 대하여 실험한 결과, ConvNeXt CycleGAN 방법론이 기존의 CycleGAN을 적용한 영상, Histogram matching 영상과 비교하여 개선된 R2 값을 보여줌을 확인하였다. 학습에 사용되는 패치 크기별 실험의 경우 1024*1024화소의 패치를 사용한 결과, 약 0.98의 R2값이 산출되었으며 영상밴드별 화소 분포를 비교한 결과에서도 큰 패치 크기로 학습한 모의 결과가 원본 영상과 더 유사한 히스토그램 분포를 나타내었다. 이를 통해, 기존의 CycleGAN을 적용한 영상 및 Histogram matching 영상보다 발전된 ConvNeXt CycleGAN을 사용할 때 원본영상과 유사한 모의 결과를 도출할 수 있었고, 성공적인 모의를 수행할 수 있음을 확인하였다.

연속파 레이다를 활용한 이진 신경망 기반 사람 식별 및 동작 분류 시스템 설계 및 구현 (Design and Implementation of BNN based Human Identification and Motion Classification System Using CW Radar)

  • 김경민;김성진;남궁호정;정윤호
    • 한국항행학회논문지
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    • 제26권4호
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    • pp.211-218
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    • 2022
  • 연속파 레이다는 카메라나 라이다와 같은 센서에 비해서 안정성과 정확성이 보장된다는 장점이 있다. 또한 이진 신경망은 다른 딥러닝 기술에 비해서 메모리 사용량과 연산 복잡도를 크게 줄일 수 있는 특징이 있다. 따라서 본 논문에서는 연속파 레이다와 이진 신경망 기반 사람 식별 및 동작 분류 시스템을 제안한다. 연속파 레이다 센서를 통해 수신된 신호를 단시간 푸리에 변환함으로써 스펙트로그램을 생성한다. 이 스펙트로그램을 기반으로 레이다를 향해 사람이 다가오는지 감지하는 알고리즘을 제안한다. 더불어, 최적화된 이진 신경망 모델을 설계하여 사람 식별 90.0%, 동작 분류 98.3%의 우수한 정확도를 지원할 수 있음을 확인하였다. 이진 신경망 연산을 가속하기 위해 FPGA (field programmable gate array)를 이용하여 이진 신경망 연산에 대한 하드웨어 가속기를 설계하였다. 해당 가속기는 1,030개의 로직, 836개의 레지스터, 334.906 Kbit의 블록 메모리를 사용하여 구현되었고, 추론에서 결과 전송까지 총 연산 시간이 6 ms로 실시간 동작이 가능함을 확인하였다.

Analysis of Satisfaction of Pre-service and In-service Elementary Teachers with Artificial Intelligence Education using App Inventor

  • Junghee, Jo
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제28권3호
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    • pp.189-196
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    • 2023
  • 본 논문에서는 예비 초등교사 13명과 현직 초등교사 9명을 대상으로 앱인벤터를 활용한 인공지능 교육을 실시하고 만족도 조사를 통해서 학생들의 배경 변인과의 관련성이 있는지, 그리고 두 그룹의 학생들 사이에 만족도의 차이가 있는지 분석하였다. 연구 결과, 현직 교사는 교육에 대한 흥미도, 난이도, 참여도를 묻는 문항에서 예비 교사보다 모두 만족도가 높았다. 또한, 교육이 인공지능의 학습 동기 부여에 도움을 주었는지, 향후 초등학교 수업에 적용해 볼 의향이 있는지를 조사하는 문항에서도 예비 교사보다 긍정적으로 나타났다. 예비교사는 대체적으로 현직 교사에 비해서는 부정적인 측면이 있으나 교육이 인공지능의 이해도 향상에 도움이 되었는지, 추가 교육에 참가할 의향이 있는지를 조사하는 문항에서는 현직 교사보다 긍정적으로 나타났다. 두 그룹 학생의 만족도에 의미 있는 차이가 있는지 Mann-Whitney Test로 분석한 결과 통계적인 유의미성은 없었다. 이는, 사전 조사 결과를 기반으로 유추하였을 때 두 그룹의 대다수 학생들이 이미 블록형 또는 텍스트형 프로그래밍 경험이 있었으므로 앱인벤터에 대한 특별한 거부감이나 어려움없이 교육을 따라올 수 있었고 이에 만족도가 두 그룹 사이에 유사한 수치로 높게 나타난 것으로 분석된다. 본 연구의 결과는 향후 예비 및 현직 초등교사의 인공지능 교육을 위한 프로그램 개발 및 운영의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

트랜스포머 기반의 다중 시점 3차원 인체자세추정 (Multi-View 3D Human Pose Estimation Based on Transformer)

  • 최승욱;이진영;김계영
    • 스마트미디어저널
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    • 제12권11호
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    • pp.48-56
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    • 2023
  • 3차원 인체자세추정은 스포츠, 동작인식, 영상매체의 특수효과 등의 분야에서 널리 활용되고 있는 기술이다. 이를 위한 여러 방법들 중 다중 시점 3차원 인체자세추정은 현실의 복잡한 환경에서도 정밀한 추정을 하기 위해 필수적인 방법이다. 하지만 기존 다중 시점 3차원 인체자세추정 모델들은 3차원 특징 맵을 사용함에 따라 시간 복잡도가 높은 단점이 있다. 본 논문은 계산 복잡도가 적은 트랜스포머 기반 기존 단안 시점 다중 프레임 모델을 다중 시점에 대한 3차원 인체자세추정으로 확장하는 방법을 제안한다. 다중 시점으로 확장하기 위하여 먼저 2차원 인체자세 검출자 CPN(Cascaded Pyramid Network)을 활용하여 획득한 4개 시점의 17가지 관절에 대한 2차원 관절좌표를 연결한 8차원 관절좌표를 생성한다. 그 다음 이들을 패치 임베딩 한 뒤 17×32 데이터로 변환하여 트랜스포머 모델에 입력한다. 마지막으로, 인체자세를 출력하는 MLP(Multi-Layer Perceptron) 블록을 매 반복 마다 사용한다. 이를 통해 4개 시점에 대한 3차원 인체자세추정을 동시에 수정한다. 입력 프레임 길이 27을 사용한 Zheng[5]의 방법과 비교했을 때 제안한 방법의 모델 매개변수의 수는 48.9%, MPJPE(Mean Per Joint Position Error)는 20.6mm(43.8%) 감소했으며, 학습 횟수 당 평균 학습 소요 시간은 20배 이상 빠르다.

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창의적 사고기법을 활용한 창의교육 수업프로그램 개발 및 적용 (Development and Application of Creative Education Learning Program Using Creative Thinking Methods)

  • 한신;김형범;이창환
    • 대한지구과학교육학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.162-174
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    • 2020
  • 이 연구의 목적은 창의적 사고기법 중 하나인 비유를 활용한 창의교육 수업프로그램을 개발하였으며, 무선 표집된 6개의 중학교 338명의 학생들을 대상으로 개발된 프로그램의 효과성을 알아보았다. 2015 개정 과학과 교육과정 중 '천문' 내용요소를 중심으로 비유를 활용한 창의교육 수업프로그램을 개발하였다. 개발한 창의교육 수업프로그램은 전문가 집단을 구성하여 3차례에 걸쳐 수정, 보완하여 프로그램의 타당성을 검증받았으며, 최종 개발된 프로그램은 블록타임을 포함하여 총 4차시에 걸쳐 현장에 적용하였다. 이에 따른 효과성을 알아보기 위해 창의교육 수업만족도 검사와 창의적 사고과정 검사를 실시하였다. 즉 창의교육 수업만족도 검사는 프로그램 처치 후에 창의적 사고과정 검사는 처지 전과 후에 실시하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 이 연구에서는 창의적 사고 기법을 활용하면서 학생들이 자발적이고, 능동적으로 창의교육 프로그램에 참여하는데 주안점을 두고 프로그램을 개발하였다. 둘째, 창의적 사고기법의 비유를 활용한 창의교육 프로그램에 대한 수업 전·후에 대한 통계적 검정 결과에서는 유의미한 결과 값을 나타내었다(p<.05). 즉, 창의교육 수업에 대한 학생들의 사전·사후점수 차에 의한 대응 표본 t검정에서 모두 유의미한 통계적 검정 결과를 나타내어(p <.05), 비유를 활용한 창의교육 프로그램이 연구 참여자들에게 긍정적인 영향을 끼친 것으로 나타났다. 셋째, 창의교육 수업 만족도에서는 전체 338명중 101명(30%)이 '매우 그렇다', 137명(41%)가 '대체로 그렇다'로 응답하여 전체적으로 수업에 대한 만족도가 높은 것으로 확인되었다. 다만, 창의교육 수업에 대한 어려운 점에 대해 137명(41%)이 '시간 부족'을 주요 원인으로 응답하였으며, 다음으로 98명(30%)이 '해결해야 하는 문제의 어려움', 73명(22%)이 '친구와의 의견충돌' 및 24명(7%)이 '수업 내용의 어려움'으로 응답하여 향후 창의교육 프로그램 개발 시 고려해야 할 점으로 판단되었다.

인공산성우(人工酸性雨)가 잣나무 및 쥐똥나무 유묘(幼苗)의 엽내(葉內) 엽록소(葉綠素) 함량(含量)에 미치는 영향(影響) (Effects of Simulated Acid Rain on the Chlorophyll Contents in the Needles of Pinus koraiensis and Ligustrum obtusifolium Seedlings)

  • 김창호;정용문
    • 한국산림과학회지
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    • 제76권1호
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    • pp.11-16
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    • 1987
  • 잣나무 유묘(幼苗)와 쥐똥나무 삽목묘(揷木苗)를 인공산성우(人工酸性雨)로 처리(處理)하고 엽내(葉內) 엽록소(葉綠素) a와 b의 함량(含量)을 분석(分析)하여 양(量)의 증감(增減)에 따른 산도(酸度) 수준(水準)의 영향(影響)을 논의(論議)하였다. 처리(處理)된 시험수종(試驗樹種)은 1985년(年) 봄에 pot에 재배(栽培)되고 해당지역(該當地域)의 30년간(年間)의 강우(降雨) 양식(樣式)을 모의(模擬)해서 산성우(酸性雨)(pH 수준(水準) 6.5, 4.0 및 2.0)를 5월(月)부터 8월(月)까지 4개월간(個月間)에 걸쳐 살포(撒布)하고, 동년(同年) 9월(月) 18일(日) 성숙(成熟)된 엽(葉)을 채취(採取)하여 엽중(葉中)의 엽록소(葉綠素)를 분석(分析)하였다. 분석(分析) 결과(結果)에 의(依)하면, 양(兩) 수종(樹種) 공통적(共通的)으로 산성우(酸性雨)의 산도(酸度)가 강(强)해짐에 따라 엽록소(葉綠素) a와 b의 함량(含量)은 감소(減少)하는 경향(傾向)을 보였고. 엽록소(葉綠素) a에 있어서는 감소(減少) 경향(傾向)이 통계적(統計的)으로 유의(有意)했고, 엽록소(葉綠素) b의 경우(境遇)는 유의(有意)하지 않았으나 감소(減少) 경향(傾向)이 있는 것으로 받아들일 수 있었다. 산성우(酸性雨)의 pH 수준(水準)에 따른 엽록소(葉綠素) a와 b에 대한 감소(減少) 효과(効果) 차이(差異)에 있어서는 양(兩) 수종(樹種) 모두 pH 수준별(水準別)로 감소(減少) 지수(指數)가 유사(類似)하였으며, 따라서 엽록소(葉綠素) a 대(對) b의 함량비(含量比)는 산성우(酸性雨)의 pH 수준(水準) 여하(如何)에 불구(不拘)하고 일정(一定)한 값을 유지(維持)하고 있었다.

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A hybrid algorithm for the synthesis of computer-generated holograms

  • Nguyen The Anh;An Jun Won;Choe Jae Gwang;Kim Nam
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.60-61
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    • 2003
  • A new approach to reduce the computation time of genetic algorithm (GA) for making binary phase holograms is described. Synthesized holograms having diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are proven in computer simulation and experimentally demonstrated. Recently, computer-generated holograms (CGHs) having high diffraction efficiency and flexibility of design have been widely developed in many applications such as optical information processing, optical computing, optical interconnection, etc. Among proposed optimization methods, GA has become popular due to its capability of reaching nearly global. However, there exits a drawback to consider when we use the genetic algorithm. It is the large amount of computation time to construct desired holograms. One of the major reasons that the GA' s operation may be time intensive results from the expense of computing the cost function that must Fourier transform the parameters encoded on the hologram into the fitness value. In trying to remedy this drawback, Artificial Neural Network (ANN) has been put forward, allowing CGHs to be created easily and quickly (1), but the quality of reconstructed images is not high enough to use in applications of high preciseness. For that, we are in attempt to find a new approach of combiningthe good properties and performance of both the GA and ANN to make CGHs of high diffraction efficiency in a short time. The optimization of CGH using the genetic algorithm is merely a process of iteration, including selection, crossover, and mutation operators [2]. It is worth noting that the evaluation of the cost function with the aim of selecting better holograms plays an important role in the implementation of the GA. However, this evaluation process wastes much time for Fourier transforming the encoded parameters on the hologram into the value to be solved. Depending on the speed of computer, this process can even last up to ten minutes. It will be more effective if instead of merely generating random holograms in the initial process, a set of approximately desired holograms is employed. By doing so, the initial population will contain less trial holograms equivalent to the reduction of the computation time of GA's. Accordingly, a hybrid algorithm that utilizes a trained neural network to initiate the GA's procedure is proposed. Consequently, the initial population contains less random holograms and is compensated by approximately desired holograms. Figure 1 is the flowchart of the hybrid algorithm in comparison with the classical GA. The procedure of synthesizing a hologram on computer is divided into two steps. First the simulation of holograms based on ANN method [1] to acquire approximately desired holograms is carried. With a teaching data set of 9 characters obtained from the classical GA, the number of layer is 3, the number of hidden node is 100, learning rate is 0.3, and momentum is 0.5, the artificial neural network trained enables us to attain the approximately desired holograms, which are fairly good agreement with what we suggested in the theory. The second step, effect of several parameters on the operation of the hybrid algorithm is investigated. In principle, the operation of the hybrid algorithm and GA are the same except the modification of the initial step. Hence, the verified results in Ref [2] of the parameters such as the probability of crossover and mutation, the tournament size, and the crossover block size are remained unchanged, beside of the reduced population size. The reconstructed image of 76.4% diffraction efficiency and 5.4% uniformity is achieved when the population size is 30, the iteration number is 2000, the probability of crossover is 0.75, and the probability of mutation is 0.001. A comparison between the hybrid algorithm and GA in term of diffraction efficiency and computation time is also evaluated as shown in Fig. 2. With a 66.7% reduction in computation time and a 2% increase in diffraction efficiency compared to the GA method, the hybrid algorithm demonstrates its efficient performance. In the optical experiment, the phase holograms were displayed on a programmable phase modulator (model XGA). Figures 3 are pictures of diffracted patterns of the letter "0" from the holograms generated using the hybrid algorithm. Diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are measured. We see that the simulation and experiment results are fairly good agreement with each other. In this paper, Genetic Algorithm and Neural Network have been successfully combined in designing CGHs. This method gives a significant reduction in computation time compared to the GA method while still allowing holograms of high diffraction efficiency and uniformity to be achieved. This work was supported by No.mOl-2001-000-00324-0 (2002)) from the Korea Science & Engineering Foundation.

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창암(蒼巖) 이삼만(李三晩)의 서풍(書風)에 나타난 복고적 성향 고찰 (A Study on the Reactionism Tendency in the Calligraphy Style of Changam(蒼巖) Lee Sam-man(李三晩))

  • 박재복
    • 동양고전연구
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    • 제49호
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    • pp.357-392
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    • 2012
  • 작가는 작품을 통해 자신의 사유(思惟)와 지향(志向)을 드러내기 마련이다. 그런데 그동안 창암(蒼巖)에 대한 연구는 서론과 작품의 형태미를 중점적으로 논의하였을 뿐 작품에 내재되어 있는 사유에 대한 논의는 거의 이루어지지 못하고 있었다. 특히, 창암의 작품은 이광사(李匡師)의 서풍을 계승하면서 복고주의적 성향이 매우 강해서 같은 시기 활동하던 북학파의 영향이 크지 않음을 알 수 있다. 본고에서는 창암의 이러한 서풍을 '복고적 성향'이라고 명명하고, 그의 이러한 복고적 사유가 학서(學書) 과정과 작품에 나타난 구체적 양상을 살펴보았다. 창암은 진적(眞跡) 친필(親筆)자료들을 중시하면서 행초서(行草書)를 즐겨 썼다. 그러나 학서 과정에서 항상 필력을 강조하여 한위(漢魏)의 글씨에 근본을 두었고, 행초서를 쓰더라도 반드시 해서(楷書)를 먼저 익혀 그 필력을 얻어야 한다고 강조하였다. 또한 창암은 평생 동안 왕희지(王羲之) 서풍의 소해(小楷)로 된 작품들을 많이 남겼는데, 이는 조선후기 동국진체(東國眞體)의 서가들이 왕희지의 해서, 특히 소해를 전범으로 하는 것과 일맥상통한다. 이러한 경향은 마음의 스승인 이광사의 영향에 기인한 것으로 보인다. 그러나 창암은 또한 왕희지의 법첩(法帖) 글씨에 부족한 필세를 보완하고자 끊임없이 노력한 흔적들이 발견된다는 점에서 다른 서가들과는 다른 양상을 보인다. 그는 먼저 서예이론에 있어서는 한위(漢魏)의 고법(古法)을 중시하여 채옹(蔡邕)과 종요(鍾繇)를 근본으로 삼고 있음을 확인할 수 있다. 또 대해(大楷)에 있어서는 <구루비(??碑)>의 필세가 가미된 <예학명(?鶴銘)>과 위(魏) 무제(武帝)의 글씨, 안진경(顔眞卿)의 <대당중흥송(大唐中興頌)>과 김생(金生) 글씨 등을 끊임없이 연마하였다. 특히, <구루비>와 <예학명>의 필의(筆意)를 이용한 그의 말년 작품은 기본적으로 해서인 <예학명>의 자형(字形)에 <구루비>의 구불구불한 형세(形勢)를 취해 자신의 독특한 서풍을 보여주는 경지에 이를 수 있었다.

시각장애인을 위한 길 안내용 스마트 지팡이 콘셉트 개발 (Development of a smart cane concept for guiding the visually impaired - focused on design thinking learning practices for students -)

  • 박해림;이민선;양호정
    • 서비스연구
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    • 제13권1호
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    • pp.186-200
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    • 2023
  • 본 연구는 국내 시각장애인 대부분이 외출 시 사용 및 휴대하는 보행 용구인 흰 지팡이를 중심으로 사용성을 개선하고, 도출된 문제점에 대해서는 개선 및 해결 방안을 마련함으로써 시각장애인의 보행권 및 안전사고 예방에 기여하고자 하였다. 또한, 본 연구는 시각장애인을 대상으로 한 연구로, 우리나라 국민 중 약 25만 명에 달하는 전맹과 저시력자 중에서도 보행 용구인 흰 지팡이 없이 혼자 외출하지 못하는 20%에 해당하는 1~2급 시각장애인을 주 타깃으로 하였다. 연구하는 과정에서 디자인씽킹의 더블 다이아몬드 모델(공감하기→문제 정의하기→아이디어 내기→프로토타입 만들기→테스트(검증하기)를 통해 시각장애인이 보행 용구로 주로 사용하는 흰 지팡이의 문제점을 도출하여 사용성을 개선하고 흰 지팡이가 시각장애인이 보행하는 과정에서 실질적인 도움이 될 수 있도록 사용자 입장에서 콘셉트를 개발하였다. 공감하기를 과정에서 조사한 결과 시각장애인의 비율 증가, 모든 시각장애인을 도와줄 인력이 턱없이 부족한 상황, 시각장애인이 필수적으로 사용하는 보조 장치의 개선과 고도화, 점자블록 훼손, 불법점거, 철거, 유지 보수에 대한 문제, 시각장애인을 위한, 모두를 위한 점자블록 패러다임 제시 등 총 다섯 가지의 문제점으로 종합하였다. 아이디어 찾기와 프로토타입 만들기에서 브레인스토밍을 통해 도출된 상황들을 KJ법을 통해 그룹핑하고 관계를 설정하고 콘셉트의 방향성을 수립하기 위해 특정 상황과 주요 원인을 정리하였다. 도출된 솔루션과 주요 기능을 네 가지로 정의하고 솔루션과 주요 기능이 필요한 대표적인 상황을 두 개의 사용자 시나리오로 정리하였다. 가상의 페르소나(Persona)와 사용자 여정 맵(Customer Journey Map)을 상황에 맞춰 정리하고 3D 모델링을 통해 프로토타입을 제작하여 아이디어를 시각화하였다. 마지막으로 평가하기에서 시각장애인을 위한 길 안내용 스마트 지팡이를 ① 휴대성을 강조한 스마트 지팡이 + ② 다른 전자기기들과 호환성 + ③ 안전성과 편의성을 갖춘 제품으로 최종 콘셉트를 도출하였다.