• ETRI Journal
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• 제45권3호
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• pp.534-542
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• 2023

The large amount of secondary effects in complementary metal-oxide-semiconductor technology limits its application in the ultra-nanoscale region. Circuit designers explore a new technology for the ultra-nanoscale region, which is the quantum-dot cellular automata (QCA). Low-energy dissipation, high speed, and area efficiency are the key features of the QCA technology. This research proposes a novel, low-complexity, QCA-based one-bit digital comparator circuit for the ultra-nanoscale region. The performance of the proposed comparator circuit is presented in detail in this paper and compared with that of existing designs. The proposed QCA structure for the comparator circuit only consists of 19 QCA cells with two clock phases. QCA Designer-E and QCA Pro tools are applied to estimate the total energy dissipation. The proposed comparator saves 24.00% QCA cells, 25.00% cell area, 37.50% layout cost, and 78.11% energy dissipation compared with the best reported similar design.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권8C호
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• pp.689-696
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• 2010

동영상, 정지 영상, 그리고 음원과 같은 디지털 콘텐츠를 보호하기 위한 워터마킹 기법은 저작권 등과 관련된 정보를 콘텐츠 내부에 직간접적으로 삽입하는 방식으로 원본 콘텐츠와는 품질면에서 차이가 있다. 따라서 본 논문에서는 셀룰라 오토마타 변환을 이용하여 콘텐츠 정보를 변형하지 않는 새로운 콘텐츠 보호 방법을 제안한다. 셀룰라 오토마타 변환은 룰(Rule), 기저함수, 초기 값 등 많은 변수를 사용하여 변환을 수행하고 역변환을 위해서는 동일한 변수 값을 이용해야 하므로 뛰어난 보안성을 갖는다. 이와 같은 특징을 갖는 이차원 셀룰라 오토마타 변환으로 얻어진 원 영상 계수 정보와 저작권 정보를 조합하여 새로운 영상 의존 정보를 생성하며 데이터베이스 등에 저장한다. 원본 영상은 외부 공격 등이 가능한 인터넷 등을 이용하여 배포하고 향후 저작권 분쟁 등이 발생할 경우 데이터베이스에 저장된 정보와 외부 공격을 받은 영상을 이용하여 저작권 정보를 복원한다. 본 논문에서 제안한 방법을 이용하여 미디언 필터, 잘라내기, JPEG 압축, 그리고 회전 등 공격 받은 영상을 사용하여 강인성 실험을 수행하여 제안한 알고리즘을 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.1565-1572
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• 2006

최근 무선 통신의 출현과 PDA, 스마트 카드와 같은 휴대용 장치의 발전으로 인해, 이에 대한 보안과 개인 정보보호에 대한 필요성이 대두되면서 암호학의 적용에 관심이 높아지고 있다. CA는 암 복호화를 공유할 수 있는 하드웨어 구현이 용이하다. 본 논문에서는 전이규칙 60, 102 또는 204를 갖는 선형 하이브리드 셀룰라 오토마타가 그룹 셀룰라 오토마타가 되는 조건을 제안하고 이 셀룰라 오토마타로부터 유도된 여원 하이브리드 그룹 CA의 상태전이 그래프에서 모든 사이클의 주기가 동일하고 가능한 최대 길이를 갖는 CA가 되기 위한 여 원벡터의 조건을 제시한다. 또한 여원 하이브리드 그룹 셀룰라 오토마타의 사이클들 간의 관계를 분석한다. 이는 Mukhopadhyay의 결과의 일반화이다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권2호
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• pp.515-520
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• 2020

디지털 회로설계 기술에서 사용되는 CMOS는 양자 터널링 현상 등으로 인해 집적도의 한계에 다다르고 있다. 이를 대체할 수 있는 양자점 셀룰러 오토마타(QCA : Quantum-dot Cellular Automata)는 적은 전력 소모와 빠른 스위칭 속도 등으로 많은 장점이 있음으로 CMOS의 많은 디지털 회로들이 QCA 기반으로 제안되었다. 그중에서도 멀티플렉서는 D-플립플롭, 레지스터 등 다양한 회로에 쓰이는 기본 회로로써 많은 연구가 되고 있다. 하지만 기존의 멀티플렉서는 공간 효율성이 좋지 않다는 단점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 셀 간 상호작용을 이용하여 새로운 다층구조 멀티플렉서를 제안하고, 이를 이용하여 D-래치를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 멀티플렉서와 D-래치는 면적, 셀 개수, 지연시간이 개선되었으며, 이를 이용하여 큰 회로를 설계할 시 연결성과 확장성이 우수하다. 제안된 모든 구조는 QCADesigner를 이용해 시뮬레이션하여 동작을 검증한다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권2호
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• pp.521-527
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• 2020

양자점 셀룰러 오토마타(QCA: Quantum-dot cellular automata)는 차세대 디지털 회로설계 기술로서 주목받는 기술이며, 여러 디지털 회로들이 QCA 환경에서 제안되고 있다. 내용주소화 메모리(CAM: Content-addressable memory)는 내부에 저장된 정보를 바탕으로 탐색을 진행하는 저장장치이며, 네트워크 스위칭 등 특수한 과정에서 빠른 속도를 제공한다. QCA 환경에서 제안된 기존의 CAM 셀 회로들은 필요 면적과 에너지 손실이 크다는 단점이 있다. CAM 셀은 정보가 저장되는 메모리 부와 탐색의 성공 여부를 판단하는 판단부로 구성되며, 본 연구에서는 메모리 부를 다층구조로 설계하여 개선된 QCA CAM 셀을 제안한다. 제안한 회로는 시뮬레이션을 사용하여 동작을 검증하며 기존 회로와 비교 및 분석한다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제51권5호
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• pp.182-189
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• 2002

This paper presents a framework of hybrid dynamic control systems for the motion control of wheeled mobile robot systems with nonholonomic constraints. The hybrid control system has the 3-layered hierarchical structure: digital automata for the higher process, mobile robot system for the lower process, and the interface as the interaction process between the continuous dynamics and the discrete dynamics. In the hybrid control architecture of mobile robot, the continuous dynamics of mobile robots are modeled by the switched systems. The abstract model and digital automata for the motion control are developed. In high level, the discrete states are defined by using the sensor-based search windows and the reference motions of a mobile robot in low level are specified in the abstracted motions. The mobile robots can perform both the motion planning and autonomous maneuvering with obstacle avoidance in indoor navigation problem. Simulation and experimental results show that hybrid system approach is an effective method for the autonomous maneuvering in indoor environments

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.35-40
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• 2014

Many researches have been conducted to achieve improvement in distributed system that connects multiple computer systems via communication lines. Among others, the load balancing and file migration are considered to have significant impact on the performance of distributed system. The dynamic file migration algorithm common in distributed processing system involved complex calculations of decision function necessary for file migration and required migration of control messages for the performance of decision function. However, the performance of this decision function puts significant computational strain on computer. As one single network is shared by all computers, more computers connected to network means migration of more control messages from file migration, causing the network to trigger bottleneck in distributed processing system. Therefore, it has become imperative to carry out the research that aims to reduce the number of control messages that will be migrated. In this study, the learning automata was used for file migration which would requires only the file reference-related information to determine whether file migration has been made or determine the time and site of file migration, depending on the file conditions, thus reflecting the status of current system well and eliminating the message transfer and additional calculation overhead for file migration. Moreover, mathematical model for file migration was described in order to verify the proposed model. The results from mathematical model and simulation model suggest that the proposed model is well-suited to the distributed system.

• 한국지리정보학회지
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• 제7권3호
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• pp.118-125
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• 2004

본 논문은 향후 도시의 물리적 성장형태를 예측하고자 하는 일련의 연구로서 김해의 과거 도시 성장과정을 분석함으로써 김해지역에 적합한 셀룰라 오토마타의 네이버후드 및 전이규칙을 결정하는 것을 목적으로 한다. 동적모델과 시간에 따른 변화를 다룰 수 있는 셀룰라 오토마타를 도입하여 1987년부터 2001년까지 김해지역의 도시성장을 분석하였으며, 다양한 네이버후드와 전이규칙의 시뮬레이션을 통해 김해지역에 적합한 네이버후드와 전이규칙을 정립하였다. 결론으로 김해지역은 네이버후드의 행렬이 작을수록, 또한 동일한 거리를 가진 circle 형태보다 정사각형의 네이버후드가 적합하였고, 도시성장속도를 조절하는 ${\alpha}$값이 작을수록, 그리고 전환가능성 ($P_{ij}$) 이 클수록 적합한 것으로 나타났다.

• 문화기술의 융합
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• 제7권1호
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• pp.558-563
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• 2021

양자점 셀룰라 오토마타(Quantum-Dot Cellular Automata)는 기존의 CMOS 회로의 물리적 크기 한계를 극복하여 효율적인 회로 설계가 가능할 뿐만 아니라 에너지 효율이 우수한 특징 때문에 많은 연구 단체에서 주목받고 있는 차세대 나노 회로 설계기술이다. 본 논문에서는 QCA를 이용하여 기존 디지털 회로 중 하나인 T 플립플롭 회로를 제안한다. 기존에 제안되었던 T 플립플롭들은 다수결게이트를 기반으로 설계되었기 때문에 회로가 복잡하며 지연시간이 길다. 따라서 다수결게이트를 최소화시키며, 셀 간 상호작용을 이용한 XOR 게이트 기반의 T 플립플롭을 설계함으로써 회로의 복잡도를 줄이고, 지연시간을 최소화한다. 제안하는 회로는 QCADesigner를 사용하여 시뮬레이션을 진행하며, 기존에 제안된 회로들과 성능을 비교 및 분석한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권2호
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• pp.212-216
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• 2011

Digital watermarking has gained importance in recent years in copyright protection and multimedia. This paper proposes a secure and novel watermarking system based on complemented Maximum Length Cellular Automata (MLCA) and Two-Dimension Cellular Automata Transform (2D CAT). In this watermarking scheme, the original watermark is first encrypted by complemented MLCA with the private keys, and then the encrypted watermark is embedded into the CAT domain of the cover image, at last use the inverse CAT for the transformed image, the watermarked image is obtained. Experiment results show that this new method is more secure and provides robust performance against watermarking attacks.