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ChatGPT를 활용한 대학 교육 방안 연구 (A Study on A Study on the University Education Plan Using ChatGPTfor University Students)

  • 김현주;이진영
    • 문화기술의 융합
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    • 제10권1호
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    • pp.71-79
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    • 2024
  • 미국 오픈AI사가 개발한 대화형 인공지능(AI) 챗봇 'ChatGPT'가 전 세계적으로 큰 반향을 일으키고 있다. 일부 학계에서는 ChatGPT를 학생들이 표절에 사용할 수 있다며 우려를 표하고 있는 실정이나, ChatGPT는 마케팅문구나 웹사이트 문구를 쓰는 데 활용되는 등 긍정적인 방향으로도 많이 사용되고 있다. 또한 ChatGPT가 '검색'의 새로운 미래가 될 수 있다는 의견도 생겨나고 있으며, 지나친 규제보다 육성에 초점을 맞춰야 한다는 분석도 제기되는 상황이다. 본 연구는 ChatGPT와 표절검사시스템에 대한 인식도 조사를 통해 대학생들의 ChatGPT에 대한 의식을 분석하고, ChatGPT와 표절검사시스템을 활용한 교육지원 모델 구축 방안을 마련하였고 ChatGPT와 표절검사시스템을 활용한 교육지원 모델 구축 방안을 제시하기 위하여 ChatGPT에 대한 기존의 연구들과 표절검사시스템에 대하여 조사하고 분석하였다. 그리고, 이것을 토대로 ChatGPT를 활용한 대학 교육 지원 모델을 구축하였다. ChatGPT를 활용한 교육 모델은 텍스트, 디지털, 예술 등의 기반으로 교육 모델를 설정하고 그 아래로 4차 산업혁명시대에 필요한 세부적인 역략으로 구성하였다. 그리고, 학습 목표에 따라 수업의 교수자가 ChatGPT가 생성하는 콘텐츠의 허용 범위를 결정한 후, 표절검사시스템에서 제공하는 ChatGPT 감지 기능을 활용하여 학생들이 허용된 범위 내에서 ChatGPT를 활용하도록 지도하도록 구성하였다. 이와 같은 방식으로 ChatGPT와 표절검사시스템을 연계하여 활용함으로써 ChatGPT의 우수한 능력이 교육에 악용되는 상황을 막을 수 있을 것으로 기대된다.

신경망분석기법을 이용한 패션 아이웨어 구매결정요소에 관한 연구 (Neural Network Analysis of Determinants Affecting Purchase Decisions in Fashion Eyewear)

  • 김지민
    • 문화기술의 융합
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    • 제10권5호
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    • pp.163-171
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    • 2024
  • 본 연구는 30~40대 여성의 패션 아이웨어 구매결정 요인을 분석하기 위해 신경망 분석 기법을 적용하여 전통적인 모수적 분석 기법과 비교하였다. 패션 분야에서 신경망 등 머신러닝 기법은 맞춤형 패션 추천시스템에 많이 적용되는데, 국내 연구사례는 아직 미흡하다. 본 연구는 2017년에 전통적 계량기법으로 수행된 연구를 신기술로 다시 분석하여, 양자를 비교함으로써 신경망 기법의 유용성을 확인하고자 한다. 본 연구는 L-BFGS-B 신경망을 하이퍼볼릭 탄젠트로 활성화 시킬 때, 소비자들이 선호하는 디자인형태에 대한 분류정확도가 86.2%로 가장 좋았다. 소비자의 직업과 새로운 스타일에 대한 추구가 가장 중요한 구매결정요인이었다. 한국의 선글라스 소비자들은 "안전한 변화"를 가장 선호하는 것으로 해석된다. 이런 분석 결과는 선글라스 프레임 및 렌즈에 있어서도 동일하게 나타난다. 전통적인 계량분석의 결과물은 소비자가 어떤 집단에 속하는지 여부에 따라 선호하는 선글라스의 종류가 다르다고 본다. 이에 비해 신경망분석의 결과물은 각 개인별로 선호하는 선글라스를 개인별로 예측해준다. 이것이 기여하는 바는 개인별 맞춤형 선글라스 추천 시스템을 개발할 수 있게 해준다.

고지방 식이로 유도된 실험동물의 당뇨성 인지기능 장애에 대한 고사리 아세트산에틸 분획물의 개선효과 (Ethyl acetate fraction from Pteridium aquilinum ameliorates cognitive impairment in high-fat diet-induced diabetic mice)

  • 권봉석;궈텐쟈오;박선경;김종민;강진용;박상현;강정은;이창준;이욱;허호진
    • 한국식품과학회지
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    • 제49권6호
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    • pp.649-658
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    • 2017
  • 본 연구는 고지방 식이를 통해 유도되는 혈당 상승과 이로 인한 인지기능 장애에 대한 고사리(Pteridium aquilinum) 아세트산에틸 분획물(EFPA)의 개선 효과를 확인하기 위해서 수행되었다. 고지방 식이를 섭취시킨 실험동물에 고사리 아세트산에틸 분획물을 식이를 하였을 때, 공복혈당을 낮추었고 인슐린 저항성을 확인하기 위한 내당능 시험에서 개선효과를 나타내었다. 또한 실험동물의 혈액을 이용한 혈청분석 결과 혈청 내 총 콜레스테롤(TCHO)과 저밀도지단백질 콜레스테롤(LDLC)과 같은 지방질 대사 수준이 유의적으로 개선되었다. 실험동물을 이용한 행동학적 시험(Y-maze, passive avoidance, Morris water maze tests)을 통해 인지기능 개선효과를 확인해본 결과, 공간인지 능력, 단기 학습 능력, 장기 기억 능력이 고지방 식이군(HFD)에 비해 유의적으로 개선되었다. 또한 동물 행동 실험 후 적출된 뇌 조직에서 산화방지 효소인 초과산화물제거효소(SOD)의 함량과 지방질과산화 정도(MDA level)를 측정해본 결과 고사리 아세트산에틸 분획물이 조직에서의 산화방지 능력을 증가시켜 주는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 인지능력에 영향을 주는 아세틸콜린(ACh)과 아세틸콜린 가수분해효소(AChE)에 미치는 영향을 확인해 본 결과, 아세틸콜린 가수분해효소의 활성이 억제되었고 그 결과 아세틸콜린의 함량이 증가하였다. 고지방 식이로 유도되는 혈당 상승 및 인지기능 장애의 개선에 도움이 되는 고사리 아세트산에틸 분획물의 주요 생리활성 물질이 무엇인지 확인하기 위하여 QTRAP LC-MS/MS를 시행한 결과, 주요 물질은 kaempferol-3-O-glucoside로 동정되었고 이 이외에 caffeolyshikimic acid, quercetin-3-O-glucoside, kaempferol-3-O-rutinoside 등이 확인 되었다. 이러한 연구결과를 고려할 때, 캠페롤(kaempferol) 등과 같은 플라보노이드류와 폴리페놀 화합물을 함유한 고사리 아세트산에틸 분획물(EFPA)은 고지방 식이로 인한 혈당 상승과 이로 인한 인지기능 장애의 개선에 도움을 줄 수 있는 건강 기능성 식품 소재로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

학교도서관 발전의 저해요인에 관한 실증적 고찰 -일학교장의 학교도서관에대한 인식을 중심으로-

  • 김남석;김정소
    • 한국도서관정보학회지
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    • 제7권
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    • pp.1-55
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    • 1980
  • It has been observed that the purpose of education is poorly coordinated with the school library. Consequently a healthy growth of the library has been very rare, and educational process has been rather inefficient. Therefore this study attempts to define the role of a school library and the necessasity of its growth, examine principals' concepts of the library, find out the adverse causes for its growth, and make some suggestions to rectify them. A questionnaire was designed to get information on the principals' conceptions about the nature and the role of a school library, a librarian, and adverse causes for the growth of the library. This study is largely based on the analysis of this questionnaire. The results of this study may be summarized as. follows: 1) The school library is not generally considered as the center of educational activities. It is rather variously regarded as a subsidiary organization for education, a place where reading materials are offered, a place where books are kept, or a reading room. 2) This was largely due to the misconceptions of the principals as to the true nature and the role of the school library. 3) The degrees of their misconceptions varied depending on the amount of their exposure to the library science. Those principals who studied library science more hours had better understanding of the library. 4) Although the principals showed rather much concern for the library, the school library was not up to the expectation largely due to their misconception of it. 5) Most of the principals felt that they needed more knowledge on library science to carry out their job. This feeling was stronger for those who spent more hours in a library science course. 6) Most of the principals wanted to offer a position for a dual function: a librarian and a teacher. This was largely due to their lack of knowledge as to the duties of a librarian-which were considered as secondary to the duties of a teacher. 7) The majority of the principals thought the librarians were not paid well enough, but some of the principals o n.0, pposed their pay raise. The former generally took more courses in library science than the latter. 8) Many principals agreed that the adverse causes for the growth of the school library originated from the regional or governmental school authorities. This seemed to indicate that the legal requirements for the library were inadequate and that there was no administrative organization to take care of the library. 9) Most of the principals considered the insufficient funds as the major reason for the present poor condition of the library. But considering the fact that some libraries are better equi n.0, pped that others, financial matter cannot be the deciding factor. It rather seemed that there is some serious problems in the current educational system. For further studies in this field and for the libraries to function properly, the following suggestions are made here: 1) The major adverse cause for the healthy growth of the school library was found in the misconceptions on the school library by the principals, and these misconceptions were largely due to their lack of knowledge. Therefore they should be given more o n.0, pportunities to take courses in library science. 2) The librarian should not be overburdened with other duties than what his job duly calls for, and they should be properly compensated for their own job. They should also be encouraged to grow as librarians. 3) Education itself should be improved so that the library becomes the center of learning. 4) An administrative department should be created to oversee the school libraries, and legal measures should be enacted for better school libraries. 5) Financial su n.0, pport should be provided for a period of time in order to upgrade the school library to a certain level. Finally it is strongly felt that more detailed and inclusive studies in this field should be carried on and further experimental studies should be done.

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인공 사육 동물 모델 시스템을 이용한 n-3 지방산 결핍이 쥐의 뇌, 망막, 간의 지방산 조성에 미치는 영향 (Effect of n-3 Fatty Acid Deficiency on Fatty Acid Composition in Brain, Retina and Liver Using a Novel Artificial Rearing System)

  • 임선영
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.466-475
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    • 2005
  • 본 연구에서는 인공 사육 모델 시스템과 인공 쥐용 분유를 이용하여 출생 직후 12시간 이내에 엄마 쥐들로부터 신생 쥐를 분리하여 n-3 지방산 결핍분유와 n-3 지방산 적절분유로 3주 동안 사육한 후(이유기) 각각 장기들을 취하고 또한 성숙 쥐(15 wks)의 뇌, 망막, 간을 취하여 뇌 성장 발달 과정 동안 n-3지방산 결핍이 이들 장기들의 지방산조성 변화에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 이유기와 성숙기 쥐의 뇌 지방산 조성은 n-3 지방산 적절군과 대조군과 비교했을 때, n-3지방산 결핍군의 경우 n-6지방산의 함량은 높았으나 (p<0.05), 총 monounsaturated 지방산과 총 n-3 지방산의 함량은 낮았고(p<0.05), 총 saturated 지방산의 경우는 변화가 없었다. 기대했듯이 뇌 DHA의 경우 n-3 지방산 결핍군은 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 이유기 때 $50\%$, 성숙기에는 $70\%$까지 감소하였고 반면 n-6 계열인 DPAn-6의 함량은 상당히 증가하였음을 살펴볼 수가 있었다. 이유기의 망막의 총 saturated 지방산과 총 monounsaturated 지방산에는 식이군 사이에 변화가 없었고 22:4n-6, DPAn-6와 총 n-6 지방산의 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 증가하였으나(p<0.05), 22:5n-3, DHA와 총 n-3 지방산의 함량은 상당히 감소하였음을 관찰할 수가 있었다(p<0.05). 성숙 쥐 망막의 지방산조성의 경우 20:4n-6, 22:4n-6, 22:5n-6와 총 n-6 지방산의 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 증가하였으나(p<0.05), 22:5n-3, DHA와 총 n-3 지방산의 함량은 상당히 감소하였다(p<0.05). 특히 n-3 결핍군의 망막 DHA는 이유기 때 $57\%$ 감소에서 성숙기에 $63\%$까지 감소하였다. (p<0.05). 간의 경우, 이유기의 n-3 지방산 결핍군의 DHA는 $65\%$ 감소한 반면 간의 DPAn-6는 $59\%$ 증가하였다. 흥미로운 것은 이유기의 간 지방산 조성과는 대조적으로 성숙기의 n-3 지방산 결핍군의 18:2n-6, 20:3n-6, 20:4n-6와 22:4n-6 지방산 함량이 현저히 감소된 것과는 달리 DPAn-6의 함량이 n-3 지방산 적절군보다 $143\%$까지 증가되었음 관찰할 수 가 있었다(p<0.05). 이상의 장기들의 n-3지방산 결핍군은 이유기와 성숙기에서 DPAn-6/DHA비와 n-6/n-3비 또한 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 컸으나(p<0.05) DPAn-6와 DHA의 합에는 변화가 없었다. 따라서 뇌 성숙 발달 과정동안 n-3 지방산 결핍은 뇌의 DHA의 결핍을 초래하고 이러한 비정상적인 조건에서 DPAn-6의 증가를 유발하였으며 이러한 지방산 조성의 변화와 공간과 후각에 기초를 하는 기억 학습 능력 저하의 관련성에 대해서는 앞으로 연구가 진행되어져야 할 것으로 사료되어진다.

청지각 훈련과 병행한 감각통합치료가 발달지연 아동의 감각처리, 시 지각 발달, 주의집중에 미치는 영향: 개별실험연구 (The Effects of Sensory Integration Intervention Combined With Auditory Perception Training on Sensory Processing, Visual Perception and Attention of Children With Developmental Delay: Single-Subject Design)

  • 박미영;임영명;김희
    • 대한감각통합치료학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.66-79
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    • 2017
  • 목적 : 본 연구는 발달지연 아동에게 청지각 훈련과 병행한 감각통합 치료를 시행하여 감각처리, 시지각 발달, 주의집중에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 연구방법 : 발달지연 및 의심소견을 보이는 아동 만 4~7세 아동 3명을 대상으로 2016년 11월부터 2017년 1월 까지 총 9주간 청지각 훈련과 감각통합치료를 병행하여 실시하고 평가 하였다. 개별실험연구방법(single subject research design)중 ABA' 설계를 사용하였으며, 기초선 1기간(A) 4회, 치료 1기간(B)15회, 기초선2 기간(A')4회로 총 23회기를 적용하였다. 시지각 능력은 기초선 A와 A'기간에 Korean Developmental Test Visual Perception-2(K-DTVP-2)를 통하여 측정하였고 감각처리능력은 감각프로파일(Sensory Profile)로 평가하였다. 주의집중 행동의 유지시간은 기초선 기간에 중재가 없는 상태에서 측정하였으며 중재 기간에는 매 중재 후 10분간 마무리 활동시 소근육 과제를 제공하여 비디오로 촬영하였고 등간기록법(interval recording)의 전간기록법을 사용하여 30초 간격으로 주의집중 발생을 평가하였다. 결과 : 청지각 훈련과 감각통합치료를 실시하기 전보다 후에 시지각 기능과 감각처리의 점수의 수치상 향상은 있었고, 주의집중에서는 A아동에게서 통계적으로 유의한 차이가 있었으나 B, C 아동은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 결론 : 청지각 훈련을 병행한 감각통합 치료가 발달지연 아동의 시지각 기능과 주의집중에 긍정적인 영향을 미친다고 결론짓기에는 한계가 있다. 그러나 일부 발달지연 아동에게서 주의집중의 유의미한 증진이 있었고 점수의 향상이 있었다. 향후 발달지연 아동에게 연구기간, 표준데이터를 제시할 수 있는 평가도구를 적용한다면 명확한 결과가 나타날 수 있을 것이다. 또한 주의집중 유도와 학습을 준비하기 위한 치료방법으로 청지각 훈련의 연구가 추가적으로 시행되어야 한다.

4-10 Hz 빛과 소리자극 후 단기기억력 및 자율신경심장기능의 변화 - 예비연구 - (The Changes of Short-Term Memory and Autonomic Neurocardiac Function after 4-10Hz Sound and Light Stimulation - A Pilot Study -)

  • 이승환;김진환;박중규;이경욱;양대현;홍근영;채정호
    • 수면정신생리
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    • 제11권1호
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    • pp.29-36
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    • 2004
  • 목 적 : 본 연구는 $4{\sim}10\;Hz$의 빛과 소리자극이 인체의 단기기억력 및 긴장이완에 어떠한 영향을 주는지 관찰하기 위한 예비연구로 시행되었다. 방법:총 10명의 대상을 무작위로 동기화된 파형의 빛과 소리를 가한 처치군(R 군)과 동기화되지 않은 무작위 파형의 빛과 소리를 가한 허위군(P 군)으로 분류하고, 하루 15분씩 5일간 빛과 소리 자극을 가하였다. 단기기억력을 측정하기위한 척도, 불안 척도 그리고 자율신경심장 기능 검사 등을 시행하였다. 2일간 휴식 후 R군과 P군을 교차하여 5일간 같은 실험을 반복하였다. 결 과:R군에서 빛과 소리자극 1회 적용 후 단기기억력의 유의미한 향상이 관찰되었다. 자율신경심장기능 검사에서는 R군에서 유의미한 이완 효과가 관찰되었다. 결 론:이 연구 $4{\sim}10\;Hz$의 빛과 소리자극이 단기기억 및 긴장이완과 연관됨을 암시한다. 향후 실험대상수를 늘려 예비연구결과를 확인함이 필요하다.

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N-3 지방산 결핍이 혈청 및 신경조직의 지방산 조성에 미치는 영향 (Effect of n-3 fatty acid deficiency on fatty acid compositions of nervous system in rats reared by artificial method.)

  • 임선영
    • 생명과학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.634-640
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    • 2007
  • 인공사육시스템으로 사육된 n-3 지방산이 결핍된 군 및 n-3지방산이 적절히 함유된 군과 대조군으로 엄마쥐가 직접 수유하여 사육시킨 군의 혈장, 뇌 및 망막의 지방산 조성을 비교 검토한 결과, 혈장의 총 단일불포화지방산은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3지방산 적절군과 대조군에 비해 증가하였으나 총 n-3 지방산의 경우에는 n-3 지방산 결핍군에서 94%로 감소하였다. N-6 지방산 계얼 중에서 22:4n-6와 DPAn-6 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 유의적으로 증가하였으나 22:5n-3과 DHA의 함량은 94%로 감소하였다(P<0.05). 뇌의 지방산 조성의 경우, 총 포화지방산 함량에는 유의적 차이가 없었으나, n-3 지방산 결핍군과 비교했을 때 n-3 지방산 적절군과 대조군보다 총 n-3 지방산의 함량이 유의적으로 높았다(P<0.05). 뇌의 DHA 함량의 경우, n-3 지방산 결핍군은 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 그 함량이 58-61% 감소하였고 반면 n-6 계열인 DPAn-6의 함량은 상당히 증가하였음을 살펴 볼 수가 있었다(P<0.05). 망막의 총 포화지방산의 경우 n-3지방산 적절군에서 가장 낮은 수준을 나타내었고 총 단일불포화 지방산에서는 대조군에서의 함량이 가장 낮았다. 총 n-6 지방산과 그 중에서 22:4n-6와 DPAn-6의 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 유의적으로 증가하였으나 22:5n-3, DHA와 총 n-3 지방산의 함량은 상당히 감소하였음을 살펴 볼 수가 있었다(P<0.05). 이상의 결과로부터 뇌의 지방산 조성, 특히 감소된 DHA 함량과 증가된 DPAn-6 함량은 해마 신경조직의 신경돌기 성장과 뇌 기능에 악영향을 끼치므로 적절한 양의 DHA 함량의 유지가 뇌 기능 항상성에 필수적이라고 사료된다.례하여 증가하지 않았고 오히려 감소하는 경향이 나타났다. 4.본 연구에서는 용담댐 유역에 대한 BASINS/HSPF의 적용성을 검증하였으며, 현재 오염총량계산에 있어서 원단위방법에 의한 오염부하량산정의 개선필요성이 제기되고 있는 상황에서 BASINS/HSPF를 이용한 오염부하량 산정에 대한 적극적인 검토가 필요하다고 판단된다.반된다면, 수준별 수업의 효과가 극대화될 수 있다고 본다.수 있는 가능성을 포함하고 있었다. 또한 유입수량의 부족과 현재 수질개선을 위해 적용하고 있는 수중폭기시설등의 물리적인 영향도 직 ${\cdot}$ 간접적으로 작용하였을 것으로 추정되었다 따라서 향후 이에 대한 중장기적인 모니터링이 필요하였고 유역과 저수지의 통합적인 수질관리계획 이 요구되었다.group으로, 용존산소량, 전기전도도, pH, 인산염이 정점 3, 4, 5에서 같은 group으로 묶였다.유의적인 CAT 활성 증가효과가 나타났고, 간조직의 시토졸 1획분에서는 대조군 대비 15${\sim}$27%의 CAT 활성 증가효과가 인정되었다. 이상의 결과에서 목초액의 장기간 투여는 간조직 중의 활성산소의 억제효과뿐만 아니라 방어시스템으로서 활성산소 제거효소의 역할도 충실히 수행하여 노화를 효과적으로 예방하고 억제할 수 있을 것으로 기대된다.\sim502^{\circ}C)$의 온도범위(溫度範圍)에서 분해(分解)되며 공기중(空氣中)에서는 $750\sim935^{\circ}F$ 범위(範圍)에서 분해(分解)한다.첫째, 무엇보다 아동이 성장기임을 고려하여 지속적인 모니터링과 함께 아동들의 식이, 운동습관 및 비만과 관련된 행동의 변화가 생활 가운데 근본적으로 일어날 수 있어야 한다. 둘째, 체중 조절 프로그램은 식이 및 운동 지도와 아울러 긍정적 강화(positive reinforcement)

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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시계열 자료의 예측을 위한 자료 기반 신경망 모델에 관한 연구: 한강대교 수위예측 적용 (A Study on the Data Driven Neural Network Model for the Prediction of Time Series Data: Application of Water Surface Elevation Forecasting in Hangang River Bridge)

  • 유형주;이승오;최서혜;박문형
    • 한국방재안전학회논문집
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    • 제12권2호
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    • pp.73-82
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    • 2019
  • 최근 이상기후로 인한 집중호우에 따른 하천변 사회기반시설의 침수피해가 증가하고 있으며, 침수 가능성 여부에 대한 신속한 예 경보가 필요한 실정이다. 일반적인 홍수 예 경보는 하천수위를 이용하고 있으며, 수치모형을 이용하여 하천수위를 예측하는 연구가 대부분이었다. 그러나 수치모형을 이용한 하천수위 예측은 결과가 정확한 반면 수치모의 시간이 오래 소요된다는 한계점이 있어 최근에는 인공신경망 등을 적용한 자료기반의 수위예측 모형이 많이 이용되고 있다. 하지만 기존의 인공신경망을 활용한 수위예측 연구는 시간적 매개변수를 고려하지 못하였다는 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 시간적 매개변수(Time delay= 2시간)를 고려한 NARX 신경망 모형을 사용하여 한강대교의 수위를 예측하였다. 또한 NARX 모형의 적합성을 판단하기 위하여 인공신경망(ANN) 모형과, 순환신경망(RNN)모형의 결과와 비교하였다. 2009년에서 2018년까지 10년간의 수문자료를 이용하여 70%를 학습시키고 검정과 평가에 15%를 사용하여 2018년의 한강대교 3시간 후 수위를 예측한 결과 평균제곱근오차(RMSE)의 경우 ANN, RNN, NARX model이 각각 0.20 m, 0.11 m, 0.09 m, 평균절대오차(MAE)의 경우, 각각 0.12 m, 0.06 m, 0.05 m, 첨두수위 오차(Peak Error)는 각각 1.56 m, 0.55 m, 0.10 m로 나타났다. 연구 대상지역에 대한 시간적 매개변수를 고려한 예측 결과의 오차분석을 통하여 NARX 신경망 모형을 사용하는 것이 수위예측 모형 구축이 가장 적합한 것으로 나타났다. 이는 NARX 신경망 모형이 과거의 입력자료를 고려함으로써 시계열 자료의 변동 추세도 학습 할 수 있으며, 또한 모형 내 활성함수를 쌍곡선탄젠트(Hyperbolic tangent) 및 Rectified Linear Unit(ReLU) 함수를 사용하여 고수위 예측 시에도 정확한 예측 값을 도출할 수 있기 때문이다. 그러나 NARX 신경망 모형은 시퀀스 길이가 길어짐에 따라 기울기 소실문제(Vanishing gradient)가 발생하는 한계점이 있어 향후에는 이를 보완한 LSTM(Long Short Term Model)모형을 이용하여 수위예측의 정확도를 검토하고자 한다.