연속개체는 크기가 크며, 확산하는 특징이 있다. 따라서 연속개체 탐지에서는 소스가 매우 많이 발생하며, 계속해서 새로운 소스가 발생하는 점을 고려해야 한다. 기존 연속개체 탐지 연구들은 탐지 정보를 고정된 싱크로 전달하는 상황만을 고려하고, 많은 소스로부터 발생하는 통신비용을 줄이기 위해 노력했다. 본 논문에서는 연속개체 탐지에서 효율적으로 이동싱크를 지원하는 방안을 제안한다. 이동싱크가 데이터를 받기 위해서는 소스에게 자신의 현재 위치를 알려야 한다. 기존 이동싱크 지원 방안들은 개별개체를 대상으로 했다. 이를 연속개체 탐지에 그대로 적용하면 연속개체의 수많은 소스들에게 개별적으로 현재 위치를 알려야 하며, 이는 심각한 에너지 낭비를 초래한다. 제안방안은 연속개체의 소스들의 지역성을 이용하여 이동싱크의 현재위치를 연속개체의 소스들에게 효율적으로 전달한다. 실험 결과는 제안방안이 기존 방안에 비해 이동싱크의 위치갱신을 수행할 때 더 적은 에너지를 소모함을 보인다.
본 연구는 2005년 9월부터 2007년 10월까지 3년간 봄과 가을에 전남 홍도를 통과하는 벌매(Pernis ptilorhynchus)의 이동 규모를 조사함으로써, 기상에 따른 이동의 영향을 분석하고, 벌매의 이동생태에 대한 특성을 파악하기 위하여 실시되었다. 홍도에서 기록되어진 벌매의 개체수를 살펴보면 2005년 702개체, 2006년 404개체, 2007년 659개체로 나타났고, 이중 봄철에 관찰된 개체수는 2006년 2개체, 2007년 8개체에 불과하여 홍도는 벌매의 가을철 이동경로 상에 존재하는 것으로 나타났다. 또한 9월 20일에서 10월 5일 사이에 많은 이동이 확인되었다. 벌매는 2007년 가을 시간대별로 조사된 538개체의 벌매 중에서는216개체(40.1%)가오전 7시에서 8시 사이에 이동을 하는 것으로 나타났다. 이동시 풍향 선호도는 이동 방향의 오른쪽 뒤쪽에서 불어오는 북서풍을 선호하는 것으로 나타났으며, 풍속이 5m/s 미만일 때 벌매의 이동이 더 활발하였지만, 5m/s 이상의 강한 바람일 경우에는 이동의 수가 감소하였다. 따라서 풍속과 풍향은 벌매의 이동에 있어서 중요한 영향을 주는 요소라고 판단된다. 한반도의 벌매 이동경로를 파악하기 위해서는 각 지역별로 지속적인 이동 개체군의 규모 파악이 선행되어야 할 것이며, 특히 자료 부족으로 인하여 국내 가을철 이동 집단의 이동경로를 예측하기 어렵기 때문에 향후 국내 위성추적을 통한 이동경로 연구가 병행되어야 할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 외판원 문제를 분산 시스템 환경에서, 다중 에이전트를 이용해 수법시간을 단축시키고, 더욱 우수한 근접해를 구할 수 있는 분산 유전 알고리즘을 개발하였다. 다중 후보해를 이용한 분산 유전 알고리즘을 수행할 때, 고려해야 할 중요한 요소는 후보해들 간의 개체들을 어떤 노드의 후보해 개체와 교환할 것인가와 어떤 개체들을 선택해서, 얼마만큼의 개체를 이동시킨 것인가가 중요하게 고려독어야 한다. 따라서 본 논문에서는 교환해야 할 개체의 크기를 동적으로 윈도우 크기를 변경하면서 교환하는 방법을 개발하였고, 교환할 개체들의 위치를 결정하는 새로운 유전 이동 정책 2가지 방법을 개발하고 실험하였다.
환경부지정 멸종위기 II급 종인 금개구리 (Rana plancyi chosenica)의 번식생태를 연구하기 위하여 충북 청원군 장내면에 위치하는 묵논형 습지에 있는 금개구리 개체군을 2007년 4월부터 2008년 11월까지 총 207일에 걸쳐서, 모음담장과 주머니함정을 설치하여 모니터링을 실시하였다. 금개구리들은 봄철 4월 20일부터 6월 13일 사이에 번식지로 이동하였으며, 가을철 동면지 이동은 9월 21일부터 11월 16일 사이에 일어났다. 서식지 내 외로의 이동은 2007년과 가을 이동과 2008년 봄 이동 시 공히 강수와 높은 양의 상관을 보였지만, 기온, 수온, 상대 습도와는 유의미한 상관관계를 보이지 않았다. 금개구리들은 이동 시 주로 논의 언덕이나 묵논과 연결된 이동경로를 다른 경로보다 선호하여 사용하는 것으로 나타났다. 번식지 내 외로의 이동순서와 개체의 신체 요소와는 2007년 봄에는 번식지 내 외로의 이동순서와 개체의 몸길이(snout-vent length)와 양의 상관을 보였으며, 이동순서와 몸무게와는 2008년 봄을 제외한 모든 경우에 양의 상관을 보여, 작은 개체들이 먼저 출현하고 먼저 동면지로 이주하는 경향을 보였다. 금개구리 암컷은 수컷에 비하여 유의미하게 큰 것으로 확인되었으며, 가을철 동면지 이주 시 20mm SVL 크기 이하의 작은 개체들의 수가 2007년, 2008년 공히 소폭 증가하여, 개체군 내에 성공적인 번식이 일어나고 있음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 금개구리 야외 개체군을 보존하는 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
어류는 수체 내에 서식하기 때문에 시각적으로 행동이나 이동을 연구하는 데에는 어려움이 있다. 원격측정방식 중 하나인 수중음향측정 방식(acoustic telemetry)은 수생 생물 특히, 어류에 효과적으로 적용되는 방식으로 이동경로 및 거리, 패턴의 분석에 효과적이다. 본 연구에서는 국내에 서식하는 잉어과 어류인 눈불개를 대상으로 하여 수중음향측정방식을 적용, 서식처범위(home range)와 이동패턴에 대한 모니터링을 시행하였다. 연구는 금강 하구둑부터 백제보까지의 약 70 km 구간을 대상으로 총 9 개체의 눈불개를 하구둑(Sc1-3)과 백제보(Sc4-9)에서 각각 방류하여 모니터링을 진행하였다. 하구둑에서 방류한 개체들은 방류지점으로부터 12.7 km 상류지점까지를 서식처 범위로 하여 이동하는 패턴을 나타냈고, 백제보에서 방류한 개체들은 가장 하류까지 이동한 Sc6 (방류지점에서 직선거리로 53.4 km 하류까지 이동)을 제외하고 대부분 방류지점에서 7.2 km 하류 지역을 서식처 범위로 이용하고 있었다. 상대적으로 크기가 작은 Sc7, 8, 9 개체는 큰 이동을 보이지 않았다. 눈불개의 총 이동거리는 개체의 체장의 크기와 관련이 있는 것으로 나타났고($r_s$=0.715, p=0.03), 또한 이동 개체와 이동하지 않은 개체 비교 시 이동 개체들의 체장이 통계적으로 유의하게 큰 것으로 확인되었다(Mann-Whitney U test, p=0.024). 따라서 눈불개의 이동 범위는 크기와 관련이 있고, 체장이 커질수록 총 이동거리가 늘어나는 것으로 나타났다. 비록 모니터링 개체수가 많지 않았지만 대상종의 이동과 관련된 의미 있는 자료들의 수집이 가능하였으며, 연구방식이 전반적으로 국내의 다양한 어류에 안정적으로 적용이 가능하기 때문에 향후 어류의 이동을 모니터링을 하는데 있어서 활용가치가 높을 것으로 판단되었다.
오늘날 산업용 무선 센서 망 환경에서 화재나 유독가스와 같은 연속 개체 탐지는 위험성과 대규모 피해로 인해 중요한 문제로 다뤄지고 있다. 연속 개체는 한 지점에서 발생하여 점차 넒은 범위로 확산되는 특징을 가지기 때문에 자원 제약적인 무선 센서 망 환경에서 연속 개체를 탐지한 다수의 센서 노드가 고정 싱크에게 데이터를 전송하게 되면 막대한 통신 오버헤드가 발생하게 된다. 따라서 기존 연구에서는 실시간으로 확장되는 연속 개체를 정확하게 탐지하고, 다량의 센싱 데이터를 에너지 효율적인 방식으로 전송하는 데에 중점을 두었다. 그러나 최근 들어 화재 진압과 같은 실시간 대응이 필요한 응용분야를 위해 연속 개체 탐지에 이동 싱크 도입이 필요하다는 의견이 나타나고 있다. 이러한 경우, 이동 싱크의 위치 갱신을 위해 다수의 소스와 이동 싱크 간 통신이 빈번하게 일어남으로써 무선 센서망의 에너지 소모가 급격하게 증가하는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 무선 센서 망을 이용한 연속 개체 탐지에서 이동 싱크를 지원하기 위한 발원점 중심의 통신 방안을 제안한다. 실험결과는 제안 방안이 기존 방안에 비해 이동 싱크의 위치정보 갱신 및 센싱 데이터 보고에 더 적은 에너지를 소모함을 보인다.
Q-학습은 최근에 연구되는 강화학습으로서 환경에 대한 정의가 필요 없어 자율이동로봇의 행동학습에 적합한 방법이다. 그러나 다개체 시스템의 학습처럼 환경이 복잡해짐에 따라 개체의 입출력 변수는 늘어나게 되고 Q함수의 계산량은 기하급수적으로 증가하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 다개체 시스템의 Q-학습에 적합한 연속적인 Q-학습 알고리즘을 제안하였다. 연속적인 Q-학습 알고리즘은 개체가 가질 수 있는 모든 상태-행동 쌍을 하나의 Q함수에 표현하는 방법으로서 계산량 및 복잡성을 줄임으로써 동적으로 변하는 환경에 능동적으로 대처하도록 하였다. 제안한 연속적인 Q-학습 알고리즘을 벽으로 막힌 공간에서 두 포식자와 한 먹이로 구성되는 먹이-포식자 문제에 적용하여 먹이개체의 효율적인 회피능력을 검증하였다.
전형적인 무선 센서망은 센서들과 싱크로 구성된다. 그리고 사용자는 싱크로부터 원하는 정보를 요구 혹은 획득한다. 그 개체들은 무선 센서 망에서 이동성 환경을 각각 독립적으로 제공할 수 있다. 그에 비해, 기존 연구들은 센서 노드, 싱크, 그리고 이벤트 이동성만을 고려한다. 그러나, 또 하나의 이동성을 제공하는 가능한 개체로서 정보 요구자(사용자)가 있다. 정보 요구자 노드는 센서 망 내부에서 이동하면서 싱크에게 원하는 정보를 요구할 수 있다. 본 논문은 기존에 제안된 이동성 모델들을 분석하고, 새로운 이동성 모델인 정보 요구자 이동성 모델을 제안한다.
개별적으로 이동하는 노드들과 그룹으로 이동하는 노드들로 함께 구성된 애드 혹 네트워크에서 멀티케스트 어플리케이션을 수행하는 노드들은 비슷한 이동 특성을 갖는 그룹에 속하는 경우가 많다. 그룹 이동성은 확장성을 향상시키고, 프로토콜 오버헤드를 줄이는 좋은 방법 중 하나이다. 본 논문에서는 이질적 그룹 이동성을 갖는 네트워크에서 동일한 그룹 이동성을 갖는 노드들을 다중 인터페이스의 단일 개체로 간주하여 멀티캐스트 트리를 구성하는 멀티캐스트 구조를 제안한다. 논리적 협업 개제 기반 멀티캐스트 구조의 적용은 비계층적 멀티캐스트 구조를 유지하면서 계층적 멀티캐스트 구조로부터 얻을 수 있는 확장성, 멀티캐스트 트리 단순화, 프로토콜 오버헤드 감소 등을 수용하며, 임의의 노드가 입출력 인터페이스 역할을 함으로서 데이터 포워딩 부하를 여러 노드로 분산시켜 전력 소비의 집중현상을 막을 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 다중 인터페이스를 갖는 논리적 협업 개체 기반의 멀티캐스트 프로토콜이 효율적인 데이터 전송과 프로토콜의 확장성을 제공하는 것을 볼 수 있다.
본 논문에서는 성능향상을 위하여 개체속력 개념을 적용한 박테리아 협동 최적화 방법을 제안한다. 기존의 박테리아 협동 최적화 방법에서는 개체별로 속력이 일정해 모든 개체가 같은 시간에 똑 같은 거리를 움직인다. 이러한 방법은 개체의 적합도가 좋은 개체나 나쁜 개체가 같은 속력으로 움직임으로서 효과적으로 최적 해를 찾아가지 못하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 개선하고자 개체의 적합도를 이용하여 개체별 등급을 매기고 등급에 따라서 한 번에 이동할 수 있는 거리를 다르게 하는 속력 개념을 적용하였다. 즉 적합도가 낮은 개체는 적합도가 높은 영역으로 빨리 이동하기위하여 속력을 높이고 적합도가 높은 개체는 주변에 최적 해가 있을 가능성이 있으므로 속력을 낮게 유지하였다. 4개의 함수 최적화 문제에 적용해본 결과 속력개념을 적용하지 않은 방법에 대하여 상당한 성능향상이 있음을 보았다. 특히 성능향상을 위하여 기존에 도입했던 등급별 교체방법보다도 더 좋은 성능을 보였다. 이는 박테리아 협동 최적화의 성능을 향상시키기 위한 방법으로 속력개념을 적용하는 것이 매우 유용함을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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