본 논문에서는 진화 알고리즘을 이용하여 U형 슬롯을 갖는 433 MHz, 912 MHz 및 2.45 GHz의 삼중 대역 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)를 설계할 수 있는 프로그램 구현에 대해 다룬다. 일반적으로 U형 슬롯의 넓이와 길이에 따라 개구형 공진 주파수를 결정할 수 있으나, 두 개의 U형 슬롯의 영향으로 공진 주파수가 변화하기 때문에 진화 알고리즘을 이용한 최적 설계 프로그램을 통하여 최적의 U형 슬롯의 넓이와 길이를 구하였다. 변이와 재생산의 반복 과정을 통해 설계 목표에 적합한 설계 변수 값을 찾는 진화 알고리즘을 자동화하기 위하여 상용 전자장 해석 프로그램과 최적 설계 프로그램간의 연동 인터페이스를 구축하였다. 구현한 최적 설계 프로그램을 통한 삼중 대역 PIFA 시뮬레이션 결과는 430 MHz, 910.5 MHz 및 2.458 GHz의 공진 주파수를 갖는다.
본 논문은 최적화 방법인 유전자 알고리즘을 이용하여 진화 컴퓨팅 기반 RBF 신경회로망을 이용한 새로운 비선형 시스템 설계 방법을 제안한다. 비선형 시스템 설계시 문제점으로는 복잡성과 불확실성을 들수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서 지능형 모델을 사용하게 되었다. 본 논문에서는 일반적인 신경회로망보다 성능이 뛰어난 RBF 신경회로망을 사용하여 비선형 시스템을 모델링 한다. HCM 클러스터링을 이용하여 유사한 특성을 가진 비선형 데이터를 분류하여 입력으로 사용한다. 제안한 진화 컴퓨팅 기반 RBF 신경회로망을 이용한 모델의 적용 및 유용성을 비교 평가하기 위하여 비선형 학습 데이터와 테스트 데이터를 이용하여 그 우수성을 보인다.
이 논문은 포스트 게놈 시대에 합성생물학 연구자들과 트랜스휴머니스트들의 자연관과 진화개념을 비교분석하는 것을 목적으로 하고 있다. 2000년대 새롭게 등장한 합성생물학은 "합리적 설계"와 "방향적 진화"라는 두 가지 핵심적인 개념을 통해 생명 시스템을 디자인하는 것을 가능케 했다. 인간이 생명체를 설계해 만들어내고 진화과정을 가속화시킬 뿐만 아니라 특정 방향으로 유도한다는 점에서, 자연적인 것과 인공적인 것 사이의 경계가 무너지는 것 아닌가 하는 우려가 제기되었다. 이렇게 합성생물학으로 재구성된 자연을 어떻게 받아들여야 할 것인가? 진화의 속도와 방향에 영향을 주는 연구를 어떻게 정당화할 수 있는가? 합성생물학과 트랜스휴머니즘은 어떤 지적 자산을 공유하고 있나? 과학기술의 상업화와 같은 사회경제적 요소가 분야의 흐름에 영향을 주지는 않은지? 자연의 도덕적 권위는 사라졌는가? 본 논문은 합성생물학을 선도하고 있는 세 명의 과학자와 최근 대표적 트랜스휴머니스트로 떠오르고 있는 옥스퍼드 대학의 철학자들을 관점을 소개하고 비교분석하여 이 질문들에 답하려고 한다.
본 논문에서는 설계 하중에 지배되는 구조물에 있어서, 입력 파라미터들의 불확실성을 표준편차와 패턴의 변동, 두 차원에서 접근, 처리할 수 있는 방안을 제시하기 위해서 구조물에 입력으로 작용하는 하중 패턴의 결정과 구조물의 형상의 진화를 동시에 고려할 수 있는 Co-Evolutionary Structural Design framework라 명명한 새로운 구조 설계 방식을 개발하였다. 공학자의 직관과 경험 의존적인 하중을 대상으로 최적화된 구조물은, 성능에 완벽한 안전을 보장해 줄 수 없으며, 이에 관한 문제를 해결하기 위해서 주어진 상황 속에서 다양한 하중이 작용하더라도 안전할 수 있는 구조물의 설계 방식에 관해서 설명한다. 본 프레임워크는 연성을 가지는 두 Disciplinary Modules, 즉 구조 형상설계와 하중설계로 이루어지며 하중에 관한 DB로 연결되어 순차적인 MDO 설계과정을 거치게 된다. 두 Discipline은 설계과정을 거치면서 상호 견제의 틀 속에서 진화하며 기존 방식과 달리 극한 하중 패턴을 스스로 찾아서 설계 반영하는 특징을 가진다. 본 접근 방식의 유용성을 평가하기 위해서 10-bar truss 구조물과 Jacket-Type 구조물로 테스트해 보았다.
최근 양자컴퓨터의 개발과 더불어 양자역학의 특성을 응용한 양자기반 탐색기법의 개발과 공학 문제에의 적용은 매우 흥미로운 연구주제 중 하나로 부각되고 있다. 이 알고리즘은 기본적으로 0과 1이 중첩되어진 양자비트를 이용하여 정보가 저장되고, 양자게이트 연산을 통해 해에 접근하게 된다. 이 과정에서 알고리즘은 탐사와 개척 두 가지 탐색 특성간의 균형이 자연스럽게 유지되며, 진화정보가 계속 누적된다는 장점으로 기존의 탐색법과 차별되어 새로운 알고리즘으로 평가되었다. 본 연구에서는 이와 같은 양자기반 진화알고리즘을 평면 트러스의 구조최적화에 적용하여 최소중량설계 기법을 제안하였다. 최적화 수리모형에서 비용함수는 최소중량이며, 제약함수는 변위와 응력에 관한 함수로 구성하였다. 진화정보의 누적과 수렴 과정을 알아보기 위해서 10부재 평면 트러스와 17부재 평면트러스 예제를 수치예제로 채택하여 결과를 분석하였다. 수치예제의 구조최적설계 결과에서 볼 때, 기존의 고전적 탐색기법의 연구결과와 비교해서 더 나은 최소중량 설계의 결과를 얻을 수 있었으며, 진화정보의 누적된 결과로 해의 정밀도를 관찰할 수 있었다. 또한 누적된 진화정보인 양자비트의 확률적 표현은 종료시점을 쉽게 판단할 수 있다.
전기기기 최적 설계에 있어서 결정론적 최적화 방법은 국부해를 빠른 속도로 찾을 수 있지만 최적값에 대한 보장이 어려우므로 비결정론적 방법인 진화전략 알고리즘을 많이 사용한다. 전기기기 최적화에 쓰이는 많은 확률적 알고리즘 중에서 진화 전략 알고리즘은 시뮬레이티드 어닐링과 유전 알고리즘을 결합한 방법으로, 전체 최적점 탐색이 가능할 뿐만 아니라 알고리즘이 비교적 간단하면서도 빠른 수렴 특성을 갖고 있다. 그리고, 종류 또한 다양하다. 진화 전략 알고리즘 중에서 중요한 것은 수렴속도와 성공률에 기여하는 파라미터들을 잘 선정하는 것이다. 본 논문에서는, 진화 전략 알고리즘의 중요한 인자인 자식 세대의 개수인 ${\lambda}$값과 ${\alpha}$값을 변화시켜 가면서 변수 개수에 따른 최적화된 조합을 제시한다. 본 논문의 결과는 전기기기 최적 설계에 응용하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
각각의 통신서비스에 맞도록 설계된 다양한 통신망에서 가시화, 지능화, 개인화 되는 미래 통신서비스를 수용하고, 통신망 자원을 효율적으로 사용하여 보다 다양하고 보다 높은 질의 통신서비스를 보다 낮은 가격으로, 보다 신속하게, 보다 많은 사람들에게 제공하기 위하여는 통합통신망(BHSDN)으로 진화가 이루어져야 하며, 이러한 과정에 있어서 투자에 대한 이익 환수를 위한 경제적인 방안이 요구된다. 우리나라에서의 광대역 통신서비스 제공을 위한 진화 전략 및 방안을 수립하기 위해서는 먼저 최고의 통신선진국인 미국 및 우리나라와 유사성이 많은 일본에서의 광대역 통신서비스 제공을 위한 진화방안을 분석하는 것이 필요하다고 본다. 이를 위해 본 고에서는 미국과 일본의 통신 현황과 광대역 통신서비스로의 진화 방안, 광대역 통신망으로의 진화 방안에 대해서 분석하였다.
본 연구에서는 다설계 변수와 다제약 조건으로 구성된 단면, 형상 및 위상을 동시에 고려하는 구조물의 이산화 최적설계문제를 유전자알고리즘을 이용하여 체계화하였다. 본 연구에서는 유전자알고리즘의 적용방법을 초기화절차, 진화적 절차 그리고 유전적 절차로 구성하였다. 초기화절차에서는 한 세대의 개체 수만큼 염색체를 생성하고 진화적 절차는 구조해석의 결과를 분석하여 적합도를 계산하였다. 그리고 유전적 절차는 번식과 교배 및 돌연변이를 통하여 다음세대의 유전자를 생성하게된다. 이렇게 진화적 절차와 유전적 절차를 반복 수행하여 최적 해를 탐색한다. 본 연구에서는 설계자가 궁극적 목표로 하는 구조물의 응력 해석과 단면, 형상 및 위상최적설계를 동시에 수행할 수 있는 이산화 최적설계프로그램을 개발하고, 설계 예를 들어 비교 고찰하였다.
압전현상을 응용하여 설계, 제작되는 기존의 초음파 모터는 기계적인 구조가 단순하여 설계가 비교적 용이한 장점을 갖추고 있는 반면, 그 해석에 있어서는 전통적일 수치해석적인 방법을 사용하고 trial-and-error에만 의존하는 설계 방식으로 인하여 과학적으로 최적화된 설계가 이루어지지 않음으로써 초음파 모터의 효과적인 설계가 이루어지지 않는 문제점이 존재 하였다. 따라서 본 연구에서는 3차원 유한요소법과 확률론적 최적화 기법인 진화전략 알고리즘을 이용하여 초음파 모터의 설계에 대한 최적화 기법을 제시하고 제시된 최적화 기법을 이용하여 소형 초음파 모터 중 Micro-Positioning Actuator(MPA)의 설계 및 해석을 수행하여 그 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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