본 논문에서는 자율수중운동체(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)의 실시간 충돌회피에 적용되는 휴리스틱 탐색기법에 적합한 퍼지조건연산자와 알파절단(aleph-cut)의 선택에 관해 논한다. 퍼지조건연산자와 알파절단은 두 퍼지관계에서 새로운 퍼지관계를 생성시키는 퍼지삼각논리곱의 연산에 적용되는데 이것은 휴리스틱탐색기법의 이론적 기반이 된다. 본 논문은 평가함수를 이용한 새로운 휴리스틱탐색기법을 설계하고, 이에 가장 적합한 퍼지조건연산자와 알파절단을 제안한다. 제안된 퍼지조건연산자와 알파절단의 검증을 위해 경로경비와 합리적인 경로를 생성하는 알파절단의 개수 관점에서 모든 경우의 퍼지조건연산자와 알파절단에 대해 시뮬레이션 한다. .
최근, 온라인 소셜 네트워크 서비스의 사용자가 크게 늘어나면서 온라인 사용자들의 특성을 연구하기위한 방안으로 소셜 네트워크 분석이 주목받고 있다. 그러나 대부분의 소셜 네트워크 분석 방법은 두 노드 사이의 최단경로를 계산해야하므로 계산 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 본 논문에서는 휴리스틱 탐색방법의 하나인 최상우선 탐색 방법을 온라인 소셜 네트워크에 적합하도록 수정한 최단경로 탐색 방법을 제안한다. 제안한 방법은 그래프에서 아크의 개수를 평가 값으로 사용하는 휴리스틱 함수를 사용하며 탐색의 효율성을 위하여 경사트리를 제거한 후 경로를 탐색한다. 그리고 검증을 위하여 약 16만 사용자로 구성된 실제 온라인 소셜 네트워크를 수집하여 너비우선 탐색 방법과 비교 실험을 하였다. 실험 결과, 본 논문에서 제안한 방법이 너비우선 탐색 방법에 비해 정확도는 80% 정도로 다소 떨어지지만 계산 속도가 약 7.4배 향상됨을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 소셜 네트워크 분석의 시간을 향상시켜 여러 분야에서 사회 현상 및 동향을 다양하게 분석하는데 유용하다.
외판원 문제(Traveling Salesman Problem)는 주어진 n개의 도시들과 그 도시들간의 거리 비용이 주어졌을 매, 처음 출발도시에서부터 정확히 한 도시는 한 번씩만 방문하여 다시 출발도시로 돌아오면서 방문한 도시들을 연결하는 최소의 비용이 드는 경로를 찾는 문제로 최적해(optimal value)를 구하는 것은 전형적인 NP-완전 문제중의 하나이다[2,4,5, 8]. 따라서 이들의 수행시간을 줄이고자 하는 연구가 많이 진행된다. 본 논문에서는 외판원 문제의 최적의 해를 구하는데. 휴리스틱 알고리즘인 최근접 휴리스틱을 이용한다. 물론 수행 시간을 줄이고자 최적화 문제에서 좋은 성능을 보이는 유전 알고리즘 (Genetic Algorithm)으로 얻은 근사해(near optimal)를 초기 분기 함수로 사용하고, 근거리 통신망(Local Area Network)에 기반한 분산 처리 환경에서 여러 프로세서에 분산시켜 병렬성을 살린다.
무인항공기를 비롯한 다수의 이동로봇은 제한된 연료로 임무를 수행하므로 장시간 운용시 효율을 극대화 하기위해 에너지를 고려한 경로계획이 요구된다. 본 연구에서는 3차원 환경에서 쿼드콥터 무인항공기 비행에 따른 소모 에너지를 근사화하여 기존 D⁎ Lite 알고리즘의 비용함수에 적용하였다. 산업현장과 유사한 3차원 환경에서 시뮬레이션을 수행한 결과 에너지를 비용함수로 하고 휴리스틱 계산을 3 단순화 하였을 때 경로 생성 효율이 높았으며, 최단경로와 약 3.2% 이내의 차이를 갖는 경로를 최대 19.3배 빠르게 도출했다.
본 논문에서는 실내 위치 인식 및 네트워크 성능 향상을 고려한 무선 랜 토폴로지의 구성 방안을 제안하였다. 먼저 위치 인식 및 네트워크 성능 향상을 고려하여 최적화된 무선 랜 토폴로지를 생성하는데 사용되는 4개의 목적 함수들을 설계하였다. 그리고 주어진 목적 함수로부터 근사 최적해를 생성하는 시뮬레이티드 어닐링과 타부 탐색 및 유전자 알고리즘 기반 메타 휴리스틱 알고리즘을 구현하였다. 마지막으로, 목적 함수와 메타 휴리스틱 알고리즘을 사용하여 제안한 무선 랜 토폴로지의 구성 방안에 대한 성능 분석을 수행하였다.
한국지능정보시스템학회 1999년도 추계학술대회-지능형 정보기술과 미래조직 Information Technology and Future Organization
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pp.151-157
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1999
선석계획 및 크레인 일정계획은 컨테이너 터미널에서 입항하는 선박들의 빈번한 변동상황에 능동적으로 대처하고 유연하면서도 신속한 의사결정이 가능하도록 여러 명의 전문가가 장기적인 계획을 바탕으로 지속적으로 수정 보완해 나가는 방법으로 이루어지고 있다. 본 논문에서는 선사 및 컨테이너 터미널에서 수시로 변경되는 다양한 요구조건을 수용하는 최적의 선석 및 크레인 일정계획 수립을 위하여 제약만족기법과 휴리스틱 교정(Heuristic Repair)기법을 이용하였다. 선석계획 및 크레인 일정 계획문제는 기본적으로 제약조건 만족문제로 정형화할 수 있지만 선박의 접안위치를 결정하는 문제는 목적함수를 가지는 최적화문제이다. 따라서 이 문제는 제약조건 만족문제와 최적화문제가 혼합된 문제(CSOP, Constraint Satisfaction and Optimization Problem)로 볼 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 각 선박의 최적 전압위치를 찾고 최우선 순위 선박의 최적 접안위치로부터 주어진 모든 제약조건을 만족하는 해를 찾는 탐색기법을 활용했고 휴리스틱 교정기법을 사용해서 제약만족기법에서 찾은 해를 교정했다. 우선순위가 가장 높은 선박부터 탐색을 하기 위해 Variable Ordering 기법을 사용했고 그 선박의 최적 접안위치부터 탐색을 해 나가는 Value Ordering 기법을 사용하였다. 실제 부산 신선대 컨테이너 터미널의 선석계획자료를 사용해서 실험을 하였다.
병렬 컴퓨팅에 있어 NP-complete 문제인 태스크 할당문제에 대한 두 가지 휴리스틱 알고리즘을 제시한다. 할당문제는 분산 메모리 멀티컴퓨터의 멀티 프로세싱 노드에 다중통신 태스크들을 최적의 매핑을 찾는 것이다. 태스크들을 목표 시스템 구조의 노드들에 매핑시키는 목적은 해법 품질에 손상 없이 병렬 실행시간을 최소화하기 위함이다. 많은 휴리스틱 기법들이 만족한 매핑을 얻기 위해 채택되어 왔다. 본 논문에서 제시되는 휴리스틱 기법은 유전자 알고리즘(GA)과 시뮬레이티드 어닐링(SA) 기법에 기반을 둔다. 매핑 설정을 위한 총 계산 비용으로 목적함수를 수식화하고 휴리스틱 알고리즘들의 성능을 평가한다. 랜덤, 그리디, 유전자, 어닐링 알고리즘들을 사용하여 얻은 해법의 품질과 시간을 비교한다. 할당 알고리즘 시뮬레이션 연구를 통한 실험적 결과를 보여준다.
본 연구는 시간 제약조건을 가지는 차량 경로 탐색과 스케줄링 문제(VRSPTW, the Vehicle Routing and Scheduling Problem with Time Window)를 해결하기 위하여, 기회시간(Opportunity time)을 반영한 하이브리드 휴리스틱을 제안하였다. 기회시간은 각 고객 노드에서 요구하는 하역 서비스를 수행 한 뒤에도 남아 있는 여유시간이다. 제안된 휴리스틱은 기회시간에 대한 제약조건을 추가하고, 기회시간을 고려한 비용 평가함수를 삽입 전략에 적용함으로써 초기 해를 구하였다. 또한 고객 노드 교환에 의한 타부 탐색 전략에도 기회시간을 반영함으로써 해를 개선 시켰다. 마지막으로 지리적, 시간적, 용량적으로 다양한 데이터 유형들에 대하여 각각 효과적으로 최적 해를 구할 수 있는 초기 경로 생성 전략들을 소개하고 비교하였다. 본 연구의 실험에서는 제안된 휴리스틱이 Solomon I1 휴리스틱 보다 효율적으로 최근사 해를 얻을 수 있음을 보였다.
A* 알고리즘은 잘 알려진 길찾기 알고리즘이다. 그러나 장애물 정보를 이용하지 않을 경우에는 장애물을 만날 때 까지 탐색을 진행하여 장애물과 충돌하거나 늪(swamp)에 들어갈 수 있다. 본 논문에서는 장애물을 회피하고 늪에 들어가지 않도록 장애물 정보를 사용하고, 장애물 정보를 이용한 휴리스틱 함수도 제안한다. 장애물 정보를 사전에 처리하는데 시간이 걸리지만 실시간에 처리하는 것이 아니기 때문에 대부분의 경우에 문제가 되지 않는다. 실험을 통하여 제안한 방법들이 검색 공간을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여주었다. 더불어 장애물 정보를 이용한 휴리스틱 함수는 사전에 장애물 정보를 처리할 필요 없이 효과적으로 검색 공간을 줄일 수 있다는 것을 보여주었다.
자율무인잠수정(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)이 해저 속에서 주어진 임무(mission)를 수행하는데 있어 가장 먼저 선행되어야 하는 것은 목표점(Goal Position)까지 안전하고 빠르게 항행할 수 있는 자율 항행시스템(Autonomous Navigation System) 관련 기술의 개발이다. 이러한 시스템은 IPMS(Integrated Platform Management System)률 기반으로 하여 자율무인잠수정에 자율성을 부여하는 항행전문가시스템(Navigation Expert System)이 결합된 구조이다. 본 논문에서는 IPMS에 기반 한 자율항행시스템의 개념적 구조를 설계하고 항행전문가시스템의 추론방법으로서 퍼지관계곱(Fuzzy Relational Products) 기반 평가함수를 이용한 항행 휴리스틱탐색(navigation heuristic search) 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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