• 제목/요약/키워드: Computer programming

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Keras를 이용한 Python과 C#의 딥러닝 성능 비교 분석 (Comparative analysis of deep learning performance for Python and C# using Keras)

  • 이성진;문상호
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.360-363
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    • 2022
  • 최근에 Kaggle ML & DS Survey에 따르면 기계 학습 및 데이터 과학을 위한 프레임워크에서 TensorFlow와 Keras의 비율이 각각 41.82%, 34.09%로 비중을 차지하고 있으며, 개발 프로그래밍의 경우 약 82%로 Python을 사용하는 것으로 나타났다. 상당수의 기계 학습 및 딥러닝의 구조가 Keras 프레임워크와 Python을 활용하고 있으나, Python의 경우에는 스크립트 언어인 관계로 인해 배포 및 실행을 Python 스크립트 환경에 제한되어 동작하므로 다양한 환경에서 동작하기 어려운 개연성이 있을 수 있다. 본 논문에서는 Visual Studio 2019에서 동작하는 C#과 Keras를 활용한 기계 학습 및 딥러닝 시스템을 구현하였으며, 세부적으로 Mnist 데이터셋을 활용하여 파이썬 3.8.2와 C# .NET 5.0 환경에서 20번의 테스트를 진행하였다. 테스트 수행 결과, Python은 최소 시간 1.86초, 최대 시간 2.38초, 평균 시간 1.98초 총 시간 39.53초가 소요되었으며, C#은 최소 시간 1.78초, 최대 시간 2.11초 평균 시간 1.85초 총 시간 37.02초가 소요되었다. 결론적으로 C#의 성능이 Python보다 6% 정도 향상되었음을 확인하였으며, 이를 통해 실행파일 추출이 가능하여 활용도가 높을 것으로 기대한다.

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A Study on the Intelligent Online Judging System Using User-Based Collaborative Filtering

  • Hyun Woo Kim;Hye Jin Yun;Kwihoon Kim
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제29권1호
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    • pp.273-285
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    • 2024
  • 교육 분야에서 온라인 저지 시스템이 활발하게 활용됨에 따라 학습자 데이터를 활용하는 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 학습자 데이터를 활용하여 학습자의 문제 선택을 지원할 수 있는 사용자 기반 협업 필터링 방식의 문제추천 기능을 제안한다. 온라인 저지 시스템에서 학습자의 문제 선택을 위한 지원은 그들의 향후 학습에 영향을 미치므로 교육의 효과성 제고를 위해 필요하다. 이를 위해 학습자의 문제풀이 성향과 유사한 학습자를 식별하고 그들의 문제풀이 이력을 활용한다. 제안 기능은 충북교육연구정보원에서 운영하는 알고리즘과 프로그래밍 관련 온라인 저지 사이트에 구현됐고, 서비스 유용성과 사용 편이성 측면에서 델파이 기법을 통한 전문가 검토를 수행했다. 또한 사이트 사용자 대상 시범 운영에서 바른코드 제출 비율을 분석한 결과 추천문제에 대해 제출한 경우가 전체 제출에 비해 16% 정도 높았고, 추천문제 사용자 대상 설문조사에서 '도움 된다' 응답은 78%였다. 시범 운영에서는 추천문제 선택과 사용자 피드백 관련 설문 응답 비율이 낮았으므로, 향후 연구과제로 제안 기능의 접근성 향상, 사용자 피드백 수집 및 학습자 데이터 분석 다각화 등을 제시했다.

클라우드 컴퓨팅을 이용한 유시티 비디오 빅데이터 분석 (An Analysis of Big Video Data with Cloud Computing in Ubiquitous City)

  • 이학건;윤창호;박종원;이용우
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제15권3호
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    • pp.45-52
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    • 2014
  • 유비쿼터스 시티(유시티)에서는 수많은 비디오 카메라들이 설치된다. 이렇게 설치된 많은 카메라로부터 대용량의 비디오 데이터가 실시간으로 끊임없이 발생하고 유시티의 관리 시스템으로 전달된다. 유시티의 다양한 서비스들을 뒷받침하기 위해서는 이러한 비디오 데이터를 저장하고, 이렇게 저장된 대용량의 비디오 데이터를 분석할 수 있는 방법과 관리 시스템이 요구된다. 그래서, 이 논문에서는 클라우드 컴퓨팅을 기반으로 한 유시티 비디오 관리 시스템을 제안한다. 또한, 근래 주목받고 있는 데이터 병렬처리 프레임워크인 Hadoop MapReduce를 이용하여 이러한 빅데이터 비디오를 분석하는 방법을 제안하고, 이에 따른 우리의 성능 평가를 소개한다.

조직의 정보 니즈와 ERP 기능과의 불일치 및 그 대응책에 대한 이해: 조직 메모리 이론을 바탕으로 (Understanding the Mismatch between ERP and Organizational Information Needs and Its Responses: A Study based on Organizational Memory Theory)

  • 정승렬;배억호
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제22권2호
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    • pp.21-38
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    • 2012
  • Until recently, successful implementation of ERP systems has been a popular topic among ERP researchers, who have attempted to identify its various contributing factors. None of these efforts, however, explicitly recognize the need to identify disparities that can exist between organizational information requirements and ERP systems. Since ERP systems are in fact "packages" -that is, software programs developed by independent software vendors for sale to organizations that use them-they are designed to meet the general needs of numerous organizations, rather than the unique needs of a particular organization, as is the case with custom-developed software. By adopting standard packages, organizations can substantially reduce many of the potential implementation risks commonly associated with custom-developed software. However, it is also true that the nature of the package itself could be a risk factor as the features and functions of the ERP systems may not completely comply with a particular organization's informational requirements. In this study, based on the organizational memory mismatch perspective that was derived from organizational memory theory and cognitive dissonance theory, we define the nature of disparities, which we call "mismatches," and propose that the mismatch between organizational information requirements and ERP systems is one of the primary determinants in the successful implementation of ERP systems. Furthermore, we suggest that customization efforts as a coping strategy for mismatches can play a significant role in increasing the possibilities of success. In order to examine the contention we propose in this study, we employed a survey-based field study of ERP project team members, resulting in a total of 77 responses. The results of this study show that, as anticipated from the organizational memory mismatch perspective, the mismatch between organizational information requirements and ERP systems makes a significantly negative impact on the implementation success of ERP systems. This finding confirms our hypothesis that the more mismatch there is, the more difficult successful ERP implementation is, and thus requires more attention to be drawn to mismatch as a major failure source in ERP implementation. This study also found that as a coping strategy on mismatch, the effects of customization are significant. In other words, utilizing the appropriate customization method could lead to the implementation success of ERP systems. This is somewhat interesting because it runs counter to the argument of some literature and ERP vendors that minimized customization (or even the lack thereof) is required for successful ERP implementation. In many ERP projects, there is a tendency among ERP developers to adopt default ERP functions without any customization, adhering to the slogan of "the introduction of best practices." However, this study asserts that we cannot expect successful implementation if we don't attempt to customize ERP systems when mismatches exist. For a more detailed analysis, we identified three types of mismatches-Non-ERP, Non-Procedure, and Hybrid. Among these, only Non-ERP mismatches (a situation in which ERP systems cannot support the existing information needs that are currently fulfilled) were found to have a direct influence on the implementation of ERP systems. Neither Non-Procedure nor Hybrid mismatches were found to have significant impact in the ERP context. These findings provide meaningful insights since they could serve as the basis for discussing how the ERP implementation process should be defined and what activities should be included in the implementation process. They show that ERP developers may not want to include organizational (or business processes) changes in the implementation process, suggesting that doing so could lead to failed implementation. And in fact, this suggestion eventually turned out to be true when we found that the application of process customization led to higher possibilities of failure. From these discussions, we are convinced that Non-ERP is the only type of mismatch we need to focus on during the implementation process, implying that organizational changes must be made before, rather than during, the implementation process. Finally, this study found that among the various customization approaches, bolt-on development methods in particular seemed to have significantly positive effects. Interestingly again, this finding is not in the same line of thought as that of the vendors in the ERP industry. The vendors' recommendations are to apply as many best practices as possible, thereby resulting in the minimization of customization and utilization of bolt-on development methods. They particularly advise against changing the source code and rather recommend employing, when necessary, the method of programming additional software code using the computer language of the vendor. As previously stated, however, our study found active customization, especially bolt-on development methods, to have positive effects on ERP, and found source code changes in particular to have the most significant effects. Moreover, our study found programming additional software to be ineffective, suggesting there is much difference between ERP developers and vendors in viewpoints and strategies toward ERP customization. In summary, mismatches are inherent in the ERP implementation context and play an important role in determining its success. Considering the significance of mismatches, this study proposes a new model for successful ERP implementation, developed from the organizational memory mismatch perspective, and provides many insights by empirically confirming the model's usefulness.

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가상현실시스템(CAVE)을 활용한 문화 Content의 복원 과정을 통한 CAVE활용 방안에 대한 연구 (Research about CAVE Practical Use Way Through Culture Content's Restoration Process that Utilize CAVE)

  • 김태열;유석호;허영주
    • 한국게임학회 논문지
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    • 제4권3호
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    • pp.11-20
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    • 2004
  • 80, 90년대의 영화에서만 보아오던 가상현실이 과학 및 컴퓨터 기술의 비약적인 발전을 바탕으로 우리에게 가까이 다가오고 있다. 다양한 가상현실 시스템 (VRML, HMD, FishTank, Wall Type, CAVE Type)의 개발과 함께 그 시스템의 발전으로 더욱 현실감 있는 가상현실 구현이 가능해지고 있다. 몰입감이 높은 가상 현실은 이로써 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 그 환경에 들어와 있는 것처럼 보여주고 조작할 수 있게 해주는 것이다. 가상현실의 응용분야로는 교육, 고급 프로그래밍, 원격조작, 원격위성 표면탐사, 탐사자료 분석, 과학적 가시화(scientific visualization)등을 들 수 있다. 구체적인 예로서, 탱크 및 항공기의 조종법 훈련, 가구의 배치 설계, 수술 실습, 게임 등 다양하다. 이런 가상현실 시스템에서는 인간 참여자의 실제조작과 가상 작업공간이 하드웨어로 상호 연결된다. 이렇게 상호 연결된 하드웨어로 인간의 오감을 적절하게 자극하여 몰입감을 더하여 준다. 아직 많은 부분이 모자라지만 많은 연구와 노력으로 빠른 시간 안에 거의 인간이 느낄 수 있는 느낌을 가상현실에서도 현실과 같이 느낄 수 있을 것이다. 이 논문에서는 가상현실시스템의 기본적인 정의와 개념 그리고 종류를 알아보고 그 중에서 몰입감이 뛰어난 CAVE형의 가상현실시스템에 대하여 개념분석을 하였고 다음으로 2003년 KISTI(한국과학기술정보연구원)에서 만들어진 경복궁(문화 원형 Content)을 가상현실시스템에서 복원 과정을 Design process를 거쳐 제작되는 과정을 통해 가상현실시스템에서의 VR프로그래밍 방법과 모델링 방법을 제시하였다. 이러한 과정을 통해 몰입형 가상현실 시스템의 활용성에 대해 알아보았고 지금 시점에서 이러한 CAVE형 가상현실 시스템의 활용방안에 대하여 연구해 보았다. 끝으로 가상현실시스템을 활용한 문화재 복원 과정에서 나타난 문제점에 대하여 서술 하고 가상 현실 시스템의 활용 방안을 제시한다.

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시뮬라시옹과 포스트-재현 - 알고리즘 아트를 중심으로 (Simulation and Post-representation: a study of Algorithmic Art)

  • 이수진
    • 기호학연구
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    • 제56호
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    • pp.45-70
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    • 2018
  • 르네상스 이후부터 지속되어 온 재현체계에 관한 포스트모던 철학의 비판은 시각주체의 경험과 대상을 분리하고, 환경과 인간을 분리하는 이분법적인 사고체계에 관한 비판으로 궤를 같이 한다. 1960년대 포스트모던한 흐름으로 등장한 일련의 작품에서 강조된 상호작용성은 1990년대 후반 디지털 아트의 인터랙티브한 차원으로 계승되었다. 디지털 아트의 핵심적인 특성은 현장에서 관객의 참여에 따라 예측할 수 없는 결과 혹은 저마다의 미세한 변화를 반영한 무한대의 변이들을 만들어낸다는 점이다. 이 과정에서 컴퓨터 프로그램의 중요성이 부각되고, 기존 프로그램을 그대로 차용하는 것이 아니라, 아티스트가 직접 알고리즘을 작성하고 프로그래밍하는 경우 혹은 프로그래머와 협업을 통해 고유한 알고리즘을 만들어내는 경우가 점점 증가하고 있다. 프로그래밍 자체를 창작 행위로 간주해야 하는 패러다임으로 전환되는 중이라고 말할 수도 있겠다. 현재 주목받고 있는 시뮬레이션과 VR 기술은 현실의 감각과 시공간을 재현해내는 기술로 각광받고 있는데, 시뮬레이션 기술이 예술 분야에 도입되면서, 실험적인 작품들이 창작되는 중이다. 장 보드리야르가 제시한 시뮬라시옹 개념은 '어떤 현실을 본따 매우 사실적으로 만듦'을 대변하는 개념이라기보다는 '실재하는 현실과 어떤 관계를 맺고 있는 전혀 다른 현실'을 주목하게 만드는 개념이다. 이때 시뮬라시옹은 진실과 거짓의 문제를 따질 주제가 아니라, 형이상학적인 의미가 없는, 전통적인 실재와는 전혀 다른 성질의 실재를 지칭한다. 전통적인 질서에서 이미지가 실재 세계의 재현에 대응했다면, 알고리즘 아트의 시뮬레이션 이미지들 그리고 시뮬레이션된 시공간은 '체험을 용이하게 만드는 예술 형식'이라 할 수 있다. 다수의 알고리즘 아트는 상황, 현실, 생태계, 생명체 등의 복합적인 속성을 시스템으로 모델화하여 (특정 혹은 개별) 대상을 구조화하고 활성화하는 데 목표를 두고 있으며, 세계의 시뮬라시옹에 주목한다. 본 논문에서는 세계의 시뮬라시옹을 다루는 이안 쳉의 작품을 통해, 21세기 인공지능 기술의 등장과 함께 변화하고 있는 문화예술의 패러다임을 살펴보고자 한다. 또한 이안 쳉의 라이브 시뮬레이션과 같은 새로운 형식의 콘텐츠 앞에서 우리가 취해야 하는 태도 역시 논의하게 될 것이다. 사실 새로운 형식의 작품을 대면하는 순간은 전통적인 형식의 작품보다 훨씬 더 능동적인 입장을 요구한다. 본 논문이 제시하는 포스트-재현 형식의 문화예술 작품은 개인적인 경험의 순간에 이루어지는 감각과 지각 과정이 완성이나 종결로 수렴될 수 없음을 기술로 구현하고 있다. 이때 관객에게 요구되는 것은 바로 능동적 인식과 상황적 지식임을 이야기하고자 한다.

텍스트 마이닝 기법을 활용한 인공지능 기술개발 동향 분석 연구: 깃허브 상의 오픈 소스 소프트웨어 프로젝트를 대상으로 (A Study on the Development Trend of Artificial Intelligence Using Text Mining Technique: Focused on Open Source Software Projects on Github)

  • 정지선;김동성;이홍주;김종우
    • 지능정보연구
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    • 제25권1호
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    • pp.1-19
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    • 2019
  • 제4차 산업혁명을 이끄는 주요 원동력 중 하나인 인공지능 기술은 이미지와 음성 인식 등 여러 분야에서 사람과 유사하거나 더 뛰어난 능력을 보이며, 사회 전반에 미치게 될 다양한 영향력으로 인하여 높은 주목을 받고 있다. 특히, 인공지능 기술은 의료, 금융, 제조, 서비스, 교육 등 광범위한 분야에서 활용이 가능하기 때문에, 현재의 기술 동향을 파악하고 발전 방향을 분석하기 위한 노력들 또한 활발히 이루어지고 있다. 한편, 이러한 인공지능 기술의 급속한 발전 배경에는 학습, 추론, 인식 등의 복잡한 인공지능 알고리즘을 개발할 수 있는 주요 플랫폼들이 오픈 소스로 공개되면서, 이를 활용한 기술과 서비스들의 개발이 비약적으로 증가하고 있는 것이 주요 요인 중 하나로 확인된다. 또한, 주요 글로벌 기업들이 개발한 자연어 인식, 음성 인식, 이미지 인식 기능 등의 인공지능 소프트웨어들이 오픈 소스 소프트웨어(OSS: Open Sources Software)로 무료로 공개되면서 기술확산에 크게 기여하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 온라인상에서 다수의 협업을 통하여 개발이 이루어지고 있는 인공지능과 관련된 주요 오픈 소스 소프트웨어 프로젝트들을 분석하여, 인공지능 기술 개발 현황에 대한 보다 실질적인 동향을 파악하고자 한다. 이를 위하여 깃허브(Github) 상에서 2000년부터 2018년 7월까지 생성된 인공지능과 관련된 주요 프로젝트들의 목록을 검색 및 수집하였으며, 수집 된 프로젝트들의 특징과 기술 분야를 의미하는 토픽 정보들을 대상으로 텍스트 마이닝 기법을 적용하여 주요 기술들의 개발 동향을 연도별로 상세하게 확인하였다. 분석 결과, 인공지능과 관련된 오픈 소스 소프트웨어들은 2016년을 기준으로 급격하게 증가하는 추세이며, 토픽들의 관계 분석을 통하여 주요 기술 동향이 '알고리즘', '프로그래밍 언어', '응용분야', '개발 도구'의 범주로 구분하는 것이 가능함을 확인하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로, 향후 다양한 분야에서의 활용을 위해 개발되고 있는 인공지능 관련 기술들을 보다 상세하게 구분하여 확인하는 것이 가능할 것이며, 효과적인 발전 방향 모색과 변화 추이 분석에 활용이 가능할 것이다.

농기계(農機械) 투입모형(投入模型) 설정(設定) 및 기계이용(機械利用) 비용(費用) 분석연구(分析硏究) - PC용(用) 프로그램 개발(開發) - (Optimum Size Selection and Machinery Costs Analysis for Farm Machinery Systems - Programming for Personal Computer -)

  • 이운용;김성래;정두호;장동일;이동현;김유학
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제16권4호
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    • pp.384-398
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    • 1991
  • 본 연구는 개별농가(個別農家), 영농단(營農團), 위탁영농회사(委託營農會社)의 농기계 적정투입모형(適正投入模型) 선정(選定)과 보유기종(保有機種)이나 구입희망기종((購入希望機種) 의 경제성을 분석(分析)할 수 있는 대화식(對話式) 시뮬레이션 프로그램을 개발(開發)하고자 수행(遂行)되었으며, 그 결과(結果)를 요약하면 다음과 같다. 가. 농기계(農機械)의 적정투입(適正投入) 규모(規模) 선정(選定) 경제성(經濟性) 분석(分析)의 현실(現實) 적용성(適用性)을 높이기 위하여 투입(投入) 농기계(農機械)의 부담면적(負擔面積) 결정요인(決定要因)과 비용분석을 위한 기초자료를 문헌(文獻) 및 자료조사(資料調査)를 통하여 수집하였으며 이를 기초로 하여 수학적 모델을 개발하였다. 나. 개별(個別) 농업경영체(農業經營體)(농가(農家) 또는 영농단(營農團))의 지역(地域), 기후지대별(氣候地帶別) 적기작업기간에 따른 농기계이용(農機械利用) 일수(日數), 임작업료(賃作業料) 등을, 농촌지도소에 보급된 행정전산용(行政電算用) PC를 이용(利用)하여, 프로그램 이용자(利用者)가 입력설정(入力設定)하고 투입농기계의 경제성(經濟性)을 분석(分析)할 수 있는 대화식(對話式) 프로그램을 개발(開發)하였다. 다. 개발된 프로그램을 이용하여 벼농사 일관작업(一貫作業)은 물론 각 농작업(農作業)을 분리(分離)하여 투입 농기계별로 상세(詳細)한 경제성(經濟性)을 분석(分析)할 수 있으며, 경운 정지작업 기종은 3형식, 이앙(移秧), 방제(防除), 수확작업(收穫作業) 기종은 2형식을 동시(同時)에 분석(分析)할 수 있다. 벼농사는 경운(耕耘), 정지(整地), 방제작업(防除作業)에 대하여 분석할 수 있다. 라. 프로그램 분석결과(分析結果)는 입력(入力)된 경지면적(耕地面積)에서 기계화 영농을 수행할 때 투입 농기계의 기계사용(機械使用) 과부족일수(過不足日數), 부담면적(負擔面積), 손익분기면적(損益分岐面積), 월간(月間) 고정비(固定費), ha당(當) 기계이용비(機械利用費) 등을 포함한다. 마. 손익분기면적(損益分岐面積) 기종별(機種別) 임작업료(賃作業料)를 기준으로 한 손익분기면적(損益分岐面積)은 경운(耕耘) 정지작업(整地作業)의 임작업료(賃作業料)가 100원/평 일때 경운기, 트랙터 22,25,35,38,50,74 마력은 각각(各各) 1.8, 6.7, 7.6, 9.7, 9.3, 17.5, 23.7 ha 였으며, 이앙작업(移秧作業)의 임작업료(賃作業料)가 100원/평일 때 이앙기 보행4조, 승용4,6조는 각각(各各) 2.2, 5.8, 7.9 ha, 수확작업(收穫作業)의 임작업료(賃作業料)가 130원/평 일때 바인더, 콤바인 2,3,4조는 각각(各各) 2.2, 7.2, 10.2, 15.7 ha로 나타났다.

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적응형 사용자 프로파일기법과 검색 결과에 대한 실시간 필터링을 이용한 개인화 정보검색 시스템 (PIRS : Personalized Information Retrieval System using Adaptive User Profiling and Real-time Filtering for Search Results)

  • 전호철;최중민
    • 지능정보연구
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    • 제16권4호
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    • pp.21-41
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    • 2010
  • 본 논문은 다양한 사용자의 개인적 검색요구를 충족시키지 못하는 기존 검색시스템의 문제점을 해결하기 위해 사용자의 묵시적 피드백을 이용한 적응형 사용자 기호정보 기반의 개인화 검색을 실현하고, 검색결과에 대한 실시간 필터링을 통해 사용자에게 적합한 검색 결과를 제공하는 시스템을 제안한다. 기존의 검색 시스템들은 검색의도의 불확실성 때문에 사용자의 검색실패율이 높다. 검색 의도의 불확실성은 동일한 사용자가 "java"와 같은 다의어에 대해 동일한 질의어를 사용하더라도 다른 검색 결과를 원할 수 있다는 것이며, 단어의 수가 적을수록 불확실성은 가중될 것이다. 실시간 필터링은 사용자의 도메인 지정여부에 따라 주어진 도메인에 해당하는 웹문서들만 추출하거나, 적절한 도메인을 추론하고 해당하는 웹문서들만 검색 결과로 보여주는 것으로, 일반적인 디렉토리 검색과 유사하지만 모든 웹문서에 대해 이루어진다는 것과 실시간으로 분류된다는 것이 다르다. 실시간 필터링을 개인화에 활용함으로써 검색 결과의 수를 줄이고 검색만족도를 개선했다. 본 논문에서 생성한 기호정보파일은 계층적 구조로 이루어지며, 상황정보의 반영이 가능하기 때문에 의도의 불확실성을 해결 할 수 있다. 또한 사용자의 도메인별 웹문서 검색 동작을 효과적으로 추적(track) 할 수 있으며, 사용자의 기호 변화를 적절하게 알아낼 수 있다. 각 사용자 식별을 위해 IP address를 사용했으며, 기호정보파일은 사용자의 검색 행동에 대한 관찰을 기반으로 지속적으로 갱신된다. 또한 사용자의 검색결과에 대한 행동 관찰을 통해, 사용자 기호를 인지하고, 기호정보를 동적으로 반영했으며, 검색결과에 대한 만족도를 측정했다. 기호정보파일과 반영비율은 사용자가 검색을 수행할 때 시스템에 의해 생성되거나 갱신된다. 실험결과 적응형 사용자 기호정보파일과 실시간 필터링을 함께 사용함으로써, 상위 10개의 검색결과 중 평균 4.7개의 결과들에 대해 만족하는 것으로 나타났으며, 이는 구글의 결과에 비해 약 23.2% 향상된 만족도를 나타내었다.

Hydrogen and Ethanol Gas Sensing Properties of Mesoporous P-Type CuO

  • Choi, Yun-Hyuk;Han, Hyun-Soo;Shin, Sun;Shin, Seong-Sik;Hong, Kug-Sun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.222-222
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    • 2012
  • Metal oxide gas sensors based on semiconductor type have attracted a great deal of attention due to their low cost, flexible production and simple usability. However, most works have been focused on n-type oxides, while the characteristics of p-type oxide gas sensors have been barely studied. An investigation on p-type oxides is very important in that the use of them makes possible the novel sensors such as p-n diode and tandem devices. Monoclinic cupric oxide (CuO) is p-type semiconductor with narrow band gap (~1.2 eV). This is composed of abundant, nontoxic elements on earth, and thus low-cost, environment-friendly devices can be realized. However, gas sensing properties of neat CuO were rarely explored and the mechanism still remains unclear. In this work, the neat CuO layers with highly ordered mesoporous structures were prepared by a template-free, one-pot solution-based method using novel ink solutions, formulated with copper formate tetrahydrate, hexylamine and ethyl cellulose. The shear viscosity of the formulated solutions was 5.79 Pa s at a shear rate of 1 s-1. The solutions were coated on SiO2/Si substrates by spin-coating (ink) and calcined for 1 h at the temperature of $200{\sim}600^{\circ}C$ in air. The surface and cross-sectional morphologies of the formed CuO layers were observed by a focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) and porosity was determined by image analysis using simple computer-programming. XRD analysis showed phase evolutions of the layers, depending on the calcination temperature, and thermal decompositions of the neat precursor and the formulated ink were investigated by TGA and DSC. As a result, the formation of the porous structures was attributed to the vaporization of ethyl cellulose contained in the solutions. Mesoporous CuO, formed with the ink solution, consisted of grains and pores with nano-meter size. All of them were strongly dependent on calcination temperature. Sensing properties toward H2 and C2H5OH gases were examined as a function of operating temperature. High and fast responses toward H2 and C2H5OH gases were discussed in terms of crystallinity, nonstoichiometry and morphological factors such as porosity, grain size and surface-to-volume ratio. To our knowledge, the responses toward H2 and C2H5OH gases of these CuO gas sensors are comparable to previously reported values.

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