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초록
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본 논문에서는 최적화 문제를 해결하는 기법의 하나인 유전자 알고리즘을 이용하여 모든 노드를 탐색하여 최적의 경로를 도출하는 최적화 경로 탐색 알고리즘을 제안한다. 경로를 도출하기 위해 중간 경로 노드로부터 출발지 노드 및 도착지 노드까지의 거리를 측정하여 개체를 생성한다. 출력 노드들을 도출하기 위해 생성된 개체를 적합도 함수에 적용하여 적합도를 계산한다. 계산된 적합도 값에 따라 교배를 할 노드 및 교배 지점(비트단위)을 선택한다. 선택된 노드와 교배 지점을 이용하여 개체들을 교배한다. 교배를 통해 새로운 개체를 생성한다. 새로운 개체가 적합도 조건에 만족하면 출력 노드로 도출하고, 다음 출력 노드를 도출할 때의 출발지 노드로 선택한다. 이러한 과정을 반복하여 모든 출력 노드를 도출한다. 제안된 방법을 실험한 결과, 순차 방식과 난수를 이용한 경우보다 제안된 방법이 효율적인 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose an optimal path search algorithm that contains all nodes using genetic algorithm. An object in this approach is formed as an equation related with the Euclidean distance between an intermediate node and the starting node and between an intermediate node and the goal node. L...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 제안된 방법은 최적의 경로를 탐색하기 위해 가중치 값으로 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드의 유클라디안 거리를 이용하였다. 계산된 유클라디안 거리값을 이용하여 개체를 생성하였고 선택 연산과 교차 연산을 적용하여 우수한 개체를 생성하여 적합도 조건 검사와 비교한 후, 중간 경로 노드를 도출하였다. 실험에서 알 수 있듯이 제안된 방법이 최적의 거리를 탐색하는데 있어서 효율적인 것을 확인하였다.
  • 새로 생성된 개체를 적합도 조건에 적용하여 만족할 경우 중간 경로 노드로 도출하였다. 도출 과정에서 적합도 조건에 만족한 개체의 index를 이용하여 중간 경로 노드를 선택하였다. index를 이용한 부분은 본 논문에서 적용한 유전자 알고리즘에서 알 수 있듯이 적합도가 높은 개체일수록 다음 세대를 생성할 수 있는 확률이 높게 설정되었다.
  • 즉, 불필요한 유전자를 많이 가진 개체라 할지라도 그 해 속에 포함된 적합도가 높은 유전자를 다음 세대에 남길 수 있는 기회를 주는 것이다. 따라서 제안된 방법에서는 가장 적합한 개체의 순으로 선택될 확률을 높게 부여하는 방법을 적용한다.
  • 본 논문에서 제안한 방법은 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드의 유클라디안 거리 값을 가중치로 적용하여 최적화 알고리즘 중의 하나인 유전자 알고리즘에 적용하여 최적의 경로를 탐색하였다. 제안된 방법은 계산된 유클라디안 거리 값을 이용하여 개체를 생성한 후, 선택 연산을 이용하여 적합도를 계산하였고 교배 연산에 적용하여 새로운 개체를 생성하였다.
  • 본 논문에서 제안한 방법을 Intel Core(TM)2 Duo 2.66GHz CPU와 2GB RAM이 장착된 IBM 호환 PC 상에서 Java - NetBeans를 이용해 구현하여 실험하였다.
  • 제안된 방법은 계산된 유클라디안 거리 값을 이용하여 개체를 생성한 후, 선택 연산을 이용하여 적합도를 계산하였고 교배 연산에 적용하여 새로운 개체를 생성하였다. 새로 생성된 개체를 적합도 조건에 적용하여 만족할 경우 중간 경로 노드로 도출하였다. 도출 과정에서 적합도 조건에 만족한 개체의 index를 이용하여 중간 경로 노드를 선택하였다.
  • 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드들의 유클라디안 거리를 계산한 후, 계산된 거리값을 이용하여 개체를 생성한다. 생성된 개체를 유전자 알고리즘의 선택 연산과 교차 연산을 이용하여 새로운 개체를 생성한다. 생성된 개체를 적합도 조건에 대입하여 중간 경로 노드를 도출하여 최적의 경로를 탐색한다.
  • 생성된 개체를 유전자 알고리즘의 선택 연산과 교차 연산을 이용하여 새로운 개체를 생성한다. 생성된 개체를 적합도 조건에 대입하여 중간 경로 노드를 도출하여 최적의 경로를 탐색한다.
  • 제안된 방법에서는 개체들의 값이 클수록 최적의 해를 구하는 환경에서 유리하도록 설정한다. 따라서 다음과 같은 식(3)에 개체들을 적용하여 적합도를 계산한다.
  • 본 논문에서 제안한 방법은 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드의 유클라디안 거리 값을 가중치로 적용하여 최적화 알고리즘 중의 하나인 유전자 알고리즘에 적용하여 최적의 경로를 탐색하였다. 제안된 방법은 계산된 유클라디안 거리 값을 이용하여 개체를 생성한 후, 선택 연산을 이용하여 적합도를 계산하였고 교배 연산에 적용하여 새로운 개체를 생성하였다. 새로 생성된 개체를 적합도 조건에 적용하여 만족할 경우 중간 경로 노드로 도출하였다.
  • 최적의 경로를 탐색하기 위해 최적화 방법 중의 하나인 유전자 알고리즘을 적용하였다. 제안된 방법은 최적의 경로를 탐색하기 위해 가중치 값으로 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드의 유클라디안 거리를 이용하였다. 계산된 유클라디안 거리값을 이용하여 개체를 생성하였고 선택 연산과 교차 연산을 적용하여 우수한 개체를 생성하여 적합도 조건 검사와 비교한 후, 중간 경로 노드를 도출하였다.
  • 제안된 최적의 경로 탐색 방법은 노드 간의 최적의 경로를 탐색하기 위해 중간 노드와 출발지 노드 및 도착지 노드 간의 유클라디안 거리 값을 가중치 값으로 적용하여 최적의경로를 탐색한다. 최적의 경로탐색 방법의 순서와 개요도는 그림 1과 같다.
  • 최적의 경로를 찾기 위한 방법으로 최적화 방법 중의 하나인 유전자 알고리즘[2]을 적용하여 모든 노드들을 최적으로 탐색하기 위한 방법을 제안한다. 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드들의 유클라디안 거리를 계산한 후, 계산된 거리값을 이용하여 개체를 생성한다.
  • 최적의 경로를 탐색하기 위해 각 노드 간에 유클라디안 거리를 가중치 값으로 계산하여 유전자 알고리즘의 개체를 생성한다. 이때 개체를 생성할 때에는 다음과 같은 식(1)을 적용하여 가중치 값, 즉 개체를 생성한다.
  • 최적의 경로를 찾기 위한 방법으로 최적화 방법 중의 하나인 유전자 알고리즘[2]을 적용하여 모든 노드들을 최적으로 탐색하기 위한 방법을 제안한다. 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드들의 유클라디안 거리를 계산한 후, 계산된 거리값을 이용하여 개체를 생성한다. 생성된 개체를 유전자 알고리즘의 선택 연산과 교차 연산을 이용하여 새로운 개체를 생성한다.
  • 출발지 노드부터 도착지 노드까지의 모든 노드들을 탐색하면서 최적의 경로를 탐색하는 방법을 제안하였다. 최적의 경로를 탐색하기 위해 최적화 방법 중의 하나인 유전자 알고리즘을 적용하였다.

이론/모형

  • 출발지 노드부터 도착지 노드까지의 모든 노드들을 탐색하면서 최적의 경로를 탐색하는 방법을 제안하였다. 최적의 경로를 탐색하기 위해 최적화 방법 중의 하나인 유전자 알고리즘을 적용하였다. 제안된 방법은 최적의 경로를 탐색하기 위해 가중치 값으로 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드의 유클라디안 거리를 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
정보 공학에서 최적이란? 정보 공학에서 최적(화)란, 사용 중인 시스템을 변경 또는 수정하여 작업을 더 효과적으로, 또는 자원을 효율적으로 사용하도록 만드는 작업을 뜻한다. 이를테면, 컴퓨터 소프트웨어를 더 빠르게 실행시키거나 기억 장치나 자원을 덜 차지하게 하여 운영하거나, 전력을 덜 쓰게 함으로써 최적화할 수 있다[1].
최적의 경로를 찾기 위한 방법으로, 본 연구에서는 무엇을 적용하여 모든 노드들을 최적으로 탐색하기 위한 방법을 제안하는가? 최적의 경로를 찾기 위한 방법으로 최적화 방법 중의 하나인 유전자 알고리즘[2]을 적용하여 모든 노드들을 최적으로 탐색하기 위한 방법을 제안한다. 출발지 노드 및 도착지 노드와 중간 노드들의 유클라디안 거리를 계산한 후, 계산된 거리값을 이용하여 개체를 생성한다.
유전자 알고리즘에서 개체 선택 방법에 따라 최적의 해로 다가가는 속도가 느려지거나, 지역 최소화에 쉽게 빠질 수 있거나, 우수한 개체가 보유한 적합도가 낮은 유전자를 다음 세대 개체들에게 배정할 수도 있는데, 이런 부분을 제어하기 위해 어떤 방법이 적용되고 있는가? 이러한 부분을 제어하기 위해 일반적으로 가장 적합한 개체의 순으로 선택될 확률을 높게 부여하는 방법이 많이 적용되고 있다[3,4]. 즉, 불필요한 유전자를 많이 가진 개체라 할지라도 그 해 속에 포함된 적합도가 높은 유전자를 다음 세대에 남길 수 있는 기회를 주는 것이다. 따라서 제안된 방법에서는 가장 적합한 개체의 순으로 선택될 확률을 높게 부여하는 방법을 적용한다.
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참고문헌 (5)

  1. http://ko.wikipedia.org/ 

  2. Z. Michalewicz, Genetic Algorithms + Data Structures Evolution Programs, Springer -Verlag Berlin Heidelberg, 1994. 

  3. 홍석미, 이영아, 정태충, "순회 판매원 문제에서 개미 군락 시스템을 이용한 효율적인 경로 탐색," 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용, 제30권, 제9.10호, pp.862-866, 2003. 

  4. 서동일, 문병로, "서열순서화문제를 위한 상위정보를 이용하는 혼합형 유전알고리즘," 퍼지 및 지능 시스템학회 논문지, 제15권, 제6호, pp.661-667, 2005. 

  5. 조재훈, 이대종, 송창규, 김용삼, 전명근, "유전자 알고리즘과 정보이론을 이용한 속성 선택," 한국지능시스템학회 논문지, 18권, 1호, pp.94-99, 2008. 

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