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문제 정의
- 본 연구의 방법은 우선, 컴퓨터를 이용한 기존 도시설계방법의 현황을 고찰하고, 인공생명 이론을 파악하며, 도시의 생태적 특징을 분석한다. 그리고 자연 생태계의 특징을 반영한 새로운 도시설계방법으로서 인공생명의 응용 가능성을 살펴 본다. 다음으로 인공생명 이론을 바탕으로 새로운 도시설계 방법의 절차와 방법을 제안한다.
- 본 연구의 목적은 도시설계에 자연 생태계를 모방한 인공생명 알고리즘을 시험 적용하고, 그 적용성을 평가하는 것이 다. 다시 말하면, 본 연구에서는 적자생존과 약육강식이라는 자연생태계의 기본 원칙을 단순화하여 적용한 도시설계 모형을 통해 새로운 도시설계방법의 가능성을 제시하고, 이를 가상의 대지(모형)에 적용함으로써 도시설계의 생산성 향상에 대한 가능성을 검토하고자 한다.
- 현재 도시의 생태적 특징을 활용하여, 도시설계분야에 인공생명 이론을 접목시킨 사례는 거의 발견되지 않는다. 따라서 본 연구에서는 우선 도시설계에서 인공생명 이론을 활용 하기 위한 근거로, 도시의 생태적 특징을 고찰하도록 한다. 생태적 특징을 갖는 도시는 끊임없이 변화를 거듭하면서 그 생명을 유지시켜나가는 유기적 생명체로 비유된다.
- 그리고 가상의 대지에 제안된 도시설계방법을 적용하여, 도시설계안을 도출한다. 마지막으로 도출된 결과에 대하여 전문가 만족도를 조사하여, 새로운 도시설계방법의 적용가능성을 평가한다.
- 또 자연 생태계에서 나타나는 분서관계 등 다양한 관계를 고려하지 못한 점도 이 연구가 개선되어야 할 부분이며, 인접대지로의 접근성에 영향을 줄 교통수단의 고려를 다양하게 반영하지 못했다는 점도 이 연구의 한계이 다. 본 논문에서는 인공생명 알고리즘을 이용하여 자연 생태계에서 일어나는 현상을 도시설계에 적용하였으며 앞으로 그 발전 가능성을 확인하였다는 점에 의미를 두며, 미비한 점은 차후 연구과제로 발전시키고자 한다.
- 본 연구에서는 도시가 갖고 있는 복잡성을 풀어내는데 있어서는 상향식 문제해결방법이 적합할 수 있다는 데에 착안 하여, 작은 단위의 문제해결의 합이 큰 단위의 문제해결이 된다는 인공생명의 창발적 원리를 적용한 도시설계방법을 제안하였다. 제안된 새로운 도시설계방법은 작은 단위의 도시공간을 인접공간과의 관계를 고려하여 가장 적합한 용도로 사용되도록 하는 것이다.
- 본 연구에서는 도시설계를 이러한 인공생명을 바라보는 관점으로 재조명할 수 있을 것으로 판단하였다. 왜냐하면 기존 관점에서는 도시를 하나의 복잡한 공간구조를 갖는 하나의 복잡한 시스템으로 보았으나, 각각의 작은 공간과 단순한 시스템이 복잡하게 연결된 큰 공간으로 관점을 바꾸어 생각할 수 있기 때문이다.
- 본 연구의 목적은 도시설계에 자연 생태계를 모방한 인공생명 알고리즘을 시험 적용하고, 그 적용성을 평가하는 것이 다. 다시 말하면, 본 연구에서는 적자생존과 약육강식이라는 자연생태계의 기본 원칙을 단순화하여 적용한 도시설계 모형을 통해 새로운 도시설계방법의 가능성을 제시하고, 이를 가상의 대지(모형)에 적용함으로써 도시설계의 생산성 향상에 대한 가능성을 검토하고자 한다.
- 본 절에서는 프로그램으로 도출한 결과물에 대한 신뢰성을 확인하기 위하여 설계 만족도를 평가하였다. 평가방법은 우선, 도시설계 전문가 30명에게 각각 동일 문제를 직접 풀도록 하였다.
- 다시 말하면, 주거지역, 녹지지역, 상업지역, 공업지역 중 어떤 용도지역으로 배치할지에 대한 우선순위를 정하는 단계로, 선택된 셀(소스 셀, souce cell)의 생존여부는 해당 소스셀을 둘러싸는 인근 셀(타겟 셀, target cell)들 간의 관계에 따라 결정되도록 하였다. 생태계에서 생존여부는 주변 환경에 크게 영향을 받으므로, 본 연구에서도 생태계적 원리를 적용하여 생존하기에 가장 좋은 환경을 갖는 용도지역이 살아남도록 하는 것이다.
가설 설정
- 가상의 설계 대지에는 정방형의 셀(cell)이 규칙적으로 배치되는데, 인접한 셀 이외의 다른 셀에는 영향을 주지 않을 강도로 충분히 큰 셀인 것으로 가정하였다.
- 물론 실제 도시환경은 실시간으로 변화하고 있으므로, 더 변화하지 않는 평형상태에 도달한다는 것이 불가능하다. 그러나 본 연구에서는 상황을 단순화하기 위하여 도시환경의 변화가 없다고 가정하였다. 이러한가 정 하에서는 도시환경 조건이 변화하지 않으므로, 평형상태에 도달할 수 있고, 도출된 평형상태가 도시설계자의 지적활 동을 보조할 수 있는 실마리를 제공할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 도시를 구성하는 다양한 요소들 중 용도지역을 생태계를 구성하는 인공생명체로 가정하였다. 그리고 자연 생태계와 같이 이들의 배치가 개체들 간의 상호 작용으로 수만 세대를 반복하면 개개의 개체들이 차지하고 있는 지역들의 규모나 위치가 적절히 배분되는 평형상태가 될 수 있다고 가정하였다. 즉 자연 생태계가 무수한 시행착오를 통해 생태계 평형상태라는 안정된 상태가 되는 것처럼, 가상의 공간에서 가상의 생물체를 만들면, 가상의 생태계 평형현상이 만들어질수 있다고 가정한 것이다.
- 인공생명은 1987년 9월, 로스 앨러모스(Los Alamos)에서 처음 열린 인공생명 워크숍을 기점으로 시작된 새로운 연구 분야이다. 기존 생물체가 세포로 구성된 탄소기반의 화학작용에 기초하고 있다면, 인공생명은 비유기체 물질을 재료로 하며, 그 본질은 정보로 이루어져 있다고 가정한다. 인공생명의 대표적인 특성은 다음과 같다(Wikipedia, 2017).
- 본 연구에서는 과 같이 계획지표를 가정하였으며, 이 값은 프로그램 상에서 수시로 변경할 수 있다.
- 본 연구에서는 도시를 구성하는 다양한 요소들 중 용도지역을 생태계를 구성하는 인공생명체로 가정하였다. 그리고 자연 생태계와 같이 이들의 배치가 개체들 간의 상호 작용으로 수만 세대를 반복하면 개개의 개체들이 차지하고 있는 지역들의 규모나 위치가 적절히 배분되는 평형상태가 될 수 있다고 가정하였다.
- 본 연구에서는 와 같이 가정하였고, 이 값들은 프로그램 상에서 자유롭게 변경할 수 있다.
- 소스 셀 주변에 비선호 셀보다 선호 셀이 많을수록, 생존환경이 좋다는 평가를 받는다. 비선호 셀과 선호 셀이 동수일 때에는, 비선호 셀이 적은 쪽 즉, 비상관 셀이 많은 쪽이 생존환경이 좋다고 평가 하도록 하였다. <Fig.
- 그리고 자연 생태계와 같이 이들의 배치가 개체들 간의 상호 작용으로 수만 세대를 반복하면 개개의 개체들이 차지하고 있는 지역들의 규모나 위치가 적절히 배분되는 평형상태가 될 수 있다고 가정하였다. 즉 자연 생태계가 무수한 시행착오를 통해 생태계 평형상태라는 안정된 상태가 되는 것처럼, 가상의 공간에서 가상의 생물체를 만들면, 가상의 생태계 평형현상이 만들어질수 있다고 가정한 것이다.
- 본 연구에서는 이러한 문제에 대하여, 상향식 접근을 시도하였다. 즉 작은 단위의 문제해결이 전체 문제를 해결하는 창발적 문제해법이 도시설계 문제해결에 더 적합할 수 있을 것으로 가정하고, 그 방법론으로 인공 생명을 응용하였다.
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