초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 전체 시스템을 관리하는 의사결정자와 시스템을 구성하는 의사결정 수행자(에이전트)의 목적이 다른 환경하에서 의사결정 수행자의 행동 양식을 고려하여 개별 에이전트의 행동을 시스템 수준 의사결정자의 목적에 부합하도록 유도하는 모델 개발을 목표로 함. 위의 연구 목표하에서 다음의 세부 연구내용을 수행함.
① System mechanism design: 시스템의 구조를 변경하여 에이전트들의 행동 변화를 유도하기 위한 시스템 구조 디자인 방법 개발
② Intervention design for infec

□ 연구개요
본 연구는 전체 시스템을 관리하는 의사결정자와 시스템을 구성하는 의사결정 수행자(에이전트)의 목적이 다른 환경하에서 의사결정 수행자의 행동 양식을 고려하여 개별 에이전트의 행동을 시스템 수준 의사결정자의 목적에 부합하도록 유도하는 모델 개발을 목표로 함. 위의 연구 목표하에서 다음의 세부 연구내용을 수행함.
① System mechanism design: 시스템의 구조를 변경하여 에이전트들의 행동 변화를 유도하기 위한 시스템 구조 디자인 방법 개발
② Intervention design for infectious disease: 감염병 유행 상황 시 개별 에이전트간의 상호작용을 고려한 감염병 대응 전략 수립
③ 보상구조 변경 방법 연구 결과 고도화: 기수행 연구 결과에 대한 고도화 작업

□ 연구 목표대비 연구결과
① System mechanism design
- 서로 동일한 목적을 가진 이질적 에이전트들의 포함된 시스템 및 서로 다른 목적을 가진 에이전트들의 행동 유도가 필요한 시스템을 파악하고 각 시스템에 대한 문제를 fleet design problem과 contract design problem으로 정의함.
- Fleet design problem에서 다중에이전트 강화학습으로 인한 병목현상을 해결하기 위해 에이전트 구성 비율에 따른 성능과 비용 간의 상충 관계를 고려한 multi-objective BO 알고리즘을 제시함.
- Contract design problem에서 다중에이전트 강화학습으로 인한 병목현상을 해결하기 위해 상위수준과 하위수준을 통합한 hypernetwork 기반 알고리즘을 제시함.
- 다중 로봇 탐색 문제에 대해 fleet design 알고리즘을 적용해 최적 의사결정을 도출하고 타 알고리즘과의 비교 분석을 통해 제시하는 방법론의 효용성을 검증함.
- 보상구조 설계 문제에 contract design 알고리즘을 적용해 hypernetwork 기반 알고리즘의 효용성을 파악함.
② Intervention design for infectious disease
- 사회적 거리두기 정책이 주어질 때 에이전트의 의사결정 모델을 개발함. 사회적 거리두기 가이드라인과 미준수 패널티로 사회적 거리두기 정책을 정의하고, 주어진 사회적 거리두기 정책에 대한 개인의 유틸리티 함수를 정의함. 각 개인의 결정이 서로의 유틸리티 함수에 영향을 미치므로, 이를 사회적 거리두기 게임으로 정의하고 게임의 내시 균형을 도출함. 실험을 통해 가이드라인의 강도에 따라 개인의 정책 순응도가 어떻게 변화하는지를 분석함.
- 주어진 정책에 따라 사회적 거리두기 게임을 하는 개인과 이를 고려하여 사회적 거리두기 정책을 설계하는 정부 간의 관계를 multi-followers single-leader Stackelberg game으로 정의함. 증명을 통해 문제를 단순화하고 문제 해결을 위한 알고리즘을 개발함. 실험을 통해 전염병 파라미터를 변화시키며 최적의 사회적 거리두기 정책을 도출하고, 그 의미를 분석함.
- COVID-19 출현 시 국가별 확진자수 및 사회적 거리두기 정책 데이터를 활용하여 확진자 수를 예측함. 기존 복잡한 모델들과 비교하여 유사한 성능을 보였음. 이를 통해 제안한 모델의 다이나믹스에 대한 근거를 마련함.
③ 보상구조 변경 방법 연구 고도화
- 중견연구에서 수행한 동일한/다른 특성을 가지는 의사결정 수행자에 대한 보상구조 변경 방법론에 관한 후속연구를 진행하여 제안 모델의 의사결정 분석 및 적용 가능성을 제고하고 논문 투고를 진행함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 공학적 접근을 통해 인간의 행동 양식을 분석하고 이를 고려한 모델링 방법을 제안하는 새로운 형태의 의사결정 방법론 연구임.
- MARL을 이용해 내시 균형 상태를 찾으면서 bi-level optimization 모형을 해결하는 학술적으로 도전적인 주제를 포함하고 있음. 특히, 개개인의 의사결정을 상세히 나타낼 수 있는 stochastic game에 대해서는 시스템 역학 구조 변경에 관한 선행연구가 존재하지 않으므로, 본 연구에서 개발한 시스템 구조 변경 방법론은 해당 분야에서 선도적 연구 결과임.
- 시스템의 역학 구조를 변경하는 연구는 의사결정자의 목적과 의사결정 수행자의 목적이 다른 시스템에서 강제적인 지시 없이 더 나은 목적을 달성하기 위한 방법론을 제시함. 이는 교통, 의료 시스템 등 다양한 분야에 적용 가능함.
- 전염병 전파에서 개인의 정책 순응도를 고려한 최적의 사회적 거리두기 정책 설계라는 구체적이고 현실적인 상황을 가정하고 연구의 활용 가능성을 제시함. 본 연구 결과는 이후 사회적 거리두기 외 다른 전염병 관련 정책 연구에도 영향을 끼칠 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 자체점검표 ... 20
• 7. 참고문헌 ... 20
• 끝페이지 ... 42