다중목적함수 진화 알고리즘을 이용한 마이크로어레이 프로브 디자인

이인희(In-Hee Lee),신수용(Soo-Yong Shin),조영민(Youngmin Cho),양경애(Kyung-Ae Yang),장병탁(Byoung-Tak Zhang) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.35 No.8

프로브(probe) 디자인은 성공적인 DNA 마이크로어레이(DNA microarray) 실험을 위해서 필수적인 작업이다. 프로브가 만족시켜야 하는 조건은 마이크로어레이 실험의 목적이나 방법에 따라 다양하게 정의될 수 있는데, 대부분의 기존 연구에서는 각각의 조건에 대하여 각각 독립적으로 정해진 한계치(threshold) 값을 넘지 않는 프로브를 탐색하는 방법을 취하고 있다. 그러나, 본 연구에서는 프로브 디자인을 두가지 목적함수를 지닌 다중목적함수 최적화 문제(multiobjective optimization problem)로 정의하고, ε -다중목적함수 진화 알고리즘(ε -multiobjective evolutionary algorithm)을 이용하여 해결하는 방법을 제시한다. 제시된 방법은 19종류의 고위험군 인유두종 바이러스(Human Papillomavirus) 유전자들에 대한 프로브 디자인과 52종류의 애기장대 칼모듈린 유전자군(Arabidopsis Calmodulin multigene family)에 대한 프로브 디자인에 각각 적용되었다. 제안한 방법론을 사용하여 기존의 공개 프로브 디자인 프로그램인 OligoArray 및 OligoWiz에 비해 목표유전자에 더 적합한 프로브를 찾을 수 있었다. Probe design is one of the essential tasks in successful DNA microarray experiments. The requirements for probes vary as the purpose or type of microarray experiments. In general, most previous works use the simple filtering approach with the fixed threshold value for each requirement. Here, we formulate the probe design as a multiobjective optimization problem with the two objectives and solve it using ε -multiobjective evolutionary algorithm. The suggested approach was applied in designing probes for 19 types of Human Papillomavirus and 52 genes in Arabidopsis Calmodulin multigene family and successfully produced more target specific probes compared to well-known probe design tools such as OligoArray and OligoWiz.

교통정보 수집을 위한 프로브차량대수 모형 개발

고승영 대한교통학회 2002 大韓交通學會誌 Vol.20 No.4

The purpose of this paper is to identify the factors influencing the required number of probe- cars and to develop a model for optimal number of probe-cars in beacon-based link travel time data collection system. Various vehicles can be used as probe-cars, such as privately owned automobiles, taxis, buses, etc. However, in order to get traffic information of a certain level of accuracy, how many probe- cars are required has not been studied in depth. The optimal number of probe-cars will be influenced by many factors such as the technology for collec- ting link travel time data, the type and operating characteristics of probe-cars, the reliability of the system in collecting data, the accuracy of the collected data, etc. In determining the number of probe cars, three determining criteria are defined. Based on these criteria, models for determining the number of probe cars are developed. In general, the required number of probe cars increases with the average number of travel time data per link(), the minimum number or the density of probe cars on a link at anytime( or ), the probability of a certain the density of probe cars(), and the portion of no-data links(). A case study is per- formed for a traffic information system in Korea. 본 논문의 목적은 링크통행시간 자료를 수집하는 시스템에서 소요 프로브차량대수에 영향을 주는 요소들을 규명하고, 최적의 소요 프로브차량대수를 결정하는 모형을 개발하는데 있다.자가용승용차, 택시, 버스, 택배차량 등 여러 종류의 차량들이 프로브차량으로 사용될 수 있다. 그러나 일정한 정확도 이상의 교통정보를 수집하기 위해서 얼마나 많은 프로브차량이 필요한지에 대한 연구는 그다지 깊이 있게 이루어지지 않았다. 적정 소요 프로브차량대수는 링크통행시간 자료수집 기술, 수집대상 링크의 공간적 범위, 프로브차량의 종류 및 운행 특성, 자료수집 시스템의 신뢰도, 수집되는 자료의 정확도 등에 영향을 받게 된다.소요 프로브차량대수를 결정하는 링크당 평균 통행시간 자료수, 프로브차량 밀도의 최소 확률, 그리고 자료 미수집링크의 허용비율의 3가지 결정기준이 정의되었다. 또한 이러한 결정기준에 대해 소요 프로브차량대수를 산출하는 모형이 개발되었다. 일반적으로 주기당, 링크당 평균 필요 통행시간 자료수(d_R

증기훈증방식을 이용한 초음파 프로브 소독기의 사용 가능성 평가

하정민,허영철,한동균 한국방사선학회 2022 한국방사선학회 논문지 Vol.16 No.3

초음파 검사는 프로브를 직접 수검자의 몸에 접촉하여 검사하는 방법으로 이에 따른 적절한 소독법이 필요하다. 특히 인체 내 점막과 접촉하는 직장/질 초음파 프로브의 경우 글루타알데히드(glutaraldehyde) 2%용액에 20분 침지 또는 과산화수소수(H2O2) 7.5% 용액에 30분간 침지 등 높은 수준의 소독을 진행해야 한다. 이에 본 연구에서 단시간에 높은 수준의 소독을 진행할 수 있는 증기훈증 방식을 이용한 소독기의 사용 가능성을 평가하였다. 임상에서 사용되는 프로브를 균 채취용 면봉으로 스미어하여 세균을 검출하였고 기존의 7.5% 과산화수소수(H2O2)보다 높은 농도인 35% 과산화수소수(H2O2)를 사용하여 시간 대비 소독력을 비교하였다. 고농도의 과산화수소수(H2O2)에 의한 프로브 러버의 손상 여부를 판단하기 위하여 35% 과산화수소수(H2O2)에 85시간 10분 침지 후 프로브 러버의 경도와 표면 변화를 분석 의뢰하였고 소독력 평가를 위하여 증기훈증 방식을 이용한 소독기에 5분간 소독하여 세균 사멸 효과를 평가하였다. 프로브 러버에서 검출된 세균을 이용하여 시간에 따른 소독력을 비교 평가하였을 때 과산화수소수(H2O2) 7.5% 용액에 비해 과산화수소수(H2O2) 35% 용액이 더 세균 사멸 효과가 좋았다(p<0.05). 35% 과산화수소수(H2O2)에 침지한 프로브 러버의 경도와 표면 변화를 관찰한 결과 큰 변화가 없었다. 증기훈증방식을 이용한 소독기에 검출된 세균을 도포하고 5분간 소독한 결과 100% 사멸 효과가 나타났다. 이에 증기훈증 방식을 이용한 소독기는 기존의 방식보다 빠르고 강력한 소독 효과를 낼 수 있음을 확인하였다.

현장 전문가 활용을 통한 디자인 프로브 구안에 관한 연구: 초등학교 사용자 중심 공간 혁신 사업을 중심으로

이미정 한국국제미술교육학회 2023 미술과 교육 Vol.24 No.2

학교라는 공간의 의미는 최근 다양한 시각으로 접근되고 있다. 이 연구는 사용자 중심 학교 공간 구성에 있어 초등학생들의 공간에 대한 요구와 필요를 다각적인 측면에서 반영하고자 하는 노력의 일환으로 진행된 연구이다. 본 연구는 사용자 중심 학교 공간 구성을 위한 자료 수집의 프레임을 구축하고자 디자인 프로브를 구안하여 제안하였다. 연구 방법으로 문헌 연구를 통해 이론적 배경을 마련한 후, 세 명의 현장 교사의 전문가 자문을 활용하여 방향을 구성하고 프로브를 제작하였다. 현장전문가를 통한 디자인 프로브 구안의 기본 방향은 첫째, 목적 면에서 사용자의 무의식과 경험을 수집하고, 사용자에 대한 공감적 이해를 가능하게 한다. 둘째, 도구의 활용 면에서 스스로 관찰하며 기록할 수 있는 도구가 아닌 과정으로서 기능하며 개인의 생활을 되돌아보는 과정으로 ‘모호함’을 활용한 상상력 자극이 필요하고 친구들과 서로 공유할 수 있는 기회를 제공해야 한다. 셋째, 결과 분석 면에서 분석할 수 있는 형태의 것이어야 한다. 기본 방향에 근거해 제작한 프로브는 세 가지의 형태로 제작되었다. 첫째, 공간에 대한 감정을 스스로 탐색해 보는 프로브 <지도 안에 마음 담기> 둘째, 자신의 일상을 들여다보는 프로브 <상자 안의 비밀 일기> 셋째, 친구들과 소통하고 공유 하는 과정에서 나의 공간에 대한 재인식 과정을 위한 프로브 <나의 공간 이야기>이다. 초등학생을 위한 디자인 프로브 연구는 공간 사업의 초등학교 사용자에 대한 심층적 이해와 공감의 자료 수집 도구로 의미 있게 활용되리라 기대된다.

냉음극 형광램프의 표준화 계측을 위한 실험과 분석

김동준,정종문,정희석,김진선,이민규,김정현,구제환,권기청,강준길,최은하,조광섭,Jin, Dong-Jun,Jeong, Jong-Mun,Jeong, Hee-Suk,Kim, Jin-Shon,Lee, Min-Kyu,Kim, Jung-Hyun,Koo, Je-Huan,Gwon, Gi-Cheong,Kang, June-Gill,Choi, Eun-Ha,Cho, Guang- 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.4

교류 $50{\sim}100\;kHz$의 고주파와 수 kV의 고전압으로 구동되는 냉음극 형광램프의 전류 및 전압을 계측하는 방법을 조사하였다. 고 전압 측에 설치되는 프로브 자체의 임피던스 영향으로 램프의 휘도가 변화하고 누설 전류가 발생하여 정확한 전류 및 전압의 계측이 어렵다. 따라서 프로브의 임피던스와 누설 전류를 고려한 회로 분석을 통하여 올바른 계측 방법을 제시하였다. 프로브 설치로 휘도 변화 시, 인버터에 입력되는 DC 전압을 조정하여 램프의 특정 휘도를 유지하여 계측한다. 램프 전류($I_G$)는 접지 측에서 전류 프로브나 고주파 전류계로 계측하며, 전압은 고 전압 측에 설치한 전압 프로브로 계측한다. 램프 전압($V_C$)은 고전압이 인가되는 냉음극과 안전 캐패시터 사이에서 계측하며, 인버터의 출력 전압(VI)은 안전 캐패시터와 인버터 출력단 사이에서 계측한다. 램프 전압($V_C$)과 램프 전류($I_G$)의 위상차가 없기 때문에, 램프 자체의 순수 소모 전력은 램프 전압($V_C$)와 램프 전류($I_G$)의 곱이다. 인버터의 출력 전압($V_I$)과 램프 전류($I_G$)의 위상차($\theta$)는 전압 프로브의 용량성 임피던스로 인하여 계측값이 부정확하며, 회로의 분석에서 얻어진 $cos{\theta}=V_C/V_I$로부터 위상차를 얻을 수 있다. A method of measuring the current and voltage is suggested in the circuit of cold cathode fluorescent lamps (CCFLs) which are driven at a high frequency of $50{\sim}100\;kHz$ and a high voltage of several kV. It is difficult to measure the current and voltage in the lamp circuit, because the impedance of the probe at high voltage side causes the leakage current and the variation of luminance. According to the analysis of equivalence circuit with the probe impedance and leakage current, the proper measuring method is to adjust the input DC voltage and to keep the specific luminance when the probe is installed at a high voltage circuit. The lamp current is detected with a current probe or a high frequency current meter at the ground side and the voltage is measured with a high voltage probe at the high voltage side of lamp. The lamp voltage($V_C$) is measured between the ballast capacitor and the lamp electrode, and the output voltage($V_I$) of inverter is measured between inverter output and ballast capacitor. As the phases of lamp voltage($V_C$) and current ($I_G$) are nearly the same values, the real power of lamp is the product of the lamp voltage($V_C$) by the lamp current($I_G$). The measured value of the phase difference between inverter output voltage($V_I$) and lamp current($I_G$) is appreciably deviated from the calculated value at $cos{\theta}=V_C/V_I$.

초음파 프로브에서 소자결함이 컬러 및 파워 도플러 영상에 미치는 영향

이경성(Kyung Sung Lee) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2015 방사선기술과학 Vol.38 No.4

초음파 프로브는 초음파 진단기에서 성능 결함이 발생할 빈도가 매우 높으면서 도플러 영상에 미치는 영향이 크다. 본 연구는 초음파 프로브의 소자 결함이 파워 및 칼러 도플러 영상에 미치는 영향을 실험적으로 살펴 본 것이다. 실험 결과 초음파 프로브 소자 결함은 그 크기가 클수록 도플러 활동 소자군 중심부에 위치할수록 도플러 영상의 밝기 및 도플러 속도를 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 컬러 및 파워 도플러 영상에서 소자 결함이 증가할수록 혈관의 주변 부위에서부터 혈관 플라그로 오인할 수 있는 허상이 생기고 있음을 보여 주었다. 따라서 소자결함이 의심될 때는 B-모드에서 확인과정이 필요하다. 이를 볼 때 초음파 검사에 있어서는 우선적으로 프로브에 관심을 가지고 지속적인 초음파프로브 QA가 중요하다. An ultrasound probe has a big impact on Doppler images even though it has very high risk of fre-quent function-breakdowns occurring in medical ultrasound scanners. This study experimentally analyses the impacts of an ultrasonic probe's defected elements on power & color Doppler images. The results show that, the bigger the size of defected probe elements is, and the closer a group of ac-tion elements is to the center, the more the brightness of images and the velocity of Doppler diminish. When elements' defects increase in color & power Doppler images, false images are formed to be mis-taken for blood-vessel plaque in neighboring regions. Accordingly, whenever element defects are sus-pected, we need check-up process in B-mode. From this respective, it is advisable to have primary inter-est in a probe and carry out continuous probe QA for ultrasonography.

프로브 수집 위치기반 도로위험정보 통합 및 판단 알고리즘

채찬들,심현정,이종훈 한국ITS학회 2018 한국ITS학회논문지 Vol.17 No.6

As the portable traffic information collection system using probe vehicles spreads, it is becoming possible to collect road hazard information such as portholes, falling objects, and road surface freezing using in-vehicle sensors in addition to existing traffic information. In this study, we developed a integration and decision algorithm that integrates time and space in real time when multiple probe vehicles detect events such as road hazard information based on GPS coordinates. The core function of the algorithm is to determine whether the road hazard information generated at a specific point is the same point from the result of detecting multiple GPS probes with different GPS coordinates, Generating the data, (3) continuously determining whether the generated event data is valid, and (4) ending the event when the road hazard situation ends. For this purpose, the road risk information collected by the probe vehicle was processed in real time to achieve the conditional probability, and the validity of the event was verified by continuously updating the road risk information collected by the probe vehicle. It is considered that the developed hybrid processing algorithm can be applied to probe-based traffic information collection and event information processing such as C-ITS and autonomous driving car in the future. 프로브 차량을 이용한 이동식 교통정보수집체계가 확산되면서, 기존 소통정보 이외에 차량내 센서를 이용한 포트홀, 낙하물, 노면결빙과 같은 도로위험정보 수집이 가능해지고 있다. 본연구는 다수의 프로브 차량이 GPS 좌표 기반으로 도로위험정보와 같은 이벤트를 검지했을 때시간․공간적으로 통합하여 실시간으로 처리하는 복합처리 알고리즘을 개발하였다. 알고리즘의 핵심기능은 특정 지점에 발생된 도로위험정보를 ①다수의 프로브가 서로 다른 GPS 좌표로검지한 결과로 부터 동일지점인지 여부를 판단하고, ②그 지점을 국가표준노드링크 상에 특정하여 이벤트 데이터를 생성하며, ③생성된 이벤트 데이터가 유효한지 지속적으로 판단하고, ④ 도로위험상황이 종료되었을 때 이벤트를 종료시키는 것이다. 이를 위해 프로브 차량이 수집한도로위험정보를 실시간으로 처리하여 조건부 확률을 지속적으로 갱신하는 과정을 통해 이벤트의 유효성을 판단하고 종료할 수 있도록 개발하였고, 시뮬레이션을 통해 알고리즘의 적용가능성을 검증하였다. 개발된 복합처리 알고리즘은 향후 C-ITS 및 자율주행자동차 등 프로브 기반의 교통정보 수집 및 이벤트 정보 처리에 적용 가능할 것으로 판단된다.

디자인 프로브와 코디자인 워크숍을 활용한사용자 중심 공간디자인 사례연구

이미정 한국국제미술교육학회 2024 미술과 교육 Vol.25 No.2

This study is a case study of the process of implementing a spatial class to collect design data from elementary school students as users in a spatial innovation project and applying it to school architecture. The researcher selected M Elementary School as a participating school, conducted design probes and co-design workshop classes, and collected and analyzed qualitative data on user needs. The researcher then explored the entire process of building a building that reflects the results as a case study. The following findings emerged from the research. First, the simultaneous application of co-design workshops, a form of spatial learning that takes into account the large number of people in a school and the characteristics of simultaneous classes, and design probes, an activity that collects in-depth information from individuals, work as a win-win tool that complements both methods. Second, the operation of spatial classes that combine design probes and co-design workshops is feasible through the cooperation of the entire school and the active community activities of teachers. Third, the Design Probe is meaningfully utilized as a data collection tool that enables a deeper understanding and empathy with primary school users, and is used as a tool to inspire architects as space designers. Fourth, if the co-design workshops allowed us to see the creative thought processes of students to extract design ideas, the probes allowed us to see the ontological and humanistic thought processes of discovering, understanding, and loving their spaces. Considering the results of the study, it is suggested that spatial education in schools should not only focus on the instrumental practicality of design, but also on the philosophical approach of aesthetic experience, expressive activity, and the humanities approach of recognizing ontological aspects and relationships. 이 연구는 공간혁신사업에서 사용자인 초등학생을 대상으로 디자인 자료를 수집하기 위한 공간 수업을 실시하고, 이를 학교 건축에 적용한 과정에 대한 사례연구이다. 연구자는 M초등학교를 참여학교로 선정하고 디자인 프로브와 공동디자인 워크숍 수업을 진행하고, 사용자 요구에 대한 질적 자료를 수집 및 분석하였다. 그런 다음 연구자는 그 결과를 반영한 건축을 짓는 전 과정을 사례연구로 살펴보았다. 연구를 통해 다음과 같은 결과가 도출되었다. 첫째, 학교의 많은 인원과 동시 수업의 특성을 고려한 공간 수업의 형태인 코디자인 워크숍과 개인의 심층 정보를 수집하는 활동인 디자인 프로브의 동시 적용은 두 방법을 서로 보완하는 상생의 도구로 작용하였다. 둘째, 디자인 프로브와 공동디자인 워크숍을 함께 하는 공간 수업의 운영은 학교 전체의 협력과 교사들의 적극적인 공동체 활동을 통해 실행이 가능하였다. 셋째, 디자인 프로브는 초등학교 사용자를 더 깊이 이해하고 공감할 수 있는 의미 있는 도구로서의 활용이 가능하며, 공간 디자이너인 건축사에게 영감을 주는 도구로 활용되었다. 넷째, 공동 디자인 워크숍을 통해 학생들의 디자인 아이디어를 추출하는 창의적인 사고 과정을 볼 수 있었다면 프로브를 통해 자신을 발견하고, 이해하고, 자신의 공간에 애정을 갖는 존재론적이고 인문학적인 사고 과정을 볼 수 있었다. 연구 결과를 고려할 때, 학교 공간교육은 디자인을 구안하기 위한 도구적 실용성은 물론 미적 체험, 표현활동을 넘어 존재론적인 측면의 철학적 접근과 관계성을 인식하는 인문학적인 접근 또한 중요하게 다루어야 함을 시사한다.

공작기계용 접촉식 측정 프로브의 프로빙 오차 보상에 관한 연구

이찬호(Chan Ho Lee),이응석(Eung Suk Lee) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.6

접촉식 측정 프로브는 3 차원 좌표 측정기 및 CNC 공작기계 등에서 제품 검사에 많이 활용되고 있고, 최근 품질 향상을 위한 가공 및 검사장비의 고정도화에 따라 측정의 정확도도 또한 매우 중요시되고 있다. 이에 따라 스트레인 게이지 등을 이용한 고정도의 측정 프로브가 사용되고 있기는 하지만, 본 연구에서는 경제적인 측면을 고려하여 산업현장에서 공작기계에 많이 활용되는 일반 접촉식 측정 프로브의 메커니즘을 이해하고, 측정 시 발생할 수 있는 프로빙 오차에 대한 분석 및 보정을 통하여 그 활용성을 높이고자 하였다. 이를 위하여 스타일러스 반경 및 중심 정렬오차가 규명되었고, 3 차원 공간상의 측정 좌표에서 프로빙 오차에 대한 해석이 이루어졌다. 이러한 오차들을 보정하기 위한 알고리즘이 개발되었으며, 실제 CNC 공작기계 상에서 기준구 측정을 통한 검증이 이루어졌다. Kinematic contact trigger probes are widely used for feature inspection and measurement on coordinate measurement machines (CMMs) and computer numerically controlled (CNC) machine tools. Recently, the probing accuracy has become one of the most important factors in the improvement of product quality, as the accuracy of such machining centers and measuring machines is increasing. Although high-accuracy probes using strain gauge can achieve this requirement, in this paper we study the universal economic kinematic contact probe to prove its probing mechanism and errors, and to try to make the best use of its performance. Stylus-ball-radius and center-alignment errors are proved, and the probing error mechanism on the 3D measuring coordinate is analyzed using numerical expressions. Macro algorithms are developed for the compensation of these errors, and actual tests and verifications are performed with a kinematic contact trigger probe and reference sphere on a CNC machine tool.

철도 레일 현장 적용을 위한 바크하우젠 노이즈 프로브 및 신호처리 회로 연구

황영인,이효성,장재원,김용탁,서무경,김건우,김용일,김기복 한국비파괴검사학회 2023 한국비파괴검사학회지 Vol.43 No.3

This study was conducted to develop a Barkhausen noise (BHN) probe and its signal processing circuit to measure the residual stress of rail. The design parameters of the developed BHN probe were analyzed using the finite element method. Based on the finite element analysis, the BHN probe comprising iron yoke and driving and detecting coils was fabricated. For detecting BHN signals, small signal processing circuits comprising signal generators, filters, and amplifiers were developed and embedded in the proposed BHN probes. Moreover, a measuring device comprising a BHN probe with a signal processing circuit, an AD/DA converter, and Raspberry Pi was constructed. 본 연구는 레일의 잔류응력을 측정하기 위한 바크하우젠 노이즈(Barkhausen noise; BHN) 프로브와 신호처리 회로를 개발하기 위하여 수행되었다. 유한요소법을 적용하여 레일에 적합한 바크하우젠 노이즈 프로브 개발에 필요한 설계 파라미터들을 검토하였다. 유한요소해석 결과를 바탕으로 철 재질의 요크에 대하여가진 코일과 검출 코일로 구성되는 바크하우젠 노이즈 프로브를 제작하였다. 바크하우젠 노이즈 신호 검출에 필요한 신호발생기, 필터, 앰프 등과 같은 신호처리 회로를 프로브에 내장할 수 있도록 소형으로 제작하였다. AD/DA 변환기, 라즈베리 파이, 신호처리 회로 내장 바크하우젠 노이즈 프로브로 구성되는 레일 잔류응력 측정장치를 구성하였다.