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분할과 결합 전략의 설계를 중심으로 한 나비모형에 기반을 둔 모순 문제 해결 알고리즘
현정석(Jung Suk Hyun),고예준(Ye June Ko),김융결(Yung Gyeol Kim),전승재(Seungjae Jean),박찬정(Chan Jung Park) 한국컴퓨터교육학회 2018 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.22 No.2
모순이라는 관점에서 문제를 창의적으로 해결하고자 한 나비 모형은 모순의 유형을 나누어 정의하고 유형별 문제 해결 목표와 추상적 해결 전략을 정의하여 논리적 접근을 가능하게 하였다. 본 연구에서는 모순문제와 문제에 대한 시간 및 구성요소들의 특성을 이용하여 모순 유형을 결정하고 주어진 문제의 문제 해결목표와 추상적 해결 전략, 나비 다이어그램을 제시하는 프로그램을 개발한다. 또한 모순 유형 중에서 추상적 해결 전략으로 두 가지 매개 모순을 모두 만족시켜야 하는 문제의 구체적 해결 전략을 개발하기 위하여 시간과 구성요소의 분할과 결합 전략에 대한 알고리즘을 설계한다. 본 연구는 나비 모형을 기반으로 모순 문제의 구체적인 해결 전략을 자동적으로 찾을 수 있도록 돕는다. 궁극적으로는 나비 모형을 기반으로 컴퓨터가 스스로 모순 문제를 해결할 수 있는 알고리즘을 개발한다.
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모순 문제 해결을 위한 의사결정트리 기반 나비 알고리즘의 개발과 적용
현정석 ( Jung Suk Hyun ),고예준 ( Ye June Ko ),김융결 ( Yung Gyeol Kim ),전승재 ( Seungjae Jean ),박찬정 ( Chan Jung Park ) 한국컴퓨터교육학회 2019 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.22 No.1
모순에 대한 일반적인 생각은 모순을 해결 가능성이 전혀 없는 공집합이나 논리적으로 틀린 것이다. 두 가지 대안 중에서 어느 쪽도 바람직하지 못한 결과를 초래하는 딜레마는 그 안에 숨어 있는 모순을 해결해야 하므로 해결이 어렵다. 하지만 이런 특성으로 인해 역설적으로 모순 해결은 혁신적이고 창의적인 문제 해결로 간주 되어왔다. 문제의 해법을 모순 해결의 관점에서 분석하는 트리즈(TRIZ)는 그동안 컴퓨터보다는 인간의 관점에서 문제 해결 방법으로 사용되었다. 트리즈처럼 모순 해결 중심으로 문제를 분석하는 나비 모형은 문제 해결의 자동화 관점에서 기호 논리학을 이용하여 모순 문제의 유형을 분석하였다. 모순문제유형별 구체적 해결전략을 적용하기 위해 본 연구에서는 의사결정트리 기반의 나비 알고리즘을 설계하였다. 본 연구는 파이선 tkInter를 바탕으로 주어진 모순 문제의 구체적 해결전략을 찾아 사용자들에게 제시하는 시각화 도구를 개발하였다. 개발한 도구를 검증하기 위하여 중학교 3학년 학생들이 나비 알고리즘을 학습한 후, 나무지지대의 모순 문제를 분석하도록 하였다. 학생들이 새로운 해결책을 찾아 발명대회에 참가하여 대상을 받았다. 본 연구에서 개발한 의사결정트리 기반 나비 알고리즘은 문제 해결 초기에 문제의 해결공간을 체계적으로 줄여주어 시행착오 없이 모순 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있다. It is easy to assume that contradictions are logically incorrect or empty sets that have no solvability. This dilemma, which can not be done, is difficult to solve because it has to solve the contradiction hidden in it. Paradoxically, therefore, contradiction resolution has been viewed as an innovative and creative problem-solving. TRIZ, which analyzes the solution of the problem from the perspective of resolving contradictions, has been used for people rather than computers. The Butterfly model, which analyzes the problem from the perspective of solving the contradiction like TRIZ, analyzed the type of contradiction problem using symbolic logic. In order to apply an appropriate concrete solution strategy for a given contradiction problems, we designed the Butterfly algorithm based on decision making tree. We also developed a visualization tool based on Python tkInter to find concrete solution strategies for given contradiction problems. In order to verify the developed tool, the third grade students of middle school learned the Butterfly algorithm, analyzed the contradiction of the wooden support, and won the grand prize at an invention contest in search of a new solution. The Butterfly algorithm developed in this paper systematically reduces the solution space of contradictory problems in the beginning of problem solving and can help solve contradiction problems without trial and errors.
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