자가 성장 로봇 소프트웨어를 위한 컴포넌트 저장소 구조

구형민(Hyung-Min Koo),고인영(In-Young Ko) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.2

자가성장 소프트웨어란 동적인 상황 판단에 의거하여 스스로 자신의 기능과 컴포넌트 구성 능력을 성장시키는 소프트웨어를 말한다. 자가성장 소프트웨어는 자신의 환경을 모니터링 하여 사용자에게 적절한 행동을 제공하여 주는 지능형 로봇에 특히 필요하다. 지능형 로봇은 현재 자신이 가지고 있는 소프트웨어로는 해결할 수 없는 상황에 부딪힐 수 있고 이러한 경우 동적으로 소프트웨어 컴포넌트를 획득하여 이용하게 해주는 것이 자가성장 로봇 소프트웨어의 역할이다. 효율적인 컴포넌트의 획득과 관리를 위해 컴포넌트 저장소의 중요성이 부각되고, 자가성장 로봇 소프트웨어를 실현하기 위한 저장소 프레임워크를 ICU의 SemBots 프로젝트에서 개발 중에 있다. 본 논문에서는 저장소를 위한 요구조건과 구조를 기술하고 저장소 시스템을 위한 프로토타입을 제시한다.

논리적 셀 기반의 로봇 소프트웨어 컴포넌트 저장소

구형민(Hyung-Min Koo),고인영(In-Young Ko) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.34 No.8

Self-growing software is a software system that has the capability of evolving its functionalities and configurations by itself based on dynamically monitored situations. Self-growing software is especially necessary for intelligent service robots, which must have the capability to monitor their surrounding environments and provide appropriate behaviors for human users. However, it is hard to anticipate all situations that robots face with, and it is hard to make robots have all functionalities for various environments. In addition, robots have limited internal capacity. To support self-growing software for intelligent service robots, we are developing a cell-based distributed repository system that allows robots and developers transparently to share robot functionalities. To accomplish the creation of evolutionary repositories, we invented the concept of a cell, which is a logical group of distributed repositories based upon the functionalities of components. In addition, a cell can be used as a unit for the evolutionary growth of the components within the repositories. In this paper, we describe the requirements and architecture of the cell-based repository system for self-growing software. We also present a prototype implementation and experiment of the repository system. Through the cell-based repositories, we achieve improved performance of self-growing actions for robots and efficient sharing of components among robots and developers. 다양한 환경에 배치될 수 있고, 예상치 못한 상황에 자주 접할 수 있는 지능형 서비스 로봇의 경우에는 처할 수 있는 환경과 상황을 모두 예측하여 로봇 내부에 필요한 기능을 모두 가지고 있기 어렵다. 로봇에게 환경에 맞는 필요한 기능만 내부에 가지고 있을 수 있게 하고, 필요에 따라 새로운 기능을 획득할 수 있도록 지원해 주기 위한 기반 기술인 컴포넌트 저장소가 본 논문의 주제이다. 이 저장소를 실제 로봇 플랫폼에 적용 실험 해 온 결과, 로봇이 일일이 외부 저장소들을 접근함에 따라 필요한 컴포넌트의 검색 및 획득의 성능이 저하된다는 문제와, 가용한 컴포넌트 저장소가 늘어감에 따라 확장성, 공유성 문제가 발견되었다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해 분산된 컴포넌트 저장소들을 컴포넌트의 기능적인 측면에 따라 논리적인 그룹으로 묶은 셀 기반의 진화적인 컴포넌트 저장소를 개발하였다. 프로토타입을 개발하여 실험한 결과, 셀 기반의 저장소를 이용하여 로봇이 분산된 저장소를 일일이 물리적으로 접근하는 것이 아니라 논리적으로 투명하게 접근을 할 수 있도록 지원한다. 또한, 로봇 컴포넌트/애플리케이션 개발자들이 자신의 접근 가능한 저장소를 변경하면 전체 저장소 시스템에 반영되어 다른 개발자들이나 로봇이 사용할 수 있게 해 주는 컴포넌트의 투명한 공유를 지원 한다.

지능형 서비스 로봇을 위한 품질특성 기반의 소프트웨어 아키텍처 브로커링 방법

서승렬(Seung-Yeol Seo),구형민(Hyung-Min Koo),고인영(In-Young Ko) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.36 No.1

지능형 서비스 로봇(Intelligent Service Robots)이란 스스로 주변 환경을 모니터링 하고, 문제 상황 발생시 해결 방안을 마련하여 사용자에게 적절한 서비스들을 제공해 주는 로봇을 말한다. 그러나 로봇이 접할 수 있는 다양한 환경과 상황, 문제들을 미리 예측하여 필요한 모든 기능들을 내부에 포함시키기는 어렵다. 로봇 내부에는 환경에 맞는 필요한 기능들만 가지도록 하고, 필요에 따라 새로운 기능들을 증식 시켜 줄 수 있는 자가 성장 소프트웨어(Self-Growing Software)를 개발함으로써 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 본 논문은 자가성장 소프트웨어가 외부로부터 필요 기능 수행을 위한 서브아키텍처(컴포넌트의 조합 패턴)의 획득을 브로커를 통해 수행 할 때, 기능적인 측면뿐 아니라 품질특성과 환경을 고려하여 적절한 서브아키텍처를 선택하는 방법에 관한 것이다. 사용자의 품질 요구를 고려하여 기능수행에 가장 적합한 서브아키텍처를 추론하기 위해 사용품질요구(Quality-Attributes In Use) 온톨로지를 구축하였고, 컴포넌트 조합 선택을 위해 추상화된 레벨 선택 및 구체적 레벨 선택의 2단계 선택 기법을 개발하였다. 추상화된 레벨에서는 상위단계 목표를 기반으로 서브아키텍처의 특성들을 추론하고, 구체적 레벨에서는 컴포넌트 자체의 사용품질요구에 부합하는 특성들을 기반으로 실제 서브아키텍처를 검색한다. 이러한 방법을 통해 사용자의 목표나 상황에 따라 달라지는 품질 요구사항을 반영하여 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 로봇의 기능 증식 시에 사용자의 목표에 좀 더 부합하는 기능 선택이 가능하고, 사용자의 요구와 소프트웨어 기능 표현 및 해석상의 차이를 극복할 수 있다. An intelligent service robot is a robot that monitors its surroundings, and then provides a service to meet a user’s goal. It is normally impossible for a robot to anticipate all the needs of its user and various situations in the surroundings ahead, and to prepare for all the necessary functions to cope with them. Therefore, it is required to support the self-growing capability by which robots can extend their functionality based on users’ needs and external conditions. In this paper, as an enabler of the self-growing capability, we propose a method that allows a robot to select a component-composition pattern represented in an architectural form(called a sub-architecture), and to extend its functionality by obtaining a set of software components that are prescribed in the pattern. Sub-architecture is selected and instantiated not only based on the functionality required but also based on quality requirements of a user and the surrounding environment. To provide this method, we constructed a quality-attributes-in-use ontology and developed a brokering mechanism that matches quality requirements of users and surroundings against quality attributes of sub-architectures. The ontology provides the common vocabularies to represent quality requirements and attributes, and enables the semantically-based reasoning in matching and instantiating appropriate sub-architectures in supporting services to users. This ontology-based approach contributes to provide a great flexibility in extending robot functionality based on available software components, and to narrow the gap between users’ quality requirements and the quality of the actual services provided by a robot.

소셜 네트워크 기반의 소프트웨어 재사용 자산 검색 기법

최선태(Sun-Tae Choi),구형민(Hyung-Min Koo),고인영(In-Young Ko) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.38 No.8

소프트웨어 재사용이란 소프트웨어 개발 시 기존에 있는 소프트웨어 자산들을 재사용 함으로써 새로운 소프트웨어를 개발하는데 소요되는 비용, 시간, 노력을 줄이기 위한 개념이다. 소프트웨어 재사용에 관한 연구는 그 중요성과 효과로 인해 오래 전부터 연구되어 왔지만 여전히 재사용에 관한 많은 문제점들로 인해 어려운 것이 현 실정이다. 재사용에 관한 가장 큰 문제점 중 하나는 개발자들이 재사용 하고자 하는 자산을 발견하기가 어렵다는 점이다. 개발자들은 주로 재사용 자산을 어디서 찾아야 하고, 어떻게 적절한 자산을 선택하고 사용하는지에 대한 어려움을 겪는다. 이러한 어려움의 주된 요인은 재사용 자산들이 주로 분산되어 관리되고, 자산 검색 방법의 한계점, 불충분한 자산의 명세를 들 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 이 논문에서는 개발자들간의 소셜 네트워크 관계를 기반으로 한 검색 방법을 제시한다. 즉, 앞서 기술된 문제점들의 원인을 해결하기 위해 개발자들간의 관계를 재사용 관점에서 분석하여 서로 효과적으로 연결시켜 준다면 자신에게 도움을 줄 수 있는 유용한 개발자들이 검색되어 그들이 가지고 있는 자산들의 공유가 가능해진다는 것이다. 이를 위해 재사용과 관련된 세 가지 중요한 관점으로 유사성, 친밀성, 친화성이 정의되었고 8가지의 세부 인자가 정의되었다. 이 방법의 평가를 위해 프로토타입을 구현하였고 대표적인 개발자 커뮤니티에서 실제 자료들을 수집, 활용하여 선정된 소셜 네트워크 관점 및 요소들이 효과적인 소프트웨어 재사용 자산의 발견에 어떠한 영향을 주었고 궁극적으로 소프트웨어 재사용성 향상에 어떠한 기여를 했는지에 대해 평가하였다. Software reuse is the concept of reducing the cost and efforts of developing new software by reusing existing software assets. Much research is being done on software reuse because of its importance and effectiveness. However, problems still exist. One of the biggest problems is the difficulty of finding useful software assets. More specifically, a developer usually does not know where to find, how to select, and how to reuse reusable assets. The main causes of these problems are the heterogeneity of asset repositories managed by different organizations, the limitations of existing asset-search methods, and insufficient descriptions of reusable assets. To solve these problems, we propose a social network-based method to more effectively search reusable software assets by using the social relationships among the developers. To enable developers to more easily locate reusable assets, three important aspects (similarity, familiarity, and favorability) of developers’ social relationships and relevant factors are defined in the perspective of software reuse. In addition, the method of using reuse-related knowledge to supplement insufficient descriptions of assets is defined. A social network-based search model and metrics are developed based on the three aspects and eight factors. We have evaluated our approach by using the data collected from an open source domain.

그래프 클러스터링 알고리즘을 이용한 임무 기반 서비스 코디네이션 기법

신상복(Sang-Bok Shin),구형민(Hyung-Min Koo),고인영(In-Young Ko) 한국정보과학회 2013 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.40 No.9

군 임무 환경에서 사용되는 탐지 및 공격 무기체계와 같은 자원의 수가 증가함에 따라 자원을 임무 요구사항에 맞게 효율적으로 활용하기 위하여, 자원의 기능 및 능력을 서비스로 표현하고 동적으로 조합될 수 있도록 하는 서비스 기반 임무 계획 기법들이 제안되었다. 이를 위해서 서비스들을 관리하고 요청에 따라 동적으로 할당해 줄 수 있도록 하는 서비스 코디네이션 기법에 대한 연구가 중요시 되고 있다. 기존에 주로 연구된 중앙 집중형 서비스 코디네이션 기법은 임무 수행을 위한 서비스 및 과업의 수가 증가함에 따라 단일 노드에 부하가 집중됨으로써 병목(Bottleneck) 현상이 발생할 수 있고, 고장이 발생하면 시스템 전체가 동작하지 않는 치명적 오류의 지점이 될 수 있다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 네트워크를 통해 연결된 다수의 노드들에 의해 서비스의 처리가 가능하도록 하는 분산 서비스 코디네이션 기법이 제안되었다. 본 논문에서는 군의 전술 임무 환경에서 서비스 기반 임무 계획을 위한 분산 서비스 코디네이션 기법을 소개하고, 분산 서비스 코디네이션에 따라 발생할 수 있는 게이트웨이 간 통신 오버헤드를 최소화하기 위하여 클러스터링 알고리즘을 활용한 자원 할당 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제안하는 알고리즘이 그리디(Greedy) 및 랜덤 할당(Random Allocation) 알고리즘에 비해 게이트웨이 외부 서비스 참조 횟수 및 통신 오버헤드를 10~20% 더 줄일 수 있었다. As the amount of avaliable resources of detecting and attacking enemies is increased in the defense domain, the approaches of servicizing the weaponry resources and making them dynamically composed together to support mission plans have been developed. The core part of these approaches includes the service management, representation of the functionalities and capabilities of weaponry resources, and dynamic service reconfiguration based on changes in mission requirements and/or mission environments. Distributed service coordination is an essential issue in dynamic service reconfiguration because services should be managed at runtime and assigned to appropriate resources dynamically in a mission environment. The centralized service coordination approaches have the single point failure problem and may cause the centralized server to become a bottleneck as the number of requests increases. To overcome these limitations, we propose a mission-oriented and distributed service coordination approach that supports a collaborative execution of services based on connected resource-nodes in a tactical network. We developed a dynamic resource allocation algorithm for minimizing the communication overhead between gateways based on the graph clustering algorithm. We showed the effectiveness of the proposed approach by performing a simulation. The result shows that the communication overhead can be reduced by 10 to 20% in comparison to the greedy and random allocation algorithms.