Earticle

This study proposes a Cucker-Smale model incorporating dynamic networks and the discrete p-Laplacian ( p∈(1.2) ), and analyzes the relationship between flocking time-constraints and graph connectivity from both theoretical and experimental perspectives. We establish that this model achieves flocking within a finite time and derive a quantitative relationship between the lower bound of the flocking time and graph volume. Results show that imposing sufficiently small flocking time increases the network volume, and that a larger initial velocity variance requires greater volume under the same time constraint. In our experiments, we trained a transformer-based proximal policy optimization policy to select network structures at each time step. Under the most stringent time constraint, the maximum average number of connections increased sharply, confirming a threshold effect. The negative correlation between the convergence time and average number of connections reflects the theoretical results. This study provides quantitative evidence of the phenomenon that time constraints induce connection mobilization.

다수의 UAV가 다양한 임무를 수행하면서도 편대를 유지할 수 있도록 하는 집단적 지능을 갖춘 시스템을 구축하기 위해서는 AI에 관한 연구가 필수적이다. AI의 전형적인 접근 방법에는 전문가시스템을 비롯한 규칙기반의 논리 추론방식인 '하향식' 접근 방법과 인공신경회로망, Flocking Algorithm과 같이 단순 개체간의 부분적 상호작용을 통해 전체적인 행동이 결정되는 '상향식' 접근 방법이 있다. 기존의 Flocking Algorithm과 같은 연구에서는 개개인은 개별적인 임무를 수행 할 수 없다. 또한 UAV의 편대비행과 같은 연구에서는 편대의 부분적인 결함으로 발생하는 문제에 대해 유연하게 대처 할 수 없다. 본 논문에서는 다중에이전트 시스템을 통해 하향식 접근 방법과 상향식 접근 방법 간의 유기적 통합을 제시하고, 이를 통해, 유연한 임무수행이 가능한 편대 비행 알고리즘을 제시하였으며, 시뮬레이션을 통해 대형형성 및 충돌회피 등 유효성을 확인하였다.

Research on AI is essential to build a system with collective intelligence that allows a large number of UAVs to maintain their flight while carrying out various missions. A typical approach of AI includes 'top-down' approach, which is a rule-based logic reasoning method including expert system, and 'bottom-up approach' in which overall behavior is determined through partial interaction between simple objects such as artificial neural network and Flocking Algorithm. In the same study as the existing Flocking Algorithm, individuals can not perform individual tasks. In addition, studies such as UAV formation flight can not flexibly cope with problems caused by partial flight defects. In this paper, we propose organic integration between top - down approach and bottom - up approach through multi - agent system, and suggest a flight flight algorithm which can perform flexible mission through it.

본 논문은 컴퓨터 애니메이션에서 많이 활용되는 자동 에이전트에 대한 무리 짓기의 설계 및 구현에 관한 연구이다. 잘 알려진 무리 짓기의 방법을 공개용 게임 엔진인 오우거 게임 엔진에 설계 및 구현하였다. 공개용 게임 엔진에구현함으로써 실험용이 아닌 실제 상황에서 무리 짓기의 성능을 측정하고 분석할 수 있었다. 또한 이웃 에이전트를 제한하는 쿼리 반경을 조정함으로써 무리 짓기의 다양한 형태를 관찰할 수 있었고, 이는 향후 무리 짓기의 애니메이션에서 무리의 형태 제어 기법으로 활용될 수 있다.

This paper is the research for the design and implementation of flocking behaviour of automatic agent used frequently in the computer animation. A well-known flocking method was designed and implemented based on the OGRE game engine which is a public game engine. By implementing on a public game engine, the actual performance of the flocking could be measured and analyzed more realistically than experimental situations. In addition, by controlling the query radius which restricts the neighboring agents, the various flocking types were found and it will, henceforth, can be used in the animation of the flocking as the controlling technique of flocking types.

본 논문은 공간분할에 기초한 무리 짓기 알고리즘에서 적절한 분할의 크기를 제시한다. 이것은 공간분할에 기초한 무리 짓기의 알고리즘의 성능이 에이전트의 수, 이웃 에이전트들의 수뿐만 아니라 분할의 크기에도 의존하기 때문이 다. 에이전트 수 및 이웃 에이전트들의 수는 게임 환경에 의하여 고정되는 반면, 분할의 크기는 게임 환경에 관계없이 선택될 수 있기 때문에 최적화가 가능하다. 이를 위하여, 공간분할에 기초한 무리 짓기 알고리즘의 성능은 시간 복잡 도 및 실험적 방법을 통하여 다양한 분할의 크기에 따라 분석되었다. 분석 결과는 대부분의 3D 환경에서 분할의 크기 가 에이전트의수 일 때 좋은 성능을 얻을 수 있음을 보였다.

This paper proposed the proper partitioning size of the flocking behavior algorithm based on the spatial partitioning method. It is because the performance of the flocking behavior algorithm based on the spatial partitioning method is dependent on not only the number of agents and the number of the neighborhood, but also the partitioning size. While the number of agents and the number of the neighborhood are fixed by the game environment, it is possible to be the optimal because the partitioning size can be selected without related to the game environment. To do this, the performances of the flocking behavior algorithm were analyzed according to the various partitioning size by using the time complexity and the experiments. The results of the analysis have shown that in the most of 3D environments, the algorithm has the good performance when the partitioning size is      

Coupling strength represents the interaction intensity between individuals, which is likely to affect both the convergence and stability properties of multi-agent system. In this paper, a coupling strength based approach is proposed to study the internal interaction mechanisms of multi-agent system. Inspired by the interaction behaviors of biological flocks, three factors, including position, velocity and number of neighbors, are first proposed to generate its relationship with interaction intensity. Then, coupling strength is analytically constructed by synthesizing these factors. Finally, two different cases, with both fixed and varying coupling strength, are simulated to illustrate the effectiveness of the proposed coupling strength in flocking control applications. Moreover, the effects of each factor on flocking are extensively studied.

Self-organizing systems arise very naturally in artificial intelligence, and in physical, biological and social sciences. In this paper, we modify the classic Cucker-Smale model at both microscopic and macroscopic levels by taking the target motion pattern driving forces into consideration. Such target motion pattern driving force functions are properly defined for the line-shaped motion pattern and the ball-shaped motion pattern. For the modified Cucker-Smale model with the prescribed line-shaped motion pattern, we have analytically shown that there is a flocking pattern with an asymptotic flocking velocity. This is illustrated by numerical simulations using both symmetric and non-symmetric pairwise influence functions. For the modified Cucker-Smale model with the prescribed ball-shaped motion pattern, our simulations suggest that the solution also converges to the prescribed motion pattern.

Flocking 공정은 aspect ratio가 큰 단섬유를 플라스틱 등의 기판에 접착시키는 기술이다. 이 연구에서는 플라스틱 제품으로 자동차의 콘솔박스 상에 접착제를 코팅하고 이후에 전기장을 가하여 섬유를 기판 상에 수직으로 접착시킬 경우 섬유조직의 발달과 불량 요인을 분석함으로써 향후 품질 개선을 도모하고자 한다.

본 연구는 일반적인 2차원적 flocking 가공이 아닌 전 방향으로 3차원적 flocking가공을 통하여 flocking-yarn을 제조하는 방법과 물성에 관한 연구이다. 전 방향 식모장치에 관한 연구와 그를 이용한 가공사의 접착강도를 연구하였으며, 수입제품과의 동등한 물성을 얻을 수 있었다.

동독인들의 서독으로의 탈출 및 이주는 독일이 분단되면서부터 시작되었다. 동독이 수립된 1949 년부터 독일이 통일되던 해인 1990년 6월 30일까지 무려 520만 명의 동독인들이　서독으로 이주하 였다. 그리고 서독인들의 동독으로의 이주는 겨우 47만 여명에 그쳤다. 이주자(Uebersiedler)란 넓은 의미로 동독과 서독사이의 모든 이동자를 가리킨다. 그들에는 모든 탈출자 즉, 삼엄한 경계를 뚫고 국경을 탈출한 사람들을 일컫는“Sperrbrecher", 또 공화국을 탈출한 사람들, 노령연금수령자 또는 이산가족이었다가 결합한 사람들, 가정적인 일로 합법적으로 동독정 부의 허가를 받아 서독을 방문하였으나 동독으로 돌아가지 않고 서독에 머문 사람들, 그리고 제3국 을 통한　탈출자들 또는 1989년 헝가리, 체코슬로바키아, 폴란드 등 국가의 서독대사관에 진입하여 서독으로 온 사람들 등 여러 부류의 사람들을 모두 포함한다. 이 밖에도 동독인들의 서독이주에는 동독에서 반체제운동을 하다가 형사처벌을 받고 복역을 하던 사람들이나, 또는 서독으로 탈출을 기 도하였던 동독의 이른바 정치범들을 서독정부가 비밀리에 석방거래를 통하여 데려 온 사람들이 있 다. 이 연구에서 사용하는 용어는 대체로 넓은 의미의 이주자이지만, 동독 당국의 허가를 받지 않 고 위험을 무릅쓰고 서독으로 탈출을 감행한 사람들은 탈출자로 사용한다. 이 연구에서 알아 보고자 한 것은 우선 많은 동독인들이 서독으로 탈출을 하거나 이주를 한 배경 과 동기는 무엇이고, 그들의 탈출 및 이주방법과 규모는 어느 정도였는가 이다. 그리고 동독인들의 탈출과 이주문제에 대하여 서독정부는 어떤 정책을 갖고, 어떻게 대응하였는가를 살펴보았다. 결론 부분에서 동독인들의 서독으로의 탈출사태와 같은 일이 한반도 탈북자들의 문제에 주는 함의는 무 엇인가를 알아보았다.

Immigrants (Uebersiedler) in broad term, refer to all those movers between East and West Germany. This includes many of those who escaped in Germany during the cold war called Fluechtlinge- Sperrbrecher who got through the cross barrier between two Germanies, Republikfluechtlinge who escaped from the republic, rentner who regularly receive social-welfare checks, Familienzusammengefuehrter whose families are separated, but reunited in the end, familienfeiern Eingereister who personally and legally visited West Germany and did not return to East Germany, Fluechtlinge ueber Drittstaaten who indirectly bypassed through the third countries, or Botschaftsbesetzer who penetrated through West German embassies in Hungary, the Czech Republic, Poland and others. Besides, the migration from East to West Germany covers politische Haeftlinge, political prisoners whose antiestablishment activities had led him to the prison and secretly been released under West German government's bargaining deals. Though this study terms all those immigrants as Uebersiedler in the broad sense, we separate Uebersidelder from Fluechtlinge who took a risk and ran to West Germany without East Germany's permission. This study seeks the reason and background why many of East Germans have escaped or migrated to West Germany. Further, this study tries to find the routes and scopes of their migrations. This study thinks West German government's policies over those matters throughly and reflects its implications on north korean refugees in the conclusion.

게임 세계에 존재하는 수많은 보이드들의 지능적인 집단 행동을 모델링하기 위한 방법으로 플로킹 기법이 많이 사용되고 있다. 특히 생태계에 존재하는 객체들의 행동을 재현하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 생태계에서 흔히 볼 수 있는 먹고 먹히는 관계를 퍼지 논리를 통해 게임의 보이드 행동을 모델링하고 구현한다.

본 논문은 방사기저함수(Radial Basis Function)를 이용한 실시간 군집 시뮬레이션 프레임웍을 제안한다. 제안된 프레임웍에서는 군집이 존재하는 환경을 격자 구조로 모델링 한 후, 격자 구조 각 셀에 하나의 방향 벡터를 할당한 벡터필드를 선형 방사기저함수를 이용하여 실시간으로 합성한다. 방사기저함수를 통한 벡터필드 생성 시, 마우스를 통한 제어라인(Control line)을 이용하며, 이 벡터필드 위에서 군집들은 벡터 필드 흐름에 따라, 자신의 움직임을 결정한다. 방해물과의 충돌회피는 반발벡터필드로 모델링하여, 기존의 벡터필드에 오버레이 하여 이용하고, 다른 캐릭터와의 충돌회피는 lattice-bin 알고리즘에 빠른 충돌회피를 수행한다.

This paper introduces a real-time flocking simulation framework through radial basis function(RBF). The proposed framework first divides the entire environment into a grid structure and then assign a vector per each cell. These vectors are automatically calculated by using RBF function, which is parameterized from user-input control lines. Once the construction of vector field is done, then, flocks determine their path by following the vector field flow. The collision with static obstacles are modeled as a repulsive vector field, which is ultimately over-layed on the existing vector field and the inter-individual collision is also handled through fast lattice-bin method.

본 논문은 행위 기반 분산 기법(behavior-based decentralized method)을 활용하여 복수 무인기의 군집 비행을 위한 강인 제어기를 제안한다. 행위 기반 분산 기법을 활용한 복수 무인기의 군집 비행은 주변 무인기들의 정보만을 활용하여 편대를 이루게 되므로 많은 장점을 갖는다. 본 논문에서는 무인기 시스템에 크기가 제한된 시변 외란(time varying bounded disturbance)이 존재하는 상황에서, 주변 무인기들의 위치와 속도를 모두 활용하는 경우와 위치만을 활용하는 경우로 나뉘어 제어기를 설계하며, 위치만을 활용하는 경우 passivity 기법을 적용하여 제어기를 설계한다. 제안된 제어기는 시간에 의존하는 제한된 외란이 존재하는 상황에서 전체 폐루프 시스템의 uniformly ultimate boundedness 특성을 보장한다. 수치 시뮬레이션을 통해 제안된 제어기법의 타당성을 검증한다.

This study proposes a robust formation flight control technique of multiple unmanned aerial vehicles(UAVs) using behavior-based decentralized approach. The behavior-based decentralized method has various advantages because it utilizes information of neighboring UAVs only instead of information of whole UAVs in the formation maneuvering. The controllers in this paper are divided into two methods: first one is based on position and velocity of neighboring UAVs, and the other one is based on position of neighboring UAVs and passivity technique. The proposed controllers assure uniformly ultimate boundedness of closed-loops system under time varying bounded disturbances. Numerical simulations are performed to validate the effectiveness of the proposed method.

로봇의 지능화에서 기존의 하향식 접근 방식은 단일 개체 지능화에 중점을 두어 왔으나 이러한 접근은 첫째, 센싱, 연산, 통신에 소모되는 비용과 시간이 크다는 것 그리고 둘째, 예측 불가능한 환경변화에 민감하게 대응하는데 어려움이 있다. 본 연구는 이러한 단점을 극복하는 상향식 접근 방식의 집단적 지능화를 위한 알고리즘과 이를 적용한 에이전트 모델을 제안하고 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 본 연구에서 제안한 수정된 플로킹 알고리즘은 그래픽이나 게임에서 집단이동을 보이는 생명체를 모델링 하는데 주로 사용되어온 플로킹(Flocking, Craig Reynolds)의 개념을 단순화시킴으로써 기존 플로킹의 연산과정을 단순화하여 보다 많은 수의 집단 로봇에 적용하기 용이 하도록 수정한 알고리즘이다. 시뮬레이션을 통해 수정된 플로킹 알고리즘의 집단화 적용 가능성을 검증하였고, 이를 위한 보이드 에이전트를 모델링 하였다. 또한 실질적 검증을 위하여 실제 집단로봇에 대한 사례 연구를 진행하였다.

Top-down approach in the intelligent robot research has focused on the single object intelligence however, it has two weaknesses. One is that has a high cost and a long spending time of sensing, calculating and communications. The other is the difficulty of responding to react changes in the unpredictable environment. we propose the collective intelligence algorithm based on Bottom-up approach for improving these weaknesses and the applied agent model and verify by simulation. The Modified Flocking Algorithm proposed in this research is the algorithm which is modified version of the concept of the Flocking (Craig Reynolds) which is used to model the flocks, herds, and schools in the graphics or games, and simplified the operation of conventional Flocking algorithm to make it easy to apply for the number of group robots. We modeled the Boid agent and verified possibility collectivization of the Modified Flocking Algorithm by simulation. And We validated by the actual multiple mobile robot experiment.

셀룰러 네트워크를 운용하는데 드는 에너지의 대부분은 기지국에 의해서 소비되므로 에너지 효율적인 셀룰러 네트워크를 위하여 기지국의 송신 전력을 줄이는 것이 필요하다. 본 논문에서는 셀룰러 네트워크의 에너지 효율을 향상시키기 위한 목적으로 플로킹(flocking) 모델에 기반한 분산 송신전력제어 알고리즘을 제안한다. 새 무리에서 각각의 새가 자신의 속도를 인접한 이웃 새들의 평균 속도로 맞춰 날아가는 것과 같이, 제안 방안에서는 각 셀의 단말의전송률이 인접 셀의 같은 채널을 사용하는 단말의 평균 전송률과 같도록 서빙 기지국의 송신 전력을 제어한다. 모의실험 결과 제안한 분산 송신전력제어 알고리즘은 플로킹 모델과 같은 수렴 속성을 가지며, 셀 간 간섭이 증가함에 따라 낮은 아웃티지 확률을 유지하면서도 기지국의 전력 소모를 효과적으로 줄일 수 있음을 보여준다. 이를 통하여 제안 방안은 기지국 수가 20개 이상일 때 셀룰러 네트워크의 에너지 효율을 기존 방식 대비 두 배 이상 향상시킨다.

Most of the energy used to operate a cellular network is consumed by a base station (BS), and reducing the transmission power of a BS is required for energy-efficient cellular networks. In this paper, a distributed transmit power control (TPC) algorithm is proposed based on the flocking model to improve the energy efficiency of a cellular network. Just as each bird in a flock attempts to match its velocity with the average velocity of adjacent birds, in the proposed algorithm each mobile station (MS) in a cell matches its rate with the average rate of the co-channel MSs in adjacent cells by controlling the transmit power of its serving BS. Simulation results show that the proposed TPC algorithm follows the same convergence properties as the flocking model and also effectively reduces the power consumption at the BSs while maintaining a low outage probability as the inter-cell interference increases. Consequently, it significantly improves the energy efficiency of a cellular network.

In this paper, LOD (Level Of Detail) for flocking, which is the real-time simulation on the movement or some groups such as fighting soldiers, moving fishes and flying birds, is presented. And a flocking LOD algorithm that uses factors such as the speed of fish, direction, and shape is proposed. Model data is modified for LOD in advance, so as to reduce strange edge collapse and unwanted holes. The errors of model data were identified by transforming polygonal model into octree-based cubes and revised before rendering. Experimental results show that the proposed algorithm considering flocking characteristics shows fast frame rates as compared with the conventional continuous LOD algorithm.

무선센서네트워크에서 사용되는 혼잡제어 방식은 일반적인 네트워크 방식과는 다르게 고려해야할 사항이 있다. 문제 해결에 사용할수 있는 자원이 한정적이며, 중앙에서 혼잡 제어를 할 경우 지나친 통신 부하가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 집단지성(Swarm Intelligence)의 일종인 새 떼의 행동양식을 무선센서네트워크에 적용한 혼잡제어 기법을 살펴보고, 기존 기법에서 발생하는 에너지 소비 불균형을 해결하기 위한 기법에 대해 기술한다. 본 논문을 통해 무선센서네트워크에 새 떼의 간단한 행동양식을 적용함으로써 강인하고 확장 가능하며 자가 적응이 가능한 혼잡제어가 가능함을 확인하고, 집단지성이 우리가 직면하고 있는 다양한 연구 과제의 해결 도구가 될 수 있는 가능성을 보인다.

In conventional manufacturing of flocking fabric, filament fibers are weigh-treduced, dyed, and cut to staple fibers of a certain length. Subsequently, these short flocking fibers, or piles, are flocked on a substrate. However, many weight-reduced and dyed flocking fibers are discarded because of inaccurate length during the cutting process. To overcome this inefficiency problem, a modified flocking process was proposed, in which the filament fibers are cut before the flocking fibers are weight-reduced, dyed, and flocked. In this study, the weight-reduction behavior and dyeing properties of split-type PET flocking microfibers produced by the modified flocking process were investigated. It was found that the weight-reduction ratio of the flocking fibers depends on temperature, time, and the concentration of sodium hydroxide solution used in the alkali treatment. The optimum treatment conditions (whereby the weight-reduction ratio reached a theoretically defined value) could be chosen, and the split flocking microfibers could be monitored by scanning electron microscopy (SEM) analysis. When the flocking microfibers were dyed with seven disperse dyes, the adsorption or dyeing rates of the low- and medium-energy-type disperse dyes were faster than those of the high-energy-type disperse dyes. The high-energy-type disperse dyes exhibited good color yield, which suggested that their build-up properties were good. The wash fastness was moderate to good, and the light fastness was fair to moderate; however, the rubbing fastness was very poor.