학습 성능 향상을 위한 차원 축소 기법 기반 재난 시뮬레이션 강화학습 환경 구성 및 활용

여상호; 이승준; 오상윤; Sangho Yeo; Seungjun Lee; Sangyoon Oh

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정보처리학회 논문지 소프트웨어 및 데이터 공학

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한글제목(Korean Title)	학습 성능 향상을 위한 차원 축소 기법 기반 재난 시뮬레이션 강화학습 환경 구성 및 활용
영문제목(English Title)	The Design and Practice of Disaster Response RL Environment Using Dimension Reduction Method for Training Performance Enhancement
저자(Author)	여상호 이승준 오상윤 Sangho Yeo Seungjun Lee Sangyoon Oh
원문수록처(Citation)	VOL 10 NO. 07 PP. 0263 ~ 0270 (2021. 07)
한글내용 (Korean Abstract)	강화학습은 학습을 통해 최적의 행동정책을 탐색하는 기법으로써, 재난 상황에서 효과적인 인명 구조 및 재난 대응 문제 해결을 위해 많이 활용되고 있다. 그러나, 기존 재난 대응을 위한 강화학습 기법은 상대적으로 단순한 그리드, 그래프와 같은 환경 혹은 자체 개발한 강화학습 환경을 통해 평가를 수행함에 따라 그 실용성이 충분히 검증되지 않았다. 본 논문에서는 강화학습 기법을 실세계 환경에서 사용하기 위해 기존 개발된 재난 시뮬레이션 환경의 복잡한 프로퍼티를 활용하는 강화학습 환경 구성과 활용 결과를 제시하고자 한다. 본 제안 강화학습 환경의 구성을 위하여 재난 시뮬레이션과 강화학습 에이전트 간 강화학습 커뮤니케이션 채널 및 인터페이스를 구축하였으며, 시뮬레이션 환경이 제공하는 고차원의 프로퍼티 정보의 활용을 위해 비-이미지 피쳐 벡터(non-image feature vector)에 이미지 변환방식을 적용하였다. 실험을 통해 본 제안 방식이 건물 화재 피해도를 기준으로 한 평가에서 기존 방식 대비 가장 낮은 건물 화재 피해를 기록한 것을 확인하였다.
영문내용 (English Abstract)	Reinforcement learning(RL) is the method to find an optimal policy through training. and it is one of popular methods for solving lifesaving and disaster response problems effectively. However, the conventional reinforcement learning method for disaster response utilizes either simple environment such as. grid and graph or a self-developed environment that are hard to verify the practical effectiveness. In this paper, we propose the design of a disaster response RL environment which utilizes the detailed property information of the disaster simulation in order to utilize the reinforcement learning method in the real world. For the RL environment, we design and build the reinforcement learning communication as well as the interface between the RL agent and the disaster simulation. Also, we apply the dimension reduction method for converting non-image feature vectors into image format which is effectively utilized with convolution layer to utilize the high-dimensional and detailed property of the disaster simulation. To verify the effectiveness of our proposed method, we conducted empirical evaluations and it shows that our proposed method outperformed conventional methods in the building fire damage.
키워드(Keyword)	강화학습 환경 재난 대응 시뮬레이션 차원 축소 기법 PCA Reinforcement Learning Environment Disaster Response Simulation Dimension Reduction Method PCA
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