이론적배경 연구과정및 결과
결론및 제언
STEAM R&E
행렬과 코드설계를 통한 생태계 연구 및 멸종 위기 대책 홍보품 제작
이론적배경 연구과정및 결과
결론및 제언
【연구 동기】
이론적배경 연구과정및 결과
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【연구 목적】
I. 특정 생물종이 생태계 전체에 미치는 영향 판단
II. 멸종위기종 관련 홍보품이 사람들의 인식 개선
에 미치는 영향 분석
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【연구 내용】
I. 행렬을 통한 생태계 먹이사슬 연구 II. 멸종위기종 관련 홍보품 제작
III. 설문조사 및 통계적 분석
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1. 그래프와 인접행렬
무향그래프 유향그래프
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1. 그래프와 인접행렬
A
D
B C
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2. 행렬과 연산
1) 덧셈(addition)
2) 행렬곱(matrix multiplication)
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북극 생태계 호주 생태계 아마존 생태계
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1 python 8 monkeys
2 jaguar 9 macaws
3 vampire-bats 10 orchids
4 iguana 11 variation-of-seeds
5 frog 12 banana-tree
6 grasshoppers 13 bamboo-tree 7 fruit-bats 14 coconut-tree
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=(i번째 개체가 j번째 개체를 먹이로 삼는 비중)
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=
=(i번째 개체가 j번째 개체를 간접적인 먹이로 삼는 비율)
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=
=
=(i번째 개체가 j번째 개체를 간접적인 먹이로 삼는 비율)
=(i번째 개체가 j번째 개체를 길이가 3인 경로를 거쳐 먹이로 삼는 비율)
…
=(i번째 개체가 j번째 개체를 길이가 k인 경로를 거쳐 먹이로 삼는 비율)
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(
) = (i번째 개체가 j번째 개체를 직간접적으로 섭취하는 비율)
경로의 길이가 길 때는 반영되는 비율이 적게 하자!
() =
(
) = (i번째 개체가 j번째 개체를 직간접적으로 섭취하는 상대량, 거리를 고려한 영향력 상수 r 추가)
(0 < r < 1)
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() =
변화가 생긴 먹이사슬 ′에 대해 − (′)을 계산하면 생태계의 변화를 관찰할 수 있음
k번째 개체가 멸종한 먹이사슬 를 ()라고 하면,
= 0 = =
모든 k에 대해서 − (())를 계산하는 알고리즘을 설계하면 각 개체가 멸종했을 때
생태계에 미치는 영향 계산 가능
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이용하여 알고리즘을 코드로 구현
Line 9~19:
행렬 adj를 인자로 받아 Impact(adj)를 계산
Line 21~28:
데이터 입력 및 Impact(P) 계산
Line 30~38:
Impact(P)-Impact(P^(k)) 계산
Line 39~42:
Impact Factor 순으로 정렬 및 결과 출력
*Impact Factor: 행렬 − 의 모든 요소의 합
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*Impact Factor: 행렬 − 의 모든 요소의 합 영향력 상수 r=0.5로 설정 후 프로그램 실행 결과
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영향력 상수 r=0.5로 설정 후 프로그램 실행 결과
*Impact Factor: 행렬 − 의 모든 요소의 합
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*Impact Factor: 행렬 − 의 모든 요소의 합 영향력 상수 r=0.5로 설정 후 프로그램 실행 결과
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있는 개체가 많을수록 Impact Factor가 크다
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앞 뒤
홍보품 주제 멸종위기종 정보
(서식지, 특징, 멸종 위험도)
하프물범 _ 북극 코알라 _ 호주 나무늘보 _ 아마존
3.1) 1차 작품 _ 가. 작품 디자인
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지식, 경각심, 책임감 모두 유의확률(p-value)*2 > 0.05 (유의수준) 이므로귀무가설 채택 1) 등분산 검정 (F-검정)
-귀무가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 분산이 같다.
-대립가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 분산이 다르다.
이론적배경 연구과정및 결과
결론및 제언
지식의 유의확률(p-value) > 0.05 (유의수준) 이므로귀무가설 채택 2) 독립표본 t -검정(t -검정:등분산 가정 두 집단에 대해 실행)
-귀무가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 평균이 같다.
-대립가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 평균이 다르다.
경각심 책임감의 유의확률(p-value) < 0.05 (유의수준) 이므로귀무가설 기각 홍보품이 경각심과 책임감을 늘리는데에 적합!
BUT 지식을 늘리는 효과는 부족
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앞면 뒷면 _ 上 뒷면 _ 下
하프물범( 관심대상종)
난 여기에 살아!
얼마나 심각한데?
을 이용하여 알아보자!
행렬 곱셈
먹이사슬을 행렬로 변환 st ep 1)
(i번동물이j번동물을먹이로삼는비중)
∶
∶(길이가k인경로를거쳐 i번동물이j번동물을간접적먹이로 삼는비중)
개체의 멸종 영향 파악 st ep 2)
=
(0 < < 1)
①행렬의영향행렬
②k번종이멸종했을때행렬의영향행렬
()= 0 ( = = )
( ≠ ≠ )
③k번종의먹이사슬에대한영향분석
− (()) 개체 별 영향력 비교 st ep 3)
파이썬을이용하여유도
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경각심의 유의확률(p-value) > 0.05 (유의수준) 이므로귀무가설 채택 독립표본 t -검정(t -검정:등분산 가정 두 집단에 대해 실행)
-귀무가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 평균이 같다.
-대립가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 평균이 다르다.
지식과 책임감의 유의확률(p-value) < 0.05 (유의수준) 이므로귀무가설 기각 홍보품이 지식과 책임감을 늘리는데에 적합!
BUT 경각심을 늘리는 효과는 부족
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앞면 뒷면 _ 上 뒷면 _ 下
하프물범( 관심대상종)
난 여기에 살아!
얼마나 심각한데?
을 이용하여 알아보자!
행렬 곱셈
먹이사슬을 행렬로 변환 st ep 1)
(i번동물이j번동물을먹이로삼는비중)
∶
(길이가k인경로∶ 를거쳐 i번 동물이 j번 동물을간접적먹이로 삼는비중)
개체의 멸종 영향 파악 st ep 2)
=
(0 < < 1)
①행렬의영향행렬
②k번종이멸종했을때행렬의영향행렬
()= 0 ( = = )
( ≠ ≠ )
③k번종의먹이사슬에대한영향분석
− (())
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독립표본 t -검정(t -검정:등분산 가정 두 집단에 대해 실행)
-귀무가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 평균이 같다.
-대립가설: 홍보품 유무에 따라 지식, 경각심, 책임감의 평균이 다르다.
지식, 책임감, 경각심의 유의확률(p-value) < 0.05 (유의수준) 이므로귀무가설 기각 홍보품이 지식, 경각심, 책임감을 늘리는데에 적합!
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인접행렬과 프로그래밍을 이용하여 생태계 먹이사슬 관계 파악하고 생물종의 멸종이 생태계에 미치는 영향을 분석
탐구결과를 바탕으로 멸종위기종에 대한 관심을 촉구하는 홍보품 제작
설문조사를 통해 제작한 홍보품이 멸종위기종에 대한 관심과 경각심,
책임감 등을 증진시킬 수 있음을 확인
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