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STING 작용제와 박테리아 유래 세포밖소포체를 활용한 차세대 면역항암제 연구
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 의과대학 의과학과, 2024. 8. 이동섭.In 2018, the Nobel Prize in Physiology or Medicine honored James P. Allison and Tasuku Honjo for their discovery of immune checkpoint blockade (ICB) therapy for cancer treatment. Despite its transformative impact, only a subset of patients exhibits positive responses. Responders typically display a 'hot' (or 'immune-inflamed') tumor phenotype characterized by increased T lymphocyte infiltration, while non-responders often present a 'cold' (or 'immune-desert'/'immune-excluded') phenotype with limited T cell presence within the tumor tissue. Emerging evidences indicate that ICB therapies reinvigorate CD8+ T cells within tumors and thus require infiltration of CD8+ T cells in the first place, leading to the conclusion that a thorough comprehension of the immune response mechanisms behind both hot and cold tumors allows us to more effectively pinpoint individuals who will respond to ICB therapy. This knowledge also furnishes a foundation for devising strategies to transform nonresponsive cold tumors into responsive hot tumors, thereby extending the benefits of ICB immunotherapy to individuals who previously did not benefit from it. Therefore, in this dissertation, I present two novel cancer immunotherapeutic agents and demonstrate the results acquired from the evaluation of their antitumoral efficacy, focusing on the biological mechanisms related to immune modulation in the tumor microenvironment and potentiation of contemporary cancer treatments. First, I present a novel strategy of potentiating cancer immunotherapy by targeting upregulation of cellular stimulator of interferon genes (STING) using SB24011, a small molecule inhibitor of the STING– Tripartite Motif Containing 29 (TRIM29) E3 ligase interaction, which binds directly to STING and potentiates STING agonist-based anticancer immunotherapy through the blockade of K48 linkage-specific ubiquitination of STING induced by TRIM29. SB24011 further enhanced the activation of type I interferon response upon STING agonist, or cyclic GMP-AMP (cGAMP), co-treatment and improved the antigen presentation ability, leading to significant increase in T cell infiltration within the tumor microenvironment (TME). As a result, SB compound administration has shown substantial tumor growth inhibition in two syngeneic tumor models and regressions of treated and untreated/distal tumors by cGAMP-mediated systemic antitumor response in syngeneic mice bearing CT26 and B16F10 tumors upon intratumoral administration. Moreover, co-administration of SB24011 and anti-PD-1 antibody showed synergistic tumor regression. Collectively, I have elucidated the therapeutic potential of targeted protein upregulation of STING protein in promoting the STING-mediated immune responses and potentiating the efficacy of an immune checkpoint inhibitor, as well as STING agonist, in anticancer immunotherapy. Second, I introduce another candidate for novel immunotherapeutic agent which is the extracellular vesicles (EVs) from gram-negative and gram- positive bacteria. I have revolutionized the Coleys toxin immunotherapy by utilizing outer membrane vesicles (OMVs) derived from Escherichia coli, a homogenously spherical and lipid-bilayered nanosized entities, to boost the activation of host immune system. By combining metal precipitation and size- exclusion chromatography, I have successfully produced E.coli OMVs in a large scale, overcoming a hurdle for development as a novel immunotherapeutic agent. In this study, I utilized an antigen-agnostic strategy where E.coli OMVs were used as an immunostimulatory agent without the need for prediction of cancer antigen. Upon in situ vaccination, E.coli OMVs led to complete remission of two mouse syngeneic tumor models and induced tumor growth inhibition in a dose-dependent manner. E.coli OMV treatment increased the activation and recruitment of antigen-specific T cells into the tumor microenvironment. Furthermore, OMVs also induced generation and infiltration of stem-like CD8+ T cells into the tumor site and have shown synergistic antitumor effects when treated together with anti-PD-1 therapy. Based on these findings, I suggest that the development and application of two novel candidates, inspired by complex biological mechanisms, collectively represent a promising approach towards understanding the unexplored phenomena behind the tumor microenvironment as well as a therapeutic potentiality of these candidates as next-generation cancer immunotherapeutic agents. Although this dissertation focuses on the evaluation of immune responses within the tumor microenvironment, I anticipate that these strategies would be extended and translated as first-in-class therapeutics of other diseases as well. Keyword: Cancer immunotherapy, Novel immunotherapeutic agent, Protein- protein interaction, Extracellular vesicles, Innate-adaptive immune crosstalk Student Number: 2019-278432018년 생리학·의학 노벨상은 암 치료를 위해 면역관문억제제를 개발한 공로를 인정하여 James P. Allison과 Tasuku Honjo에게 수상되었다. 하지만 뛰어난 효과에도 불구하고 면역관문억제제를 활용한 암 면역치료제는 오로지 일부 환자에게만 긍정적인 반응을 보였다. 대부분의 반응을 보이는 환자의 경우, T 세포가 침투한 '면역 활성' 종양 표현형을 보이는 반면, 반응하지 않는 환자들은 종양 조직 내 T 세포가 존재하지 않는 상태의 '면역 제외'/'면역 결핍' 종양 표현형을 보인다. 초기에는 면역관문억제제가 종양 내 CD8+ T 세포를 활성화시키는 것으로 알려졌으며, 이를 바탕으로 CD8+ T 세포 침투에 따른 치료 효과를 평가할 수 있을 것으로 예상하였다. 그러나 최근 여러 연구에서 상당수의 T 세포 침투가 없는 종양임에도 불구하고 여전히 면역관문억제제가 긍정적인 반응을 보일 수 있음을 보여주는 반면에 상당수의 T 세포가 침투된 종양에서는 반대로 치료 효능의 부정적인 반응을 보일 수 있다는 것이 나타났다. 또한, 종양 변이 부하와 같은 요소들은 T 세포 침투와 관계없이 치료 효능을 독립적으로 예측할 수 있게 하며 이러한 관찰은 면역관문억제제 반응성의 복잡성을 강조하며, 잠재적 반응자를 정확히 식별하기 위한 정밀한 방법의 필요성을 강조한다. 여러 종양 표현형을 가진 종양 모델 내 면역 반응 메커니즘을 심층적으로 이해하는 것은 면역관문억제제에 반응하는 환자를 더욱 효과적으로 식별할 수 있게 하며, 비반응성 면역 제외 또는 면역 결핍 종양을 면역 활성 종양으로 변환하는 전략을 계획하는 기초를 제공한다. 이러한 연구 결과는 이전에 도움을 얻지 못했던 환자들에게 면역항암치료 요법의 혜택을 제공하는 데도 큰 도움이 된다. 따라서 본 학위 논문에서는 종양 미세환경과 현대적인 암 치료의 연관된 생물학적 기전을 탐구하고, 추가적으로 면역 활성 종양으로 변환시키는 것이 가능한 두 가지의 혁신적인 면역항암치료의 후보 물질을 제시하고 그들의 항암 효능 및 면역관문억제제 치료와의 병용투여 효능을 평가하였다. 먼저, SB24011이라는 STING 단백질과 E3 ligase인 TRIM29 단백질의 상호작용을 억제하는 저분자 억제제를 통해 세포 내 STING 발현의 증가를 목표로 한 면역항암 치료의 새로운 전략을 제시하였다. SB24011은 직접적으로 STING에 결합하여 TRIM29에 의해 유도된 STING의 K48 결합 특이적 유비퀴틴화를 차단함으로써 STING 활성제 기반의 항암 면역항암요법을 효과적으로 개선하였다. STING 활성제와 함께 처리되었을 시, SB24011는 Ⅰ형 인터페론 반응의 활성화를 유도하였고 선천면역 세포의 항원 제시 능력을 향상시켰다. SB24011을 종양 내 직접 투여한 결과, T세포의 침투 및 활성화가 유도되어 원발암뿐만 아니라 원거리에 위치한 종양의 성장을 억제하였고 더불어SB24011과 면역관문억제제의 병용투여는 항암 효능의 시너지 효과를 보여, STING을 표적으로 한 단백질 발현 증가 전략이 STING 매개 면역 반응을 촉진하고, 면역관문억제제 및 STING 활성제의 효능을 증가시킨다는 것을 밝혔다. 두 번째로, 그람 음성 및 양성 박테리아로부터 유래된 세포밖소포체를 새로운 항암면역치료제의 후보 물질로 제시하였다. Coleys toxin 면역 요법의 혁신화를 위해 면역 시스템의 뛰어난 활성화를 유도하는 Escherichia coli에서 유래된 outer membrane vesicles (OMVs)를 활용하였다. 면역항암치료제 개발에 큰 걸림돌인 대규모 생산이라는 어려움을 극복하기 위해 금속 침전과 크기 배제 크로마토그래피를 결합하는 새로운 제조공정 방식을 제시하였고 이를 활용하여 E. coli OMVs을 대량으로 생산하였다. 다음으로 대량생산된 E. coli OMVs의 항암 효능을 검증하고자 하였고 이 연구에서는 E. coli OMVs를 면역자극제로 활용함으로 종양 항원 예측이 필요하지 않는 항원 비특이적 전략을 활용하였다. In situ vaccination을 통해 E. coli OMVs를 투여한 결과, 두개의 종양이식모델의 완전관해가 유도되었으며 용량 의존적인 종양 성장 억제가 유도되었다. 또한, E. coli OMV 투여로 인해 종양 미세환경 내 항원특이적 T 세포의 활성화 및 침투가 증가하였으며 종양 내 stemlike CD8+ T 세포가 증가되는 것을 확인함으로 면역관문억제제와 함께 사용되었을 시 항암 효능의 시너지 효과를 나타내었다. 이러한 발견을 바탕으로, 본 학위논문은 복잡한 생물학적 메커니즘을 기반으로 한 두 가지 혁신적인 후보물질을 제시하고 이들의 뛰어난 항암효능을 밝혔으며 더 나아가 이 후보물질들을 사용하여 앞으로 종양 미세환경 내 미처 탐구되지 않은 현상을 이해할 수 있게 하는 가능성에 대해 나타낸다. 비록 이 논문은 종양 미세환경 내의 면역 반응 평가에 중점을 두지만, 두 후보물질들을 활용한 전략이 암 뿐만 아니라 기타 질환의 최초 치료제로서 활용될 것으로 기대한다. 주요어: 면역항암요법, 항암면역치료제, 단백질-단백질 상호작용, 세포밖소포체, 선천-적응면역 시스템 학 번: 2019-27843ABSTRACT . 1
TABLE OF CONTENTS . 4
LIST OF FIGURES . 8
1 Introduction 10
1.1 Cancer immunotherapy: Current progess and prospects 10
1.2 Tumor immunophenocyte: Hot versus cold 12
1.3 T cell immunity in cancer and cancer immunotherapy . 14
1.4 STING agonist as an immunotherapeutic agent 17
1.5 E.coli OMVs as an immunotherapeutic agent 19
1.6 Aims of the dissertation . 21
2 Chapter Ⅰ, Enhancing the Efficacy of Cancer Immunotherapy via
Targeted Protein Upregulation of STING 22
2.1 Introduction . 23
2.2 Results 27
５
2.2.1 Discovery of a small molecule that inhibits the interaction of STING and
its E3 ubiquitin ligase, TRIM29 27
2.2.2 SB24011 blocks TRIM29-mediated K48-linkage specific ubiquitination .. 28
2.2.3 Activation of type I interferon response induced by SB24011-mediated
STING upregulation 29
2.2.4 SB24011 potentiates immunotherapy in a syngeneic mouse model 30
2.2.5 SB24011 potentiates STING agonist through enhancing local immune
activation 30
2.2.6 Immune activation within the tumor microenvironment is induced by
accumulation of STING in effector cells . 31
2.2.7 STING-dependent tumor growth inhibition by SB24011 and cGAMP 32
2.2.8 SB24011 promotes systemic antitumor immunity 32
2.2.9 SB24011 potentiates anti-PD-1 immunotherapy 33
2.3 Discussion 34
3 Chapter Ⅱ, Enhancing the Efficacy of Cancer Immunotherapy via
Gram-negative Bacterial Outer Membrane Vesicles that Activate Cancer
Antigen-specific Stem-like CD8+ T cells 64
3.1 Introduction . 65
６
3.2 Results 68
3.2.1 Mass production of E.coli OMVs 68
3.2.2 E.coli OMVs induced dose-dependent tumor growth inhibition 69
3.2.3 Toxicity of E. coli OMVs. 70
3.2.4 Activation of cytotoxic CD8+ T cells induced by E.coli OMVs 70
3.2.5 Activation of cancer antigen-specific CD8+ T cells induced by E.coli
OMVs . 71
3.2.6 E. coli OMVs enhanced TCF-1+ stem-like CD8+ T cells . 72
3.2.7 Synergistic anti-tumor effect of E. coli OMVs with anti-PD-1
immunotherapy . 73
3.3 Discussion 75
4 Methods 98
4.1 Cell culture 98
4.2 Mice. 99
4.3 Instruments and programs 99
4.4 Luciferase complementation assay-based STING-TRIM29 inhibitor
screening 100
７
4.5 WST assay . 101
4.6 Immunoblotting 101
4.7 Transfection 102
4.8 ELISA assay . 103
4.9 Quantitative PCR 105
4.10 Tumor inoculation of treatment injection 105
4.11 Immunohistochemistry staining 106
4.12 Flow cytometry analysis 107
4.13 Large-scale production of E.coli OMVs . 108
4.14 Toxicity of E.coli OMVs . 110
4.15 Immunofluorescence staining 110
5 Conclusion 112
BIBLIOGRAPHY 115
ABSTRACT IN KOREAN 128
８박
Performance and Study of 〈J. Brahms Piano Concerto No. 2 in B flat Major, Op. 83〉 and 〈Drei Intermezzi, Op. 117〉
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 음악대학 음악과, 2024. 8. 이민정.본고는 본인의 석사과정 졸업연주 프로그램인 브람스의 〈Piano Concerto No. 2 in B flat Major, Op. 83 (피아노 협주곡 제2번, 작품 번호 83)〉과 〈Drei Intermezzi, Op. 117 (3 개의 간주곡, 작품번호 117)〉에 대한 연구이다.
브람스의 〈Piano Concerto No. 2〉은 오케스트라와 독주 악기 양측이 서로 경쟁구도로 겨루기보다는 협력하여 음악을 함께 전개하는 실내악적 양상이 두드러지게 나타난다. 스케르초 악장이 추가된 4 악장 구성인 점 역시 실내악곡을 연상시키는 지점이다. 또한 고전적 협주곡 양식이 가미되었으며, 브람스 자신의 가곡 선율과 헝가리 집시 풍 음악적 요소를 차용하였다. 피아니스트에게 고도로 숙달된 기술과 음악적 깊이를 겸비한 대가성 (virtuosity)을 요구하며, 장식적이고 과시적인 음악들이 만연했던 당시에 브람스 특유의 소탈함과 형식미로 독보적인 로맨티시즘을 이룩한 레퍼토리로 이 협주곡은 특별한 의미를 갖는다.
〈Drei Intermezzi, Op. 117〉은 브람스 특유의 소박하고 내성적인 성향이 잘 나타나는 후기 피아노 간주곡집이다. 다채로운 전개를 이끄는 반음계적 화성 진행과 대위적인 전개 방식, 간결하고도 짜임새 있는 3부 형식과 내성에 배치된 주선율 등이 음악을 매우 간소화하면서도 밀도 높게 만든다. 한편 병행 8도의 잦은 사용과 저음역대에서 주로 연주되는 데서 유도되는 특유의 공간감과 어두운 음색은 곡에 사색적인 성격을 더한다.This thesis explores Johannes Brahms' 〈Piano Concerto No. 2 in B flat Major, Op. 83〉 and 〈Drei Intermezzi, Op. 117〉, which were performed at my master's degree recital.
Brahms' 〈Piano Concerto No. 2〉 is notable for its chamber music like interaction between the orchestra and the soloist, rather than a competitive dialogue. The addition of a scherzo movement to the traditional three-movement structure further enhances this chamber music quality. The concerto incorporates elements of the classical concerto form and features melodies from Brahms' own lieder and Hungarian Gypsy music. It demands both technical mastery and musical
depth from the pianist, establishing itself as a unique piece of Romantic repertoire with his modesty and formal beauty, amidst an era of brilliant and virtuosic music.
〈Drei Intermezzi, Op. 117〉 reflects Brahms' characteristic simplicity and introspective nature in his later piano works. The pieces feature chromatic harmonic progressions and contrapuntal textures, creating a varied yet concise musical structure. The use of three-part forms with embedded main melodies, frequent parallel octaves, and predominantly low register passages imparts a sense of space and somber tone, adding a contemplative character to the music.제 1 장 서 론 1
제 2 장 본 론 3
1. 브람스의 개인적 성향과 음악 3
2. J. Brahms 연구 8
2.1. 브람스 피아노 협주곡의 특징 8
2.2. J. Brahms 분석 11
1) 제1악장: Allegro non troppo 13
2) 제2악장: Allegro appassionato 26
3) 제3악장: Andante 33
4) 제4악장: Allgretto grazioso 41
3. J. Brahms 연구 51
3.1. 브람스 피아노 작품에 나타난 간주곡 51
3.2. J. Brahms 분석 56
1) 제1번: Andante moderato 57
2) 제2번: Andante non troppo e con molta espressione 63
3) 제3번: Andante con moto 68
제 3 장 결 론 75
참고 문헌 78
Abstract 80석
건설프로젝트의 통합 정보 관리를 위한 위치 기반 데이터 연계
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 건설환경공학부, 2024. 8. 지석호.건설 프로젝트는 기획 및 설계 단계에서 시공 단계, 그리고 운영 단계로 진행됩니다. 그러나 각 단계에서 생성되는 데이터는 단계별로 관여하는 기관에 따라 분산되어 관리되며, 이로 인해 데이터를 통합하고 추적하기에 어려움이 있습니다. 전 생애주기에 걸쳐 모든 단계를 포괄하는 통합 관리 시스템의 부재로 인하여 안전 사고와 데이터 관리 문제들이 발생합니다. 지반 붕괴와 시설물 붕괴 등의 안전 사고들이 발생하고 있으며, 단순 부실 공사나 안전 점검의 과실로 설명하기에는 충분하지 않습니다.
분절되어 있는 건설 데이터 연결하고 활용하려는 연구들이 진행되었으나, 각 데이터별로 기록되어 있는 명칭이 불일치하여 공통된 연계 키를 찾은 직관적인 연계에 한계가 있었습니다. 본 연구는 데이터 사이언스 분야에서 사용되는 다양한 데이터 연계 방법론을 탐구하여 건설 데이터에 가장 적합한 연계 방법을 도출했습니다. 그 결과, 위치 기반 데이터 통합 방법이 선정되었고, 각 데이터의 주소지를 활용하여 qGIS 소프트웨어를 사용한 연계 방법론을 제안하였습니다. 또한, 다양한 데이터를 결합하여 질문에 답변하는 종합 프레임워크를 통해 연계된 데이터의 활용을 극대화하는 방안을 제시하였습니다.
본 연구에서는 다음의 데이터를 활용했습니다: 1) 건설 프로젝트 정보를 포함하는 KISCON(건설산업지식정보시스템) 데이터, 2) 안전 사고 정보를 포함하는 CSI(건설공사 안전관리 종합정보망) 데이터, 3) 사용 단계에서의 성능 평가 정보를 포함하는 FMS(시설물통합정보시스템) 데이터, 4) 건설 프로젝트의 사업 효율성과 영향을 평가하는 사후평가 데이터. 또한, 건설 프로젝트에 큰 영향을 미치는 환경변수인 날씨 정보와 교통량도 활용하였습니다.
이후, 각 데이터별 포함된 주소지를 활용한 GIS(지리 정보 시스템) 기반 연계 방법이 도출되었습니다. 현장 주소를 GPS 좌표로 변환하는 전처리 작업을 수행하고, 중복 데이터를 제거하였습니다. 정리된 데이터는 qGIS 소프트웨어를 사용하여 위치 기반 데이터를 연계하기 위해 시각화하였습니다. 연계된 데이터를 분석하기 위해 Langchain 기반 ChatGPT를 도입하여 단순 쿼리, 통계 분석 및 예측 분석을 수행하여 연계 데이터의 분석 예시를 제안하였습니다.
데이터 연계 결과, 8미터 범위 내에서 데이터 연계가 83%의 정확도를 보임을 확인하였습니다. 또한, 쿼리를 통해 지역별 통계 분석 및 연계된 데이터의 예측 분석을 수행하였으며, 통계 분석 결과는 qGIS에 시각화되어 지역벼 건설 데이터의 경향과 패턴을 식별할 수 있었습니다.
본 연구에서 제안한 통합 프레임워크는 향후 의사 결정 지원 도구로 사용될 수 있으며, 분절된 데이터의 추적에 활용하여 시설물 관리의 효율성을 극대화하고 전체 건설 프로젝트 성과를 향상시키는 데 기여할 것으로 기대됩니다.
주요어: GIS; 데이터 통합; 시설물 안전 관리; 대형 언어 모델; 질의 응답Construction projects progress from the planning and design stage to the construction stage and then to the operation stage. However, data generated at each stage is managed separately by different entities involved, leading to challenges in data integration and tracking. The absence of an integrated management system including the entire lifecycle results in safety accidents and data management issues. Incidents such as ground collapse and facility failures cannot be fully explained by poor construction or inspection errors alone.
Efforts have been made to link and utilize fragmented construction data, but inconsistent naming across datasets limits intuitive linkage. This study explores various data linkage methodologies used in the data science field to identify the most suitable approach for construction data. A location-based data integration method was selected, using qGIS software to link data via addresses. Additionally, a comprehensive framework was proposed to maximize the utilization of linked data by combining various datasets to answer specific queries.
This study utilized the following data sources: 1) KISCON (Knowledge Information System of Construction Industry) data containing construction project information, 2) CSI (Construction Safety Management Integrated Information) data with safety accident details, 3) FMS (Facility Management System) data with performance evaluations during the usage stage, and 4) Post-evaluation data assessing project efficiency and environmental, economic impact. Environmental variables such as weather and traffic volume, which significantly influence construction projects, were also incorporated.
A GIS (Geographic Information System)-based linkage method using the addresses in each dataset was developed. Preprocessing involved converting site addresses to GPS coordinates and removing duplicates. The preprocessed data were visualized using qGIS software for location-based linkage. To analyze the linked data, ChatGPT connected by Langchain was introduced, performing simple queries, statistical analysis, and predictive analysis to demonstrate examples of linked data analysis.
The integrated dataset showed an 83% accuracy in data linkage within an 8-meter range. Statistical analysis and predictive analysis of the linked data were conducted through queries, with results visualized on qGIS to identify regional trends and patterns in construction data.
The framework proposed in this study can be used as a decision-support tool in the future, enhancing the efficiency of facility management and overall construction project performance by improving the tracking of fragmented data.
Keywords: GIS; Data integration; Facility Safety management; Large language model; QnACChapter 1. Introduction 1
1.1. Research Background 1
1.2. Problem Statement 5
1.3. Research Objectives and Scope 6
1.4. Research Process 8
Chapter 2. Literature Review 11
2.1. Data Integration Methods for Disparate Datasets 11
2.1.1. Text Similarity Measures 13
2.1.2. Geospatial Data Integration 14
2.1.3. Temporal Data Integration 16
2.1.4. Classification and Clustering 17
2.2 Construction Data 18
2.2.1. Characteristics of Construction Data 18
2.2.2. Data by Construction Phase 20
2.3. Related Works 25
2.4.1. Big Data Open Platform Bigtori by the Korea Authority of Land & Infrastructure Safety 25
2.4.2. Integrated Platform for Big Data in the Construction Industry by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport 31
2.4.3. SOC Data Dam by the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology 33
2.4. Summary 35
Chapter 3. Development of a Location-based Data Integration System of Construction Projects for Unified Information Management 38
3.1. Overall Research Framework 38
3.2. Data Collection and Integration Method Selection 41
3.2.1. Data Collection 41
3.2.2. Integration Method Selection 58
3.2.3. Data Preprocessing 63
3.3. Question and Answering System for Unified Management 69
3.3.1. Development Process 69
3.3.2. Query Design 71
3.4. Model Verification 73
Chapter 4. Results and Discussions 75
4.1. Integrated Data Analysis 75
4.1.1. Simple Query 75
4.1.2. Regional and Statistical Analysis 78
4.1.3. Predictive Analysis 91
4.2. Application Results and Discussions 92
Chapter 5. Conclusions 95
5.1. Summary and Contributions 95
5.2. Improvement Opportunities and Future Research 97
Bibliography 98
Abstract (Korean) 105석
Comparative Analysis of South Korea and Taiwans Grand Strategy in the 1970s
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 국제대학원 국제학과(국제협력전공), 2024. 8. Sheen Seong-ho.This paper examines the grand strategies of Taiwan and South Korea in response to the fear of abandonment triggered by the Nixon Shock. While many previous studies have explored abandonment by an asymmetric ally for these states, few have compared South Korea and Taiwan in the 1970s.The decision to analyze these nations is based on their shared characteristics within the U.S. Hub and Spoke system, similar conflict histories, and shared security concerns. The 1970s provide a pivotal period to observe how a junior partner responds when trust in the senior partner's security commitment wanes.
Drawing on Paul Kennedy and Hal Brands' definition of grand strategy, this comparative analysis systemizes the comparison, utilizing Kennedy's factors of grand strategy as a framework. The execution of each grand strategy is analyzed, including resource management, diplomacy, and political culture to support it, revealing four main trends.
Student ID: 2022-25214이 논문은 닉슨 쇼크에 의해 유발된 방기의 우려에 대만과 한국의 대전략을 검토하는게 목표다. 이전 연구들도 비대칭적 동맹에 의한 유령을 탐구해왔지만, 대만과 한국을 1970년대에 비교한 연구는 거의 없다. 이 두 나라를 분석을 하는 이유는 둘 다 미국의 허브 앤 스포크 동맹 시스템에 있었고, 유사한 갈등 및 역사를 가지고 있었고, 비슷한 안보 문제를 가지고 있었기 때문이다. 1970년대는 비대칭 동맹에서 미국의 안보 지원에 대한 불신이 있기 때문에 중요한 시기를 제공한다. 폴 케네디와 할 브랜드의 대전략 정의를 기반으로 대전략 정의에 대한 비교 분석을 수행한다.
이 비교 분석은 케네디의 대전략의 변수를 프레임워크로 활용한다. 변수들은 자원 활용, 외교, 그리고 정치 문화이며 이 변수들은 대전략 실행을 지원하는 역할을 한다. 결과적으로 이 과정을 통해 총 4가지 추세가 드러난다.I. Introduction . 5
1. Literature Review . 9
2. Framework of Comparing Grand Strategy 13
3. Historical Context of the Cold War in the late 1960s . 16
II. South Koreas Grand Strategy: Jajugukbang . 19
1. Strategic Situation 20
2. South Koreas Objectives 23
3. Rise of the Korean Defense Industry . 24
4. The Bottleneck 26
5. Additional Measures . 34
6. The Result: The Yulgok Plan 37
III. Taiwans Grand Strategy: Defensive Grand Strategy . 38
1. Strategic Situations 38
2. Taiwans Objectives . 43
3. Defending the Island . 44
4. Combating Isolation 49
IV. The Comparative Analysis . 53
Intervening Variable Explanation: Why was the Grand Strategy Different? 56
Policy Implication 61
V. Conclusion . 63
References 67석
Challenges in Managing Scope 3 Emissions
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 건축학과, 2024. 8. Changbum Ryan Ahn.As global entities intensify their initiatives to achieve carbon neutrality, precise and accurate carbon accounting emerges as a pivotal element in carbon reduction strategies. The construction sector is a significant contributor, responsible for 38% of the world's annual carbon emissions. Nevertheless, Scope 3 emissions, which encapsulate the entire value chain and are crucial for comprehensive carbon disclosure, remain inadequately addressed within Korean construction industry. The research aims to quantitatively analyze the most significant detailed emission sources in the current construction value chain and provide guidelines on the scope of disclosure. This study analyses the existing literature on scope 3 issues of Korean and global initiatives. It selects major sources of scope 3 emissions in Korean construction industry and conducts questionnaires and quantitative analysis. Based on the results of the analysis, we propose scope 3 guidelines to improve carbon disclosure in the Korean construction industry. This study is expected to be used as a basic research data to realize carbon neutrality in 2050.한국 글로벌 기구들이 탄소 중립을 달성하기 위한 노력을 강화함에 따라, 정확하고 정밀한 탄소 회계는 탄소 감축 전략에서 핵심 요소로 부상하고 있다. 건설 부문은 전 세계 연간 탄소 배출량의 38%를 차지하는 주요 원인으로 지목되고 있다. 그러나 전체 가치 사슬을 포함하고 포괄적인 탄소배출 집계 및 공시에 중요한 역할을 하는 Scope 3 배출은 한국 건설 산업 내에서 충분히 다뤄지지 않는 실정이다. 본 연구는 현재 건설사들의 탄소공시의 한계점에 대해서 고찰하고 공시 범위와 표준화에 대한 지침에 기반이 되는 Scope 3 배출원 중요도 도출을 목표로 한다. 이를 위해서, 심층 인터뷰와 설문을 실시하여 Scope 3관리과정에서 마주한 우선적인 문제들을 발견하였고 AHP-TOPSIS 방법을 통해서 도출한 건설업 Scope 3 배출원 순위와 그에 따른 데이터포인트, 산정방법론, 공시개선전략을 제시했다. 한국 건설 산업에서 탄소 공개를 개선하기 위한 본 연구는 2050년 탄소 중립을 실현하기 위한 기초 연구 자료로 활용될 것으로 기대된다.Chapter 1. Introduction 1
1. 1 Research Background 3
1. 2 Problem Description 4
1. 3 Research Objective 6
Chapter 2. Theoretical Backgrounds 7
2. 1 Scope 3 Categories 7
2. 2 Scope 3 Data Classification 10
2. 3 Scope 3 Calculation Methods 11
2. 4 Scope 3 Data Required 13
2. 5 TOPSIS Method 14
Chapter 3. Practical Limitations 16
3. 1 Preliminary Study on Scope 3 Emissions 16
3. 2 Limitations of Current Scope 3 Emissions Calculation 18
Chapter 4. Analysis of Scope 3 Management Challenges in Korean Construction Industry 23
4. 1 Conducting In-depth Interview and Questionnaires 23
4. 2 Interview and Questionnaire Results 27
Chapter 5. Quantitative Assessment of Scope 3 Emission Sources in Korean Construction Industry 38
5. 1 Likert Scale Analysis 39
5. 2 Survey Results of Likert Scale Analysis 44
5. 3 Materiality Assessment Using TOPSIS-AHP Method 46
5. 4 Data Point, Calculation Method and Disclosure Improvement Strategy 52
Chapter 6. Conclusions 60
References 62
국 문 초 록 67석
암호화된 상태에서의 행렬 곱셈에 관한 연구
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 수리과학부, 2024. 8. 천정희.Homomorphic encryption (HE) is a cryptographic primitive that supports computations over encrypted data. Matrix multiplication on homomorphically encrypted data is a central task for many applications of HE, including privacy-preserving machine learning. In this thesis, we propose algorithms for efficient matrix multiplication on homomorphically encrypted data.
First, we provide several algorithms for the multiplication between a plaintext matrix and a ciphertext matrix (PC-MM). Our algorithms consist of multiplications of plaintext matrices (PP-MM) and comparatively cheap pre-processing and post-processing steps: for small and large dimensions compared to the RLWE ring degree, and with and without precomputation. For the algorithms with precomputation, we show how to perform a PC-MM with a single floating-point PP-MM of the same dimensions. This is particularly meaningful for practical purposes as a floating-point PP-MM can be implemented using high-performance BLAS libraries.
Second, we suggest an algorithm for the multiplication between large ciphertext matrices (CC-MM). Our CC-MM algorithm consists of PP-MMs and ciphertext matrix transpositions. While PP-MM constitutes most of the computational load, we leverage highly optimized BLAS libraries to perform it efficiently. For the ciphertext matrix transposition for large matrices, we propose efficient algorithms that extensively exploit the algebraic properties of RLWE-based HE schemes.동형 암호는 암호화된 상태에서 계산을 지원하는 암호화 방법이다. 동형 암호화된 데이터에 대한 행렬 곱셈은 안전한 기계 학습을 포함한 동형 암호의 많은 응용에서 중요한 문제다. 본 논문에서는 동형 암호화된 데이터에 대한 효율적인 행렬 곱셈 알고리즘을 제안한다.
첫째로, 본 논문은 평문 행렬과 암호문 행렬 간의 곱셈(PC-MM)을 위한 여러 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 평문 행렬 곱셈(PP-MM)과 전처리 및 후처리 단계로 구성된다: RLWE 차수에 대비 크고 작은 행렬들과, 그리고 사전 계산을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우를 모두 다룬다. 특히 사전 계산을 사용하는 알고리즘의 경우, 동일한 차원의 단일 부동소수점 PP-MM으로 PC-MM을 수행하는 방법을 제시한다. 이는 부동소수점 PP-MM이 고성능 BLAS 라이브러리를 사용하여 구현될 수 있으므로 실용적인 측면에서 큰 의미가 있다.
둘째로, 본 논문은 큰 암호문 행렬 간의 곱셈(CC-MM)을 위한 알고리즘을 제안한다. 제안한 CC-MM 알고리즘은 PP-MM과 동형 행렬 전치로 구성된다. PP-MM이 주된 계산량을 차지하지만, 이는 고성능 BLAS 라이브러리를 사용해서 이를 효율적으로 처리 가능하다. 큰 암호문 행렬에 대한 동형 행렬 전치를 위해, 본 논문은 RLWE 기반 동형 암호의 대수적 속성을 활용한 효율적인 알고리즘을 제안한다.1 Introduction 1
1.1 Contributions 5
1.2 Technical Overview 7
1.2.1 Plaintext-ciphertext Matrix Multiplication 7
1.2.2 Ciphertext Matrix Transposition 11
1.2.3 Ciphertext-ciphertext Matrix Multiplication 12
1.3 Included Publications 13
2 Preliminaries 14
2.1 Notations 14
2.2 Mathematical Backgrounds 15
2.2.1 Ring Operations and Toeplitz Matrices 15
2.2.2 Automorphisms and Trace 16
2.3 Homomorphic Encryption 17
2.3.1 Encodings, Decoding, Encryption, and Decryption 17
2.3.2 Homomorphic Operations 18
2.3.3 Modulus and Bootstrapping 20
2.3.4 Ring-switching 20
2.3.5 Other Formats than RLWE 21
3 Encryption of Matrices 25
3.1 RLWE-based Encryption 26
3.2 MLWE-based Encryption 27
3.3 Multiple-secret RLWE-based Encryption 29
4 Ciphertext Matrix Transposition 31
4.1 High-level Description 32
4.2 Tweak Algorithm 33
4.3 Ciphertext Transposition Algorithm 36
4.4 Key Size of Transposition Algorithm 38
4.5 Experiments 40
4.5.1 Parameter Selection 40
4.5.2 Experimental Results 41
5 Plaintext-ciphertext Matrix Multiplication 43
5.1 Multi-secret RLWE for Large Dimensions 44
5.2 MLWE for Small Dimensions 47
5.3 Faster PC-MM with Precomputation 48
5.4 Optimizing the b-part Multiplication 53
5.5 Implementation and Experiments 57
5.5.1 Modular PP-MM using Floating-point PP-MM 57
5.5.2 Experimental Results 57
6 Ciphertext-ciphertext Multiplication 60
6.1 Matrix Multiplication Algorithm 61
6.2 Analysis 62
6.3 Comparison to JKLS 65
6.4 Implementations and Experiments 66
6.4.1 Parameter Selection 67
6.4.2 Experimental Results 67
Bibliography 70
Abstract (in Korean) 76
Acknowledgments (in Korean) 78박
유도탄 자동조종장치 설계를 위한 증분 근사 동적 프로그래밍 및 일반화된 확장상태관측기 기반 Model-free 제어기법
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 항공우주공학과, 2024. 8. 김유단.Model-free Control Scheme for Missile Autopilot Design Based on Incremental Approximate Dynamic Programming and Generalized Extended State Observer Juyoung Kim Department of Aerospace Engineering The Graduate School Seoul National University A model-free control scheme is proposed for missile autopilot design, which employs Incremental Approximate Dynamic Programming (IADP) method in conjunction with the Generalized Extended State Observer (GESO). This ap- proach utilizes a model-free control strategy that iteratively updates the value function or policy after each decision or observation. The primary objective of this study is to design model-free controller for unknown nonlinear systems. The proposed controller achieved the control objective with an accurate estimation of disturbances and uncertainties, thus facilitating effective management of un- predictable factors. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through a series of numerical simulations, highlighting its potential in enhancing the performance of missiles system. Also, the proposed control scheme provides a robust solution for model-free control in environments characterized by un- certainties. Keywords: Adaptive Dynamic Programming, Generalized Extended State Ob- server, Model-free Control, Missile Autopilot Student Number: 2022-28944본 논문에서는 유도탄에 대힌 모델 프리 설계를 위해, Incremental Approximate Dynamic Programming (IADP) 방법과 Generalized Extended State Observer (GESO)를 결합한 제어기 설계기법을 제안하였다. 제안한 제어기는 각 결정 또는 관측 이후에 가치 함수 또는 정책을 반복적으로 개선하는 모델 프리 제어 정책을 활용한다. 따라서 알려지지 않은 비선형 시스템에 대한 외란과 모델 불확실성에 강건한 실시간 제어를 수행할 수 있다. 본 논문에서 제안된 기법의 주요 목적은 시스템의 안정성을 보장하는 것이다. 특히, 불확실성과 외란을 정확하게 추정함으로써 예측할 수 없는 요인에 대해 효과적으로 대응할 수 있다. 제안된 제어기법의 성능을 검증하기 위해 유도탄 비선형 종방향 시스템에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 결론적으로 본 연구에서는 불확실성이 존재하는 동적 환경에서 유도탄을 실시간으로 강건하게 제어하는 제어기법을 제안하였으며 자동조종장치 설계에 적용하였다.Abstract i
Contents iii
1 Introduction 3
1.1 Motivation 3
1.2 Literature Review 5
1.3 Contributions 7
1.4 Thesis Overview 8
2 Problem Statement 9
2.1 Missile Dynamics 9
2.1.1 Longitudinal Model 9
2.1.2 Atmospheric Modeling 12
2.1.3 Learning Model 13
2.1.4 Uncertainty Modeling 14
2.2 Incremental method . 16
2.3 Online Identification . 19
2.4 Value Function Approximation . 21
2.5 Persistent Excitation . 23
2.6 Incremental Approximate Dynamics Programming 24
iii
3 Controller Design 26
3.1 Generalized Extended State Observer 26
3.2 GESO-IADP 29
3.2.1 System Identification 29
3.2.2 GESO-IADP algorithm . 29
3.2.3 Cascaded controller 32
3.3 Guideline for GESO and GESO-IADP Parameter Tuning . 33
3.3.1 GESO Parameters Tuning 33
3.3.2 GESO-IADP Parameters Tuning 35
3.3.3 Relation between ωo and ωc 37
3.4 Mathmetical Preliminaries . 39
4 Numerical Simulation 42
4.1 Online identification . 46
4.2 Simulation Results 49
4.2.1 Case 1: Nominal Case 49
4.2.2 Case 2: Uncertainty Case 57
4.2.3 Case 3: Robustness to Parameter Uncertainties 57
4.2.4 Case 4: Robustness to Parameter Uncertainties 58
4.3 Comparison Analysis . 59
5 Conclusion 68
국문초록 74
iv석
텍스트 컨텐츠 및 언어모델 생성물에 대한 자연어워터마킹
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 융합과학기술대학원 지능정보융합학과, 2024. 8. 곽노준.이 논문은 자연어 워터마킹 방법을 제안하여 자연어에 다중 비트 정보를 삽입하는 것을 목표로 한다. 디지털 워터마킹은 멀티미디어(예: 이미지, 비디오, 오디오)에 정보를 임베딩하여 내용의 원본 유틸리티를 저하시키지 않고 알아차리지 않게 하는 기술이다. 그 응용 사례에는 유출지 추적, 소유자 식별 및 메타데이터 바인딩이 포함된다. 워터마킹은 또한 대형 언어 모델 시대에서 악의적 사용을 완화하고 추적하기 위해 저자 ID를 언어 모델 생성에 결합할 수도 있다. 워터마킹이 생성 프로세스와 관련하여 어느 수준에서 이루어지는지에 따라 두 가지 유형의 자연어 워터마킹을 제안한다. 첫째로, 후처리 워터마킹의 주요 응용은 텍스트 콘텐츠의 저작권을 보호하는 것이다. 최근 몇 년간 구독 기반 미디어, 웹 소설 플랫폼 및 대형 언어 모델의 결과물에서 발견되는 가치 있는 원본 자연어 콘텐츠의 증가가 있었다. 그러나 이러한 콘텐츠들은 적절한 보안 조치 없이 불법 침해 및 잠재적 남용의 위험에 노출될 수 있다. 이는 유출 추적이나 소유자 식별을 통해 저작권 보호를 보장하기 위한 안전한 워터마킹 시스템이 필요함을 의미한다. 침해를 효과적으로 대응하고 저작권을 보호하기 위해, 멀티 비트 워터마킹 프레임워크는 충분한 정보 비트를 임베딩할 수 있어야 하며 워터마크를 제거하기 위한 변형에도 워터마크를 견고하게 추출할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 이미지 워터마킹에서 잘 알려진 가설을 기반으로 자연어에서 변형에 불변하는 특징을 식별함으로써 삽입량과 견고성을 모두 개선하는 방법을 탐색한다. 또한, 가능한 오류 소스를 체계적으로 분석하여 Robust Infill Model 을 제안한다. 제안된 방법은 네 개의 데이터셋, 세 가지 공격 유형 및 두 가지 공격 비율에 대해 평균 +16.8% 포인트의 견고성 향상을 이룬다. 후처리 방법은 다중 비트 정보를 바인딩하는 데 효과적이지만 더 강력한 공격에는 취약하다. 이를 위해 우리는 직접 언어 모델 생성에 다중 비트 워터마크를 임베딩하는 방법을 탐색한다. 기존의 직접 워터마킹 방법은 언어모델 생성물 탐지에만 초점을 맞추지만 악의적 남용에 대응하기 위해 상대 사용자를 추적하는 것이 필요할 수 있다. 제로 비트 워터마킹의 점을 활용하여 우리의 방법은 모델 액세스 없이 워터마크를 견고하게 추출하고, 파인튜닝 없이 긴 메시지(≥ 32비트)를 임베딩 및 추출한다. 마지막으로 제로비트와 동일한 텍스트 품질을 유지하면서 워터마크 탐지를 가능하게 한다. 또한, 우리의 워터마크는 인간 텍스트와의 교차하여 편집하는 강력한 공격에 상대적으로 견고하다.This dissertation proposes natural language watermarking methods to embed multi-bit information into natural language. Digital watermarking is a technology that enables the embedding of information into multimedia (e.g., image, video, audio) in an unnoticeable way that does not degrade the original utility of the content. Its application includes leakage tracing, ownership identification, and meta-data binding. Watermarking can also bind author ID onto the language model generations to mitigate and trace malicious use in the era of large language models. We propose two types of natural language watermarking based on the level at which watermarking is done in relation to the generation process. First, the main application of post-processing watermarking is to protect the copyright of text contents. Recent years have witnessed a proliferation of valuable original natural language contents found in subscription-based media outlets, web novel platforms, and outputs of large language models. However, these contents are susceptible to illegal piracy and potential misuse without proper security measures. This calls for a secure watermarking system to guarantee copyright protection through leakage tracing or ownership identification. To effectively combat piracy and protect copyrights, a multi-bit watermarking framework should be able to embed adequate bits of information and robustly extract the watermarks despite possible corruption. In this work, we explore ways to advance both payload and robustness by following a well-known proposition from image watermarking and identify features in natural language that are invariant to minor corruption. Through a systematic analysis of the possible sources of errors, we further propose a corruption-resistant infill model. Our method improves upon the previous work on robustness by +16.8% point on average on four datasets, three corruption types, and two corruption ratios. While the post-processing method is effective for binding multi-bit information, it is fragile against stronger forms of attacks. To this end, we explore directly embedding multi-bit watermarks onto language model generations. While existing direct watermarking methods focus only on detection, some malicious misuses demand tracing the adversary user to counter them. Leveraging the benefits of zero-bit watermarking, our method enables robust extraction of the watermark without any model access, embedding and extraction of long messages (≥ 32-bit) without finetuning, and maintaining text quality, while allowing zero-bit detection all at the same time. Moreover, our watermark is relatively robust under strong attacks like interleaving human texts and paraphrasing. We compare with existing works to show the effectiveness of our scheme in terms of robustness and latency.Abstract i
Contents iii
List of Tables vii
List of Figures ix
1 Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 Watermarking Text Contents 2
1.2.1 Motivation 2
1.2.2 Method Overview 3
1.3 Watermarking Language Model Generations 4
1.3.1 Motivation 4
1.3.2 Method Overview 6
1.4 Contributions 7
1.5 Outline 7
2 Related Works 8
2.1 Post-processing Watermarking 8
iii
2.2 Watermarking Language Model Generations 10
2.3 Steganography, Model Watermarking, and Others 11
3 Watermarking Text Contents 12
3.1 Introduction 12
3.2 Preliminaries 15
3.2.1 Problem Formulation 15
3.2.2 Corruptions on X_wm 16
3.2.3 Infill Language Model 17
3.3 Framework for Robust Natural Language Watermarking 17
3.3.1 Phase 1: Mask Position Selection 18
3.3.2 Phase 2: Watermark Encoding 21
3.3.3 Robust Infill Model 23
3.4 Experiments . 26
3.4.1 Implementation Details 26
3.4.2 AWT Implementation Details 29
3.4.3 Main Results 30
3.4.4 Semantic Scores of Watermark 32
3.4.5 More Results 33
3.5 Discussion 36
3.5.1 Comparison with ContextLS 36
3.5.2 Pitfalls of Automatic Semantic Metrics 37
3.5.3 Ablations and Other Results 39
3.5.4 Human Evaluation 41
4 Watermarking Language Model Generations 47
4.1 Introduction 47
iv
4.2 Method 50
4.2.1 Zero-bit Watermarking 50
4.2.2 MPAC: Extending to Multi-bit Watermark 52
4.2.3 Detecting Machine Text 54
4.2.4 Analysis on Watermark Detection 56
4.2.5 Comparison to Other Works 60
4.2.6 Techniques for Practical Use 62
4.3 Experiments 65
4.3.1 Experimental Settings 65
4.3.2 Results 69
4.4 Discussions 77
4.4.1 Load capacity and detection performance trade-off 77
4.4.2 Radix and Colorlist proportion 77
4.4.3 List Decoding Ablation 78
4.4.4 Latency 79
4.4.5 Bit Accuracy for Multi-bit Watermark 79
4.4.6 Discussion on the Hashing Scheme 81
4.4.7 More on Robustness: Other Attacks, Detection 82
4.4.8 Extending MPAC to other methods 83
5 Conclusion 87
5.1 Summary 87
5.2 Limitations 88
5.2.1 Text Quality 88
5.2.2 Watermark Robustness 88
5.2.3 Open-sourced Models 89
v
5.3 Potential Ethical Concerns 89
6 Appendix 91
6.1 Appendix 91
6.1.1 Watermarked Examples for Post-Processing Methods 91
6.1.2 Generation Samples for MPAC 95
Abstract (In Korean) 110박
Analysis of the Bias in NBA Refereeing Errors and Their Impact on Team Revenues
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 사범대학 체육교육과, 2024. 8. 박일혁.본 연구의 목적은 NBA 농구 경기에서 발생하는 판정오류의 편향과 이러한 판정오류가 구단 수익에 미치는 영향을 분석하여 심판 판정의 공정성을 확보하기 위한 다양한 노력의 필요성을 제고하는 것이다. 이를 위해 NBA의 2018-2019 시즌부터 2022-2023시즌까지의 정규시즌 경기 중 L2M(last 2 minutes report) 상황에 해당하는 경기에서 발생하는 판정오류와 경기 관련 다양한 데이터를 수집하였다. 수집된 데이터를 바탕으로 포제션의 변화 유무에 따라 판정오류를 분류한 뒤, 심판의 판정오류에 편향이 있는지 파악하기 위해 공격권을 얻은 경우를 중심으로 승리/패배 여부, 홈/어웨이, 탑독/언더독 여부에 대한 Welch의 t-검정을 실시하였다. 또한, 판정오류가 구단 수익에 미치는 영향을 분석하기 위해 먼저 판정오류가 팀의 경기력에 미치는 영향을 계산한 뒤, 팀의 경기력이 승리에 미치는 영향을 다중회귀분석을 통해 분석하였다. 이후, 팀의 승리가 구단 수익에 미치는 영향을 다중회귀분석을 통해 최종적으로 판정오류가 구단의 수익에 미치는 영향을 추정하였다. 본 연구를 통해 도출된 결론은 다음과 같다. 첫째, 홈/어웨이 여부와 탑독/언더독 여부에 따른 판정오류의 집단 간 차이는 통계적으로 유의하지 않았으나, 승리/패배 여부에 따라 패배한 팀이 판정오류로 인해 얻은 공격권이 통계적으로 유의하게 많았다. 이는 지고 있는 팀에게 유리한 판정을 함으로써 양 팀의 점수 차를 좁혀 시청자 및 관중들에게 경기를 더욱 흥미롭게 하고 몰입하게 만듦으로써 리그 전체의 이익을 도모할 수 있음을 시사한다. 둘째, 판정오류가 구단의 수익에 미치는 경제적 파급효과를 분석하기 위해 한계수익생산(MRP) 접근법을 활용한 결과, NBA 구단들은 L2M 조건에서 발생하는 판정오류로 인해 매 시즌 최소 170만 달러의 경제적 손실에서 최대 190만 달러의 경제적 이득을 경험하고 있는 것으로 나타났으며 특히 빅마켓 팀에서 가장 큰 경제적 이득과 손실을 경험하고 있는 것으로 나타났다. 분석에 활용한 판정오류가 3점 이내의 접전인 경기의 마지막 2분에 국한되어 있다는 점을 고려할 때, 실제로 각 구단이 판정오류로 인해 겪는 경제적 파급효과는 더욱 클 것으로 사료되며, 이는 편향된 판정오류가 구단의 수익에 큰 영향을 줄 수 있음을 시사한다.The purpose of this study is to analyze the bias in refereeing errors in NBA basketball games and their impact on team revenues, highlighting the need for efforts to ensure fairness in officiating. To achieve the purpose of the study, we collected data on refereeing errors and various related metrics from NBA regular-season games featuring L2M (last 2 minutes report) situations from the 2018-2019 season to the 2022-2023 season. The collected data was used to classify refereeing errors based on possession changes. Welchs t-test was conducted to determine if there was bias in refereeing errors by examining cases where possession was gained due to an error, focusing on win/loss status, home/away, and top dog/underdog status. Furthermore, to analyze the impact of refereeing errors on team revenues, we first calculated the effect of refereeing errors on team performance. This was followed by a multiple regression analysis to assess the impact of team performance on wins. Subsequently, we used multiple regression analysis to estimate the ultimate impact of refereeing errors on team revenues by analyzing the effect of wins on team revenues. The results of the study are as follows. First, while there was no statistically significant difference in refereeing errors based on home/away status and top dog/underdog status, teams that lost had statistically significantly more possessions gained due to incorrect-non call compared to teams that won. This suggests that favorable calls for losing teams may occur to narrow the score gap, making the game more exciting and engaging for viewers and audiences, thereby benefiting the league overall. Second, the economic ripple effects of refereeing errors on team revenues were analyzed using the Marginal Revenue Product (MRP) approach. The results indicate that NBA teams experience an economic impact ranging from a minimum loss of 1.9 million per season due to refereeing errors in L2M situation. Big market teams, in particular, experience the largest economic gains and losses. Given that the refereeing errors analyzed were limited to the last 2 minutes of close games within 3 points, the actual economic ripple effects experienced by teams due to refereeing errors are likely to be greater, indicating that biased refereeing errors can significantly impact team revenues.I. 서론 1
1. 연구의 필요성 1
2. 연구 목적 9
Ⅱ. 이론적 배경 11
1. 심판의 판정오류 11
2. 농구의 포제션(Possession) 18
3. 농구의 팀 경기력 요소와 승패 결정 요인 20
4. 판정오류와 한계수익생산(MRP) 24
Ⅲ. 연구방법 27
1. 연구 대상 27
2. 자료 구성 29
3. 자료처리방법 30
Ⅳ. 연구결과 31
1. 판정오류의 편향 분석 31
1) 홈/어웨이 여부에 따른 편향 33
2) 승리/패배 팀에 따른 편향 35
3) 탑독/언더독에 따른 편향 36
2. 판정오류가 구단 수익에 미치는 영향 분석 38
1) 팀의 경기력이 승리에 미치는 영향 38
2) 판정오류가 팀의 경기력과 승리에 미치는 영향 41
3) 팀의 승리가 구단 수익에 미치는 영향 50
4) 판정오류의 한계수익생산(MRP) 53
Ⅴ. 논의 59
Ⅵ. 결론 및 제언 63
1. 결론 63
2. 제언 65
참고문헌 66
Abstract 74석
신경망 기반 불균형 최적 수송 방법 및 생성 모델링에 대한 적용
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 수리과학부, 2024. 8. 강명주.Neural Unbalanced Optimal Transport and its Application to Generative Modeling Jaemoo Choi Department of Mathematical Sciences The Graduate School Seoul National University In this thesis, we investigate scalable, effective, and stable algorithms that transport one distribution to another. In particular, we propose a novel transport algorithm based on the unbalanced optimal transport (UOT) and improve it in various ways through comprehensive analysis. We verify the practical benefits of our algorithms through the generation tasks. Note that the generation tasks are regarded as finding a transport map from tractable prior distribution to data distribution. Furthermore, we study the desirable theoretical properties of UOT-based algorithms. Throughout the thesis, we propose three methods. First, we propose an ad- versarial algorithm through the semi-dual formulation of the UOT problem (Sec. 3.1). Then, we analyze various properties of our approach such as outlier robust- ness (Sec. 3.3.1), convergence properties (Sec. 3.3.3), training stability (Sec. 4.2.1), mode coverage (Sec. 4.2.2), and Lipschitz properties of the potential function (Sec. 4.2.3). Our analysis demonstrates that our proposed method stably converges and mitigates mode collapse, however, possesses marginal transport error due to the viinherent property of UOT. Based on our analysis, we enhance our algorithm by improving the marginal distribution error. Meanwhile, we propose another new transport algorithm based on Wasserstein gradient flow by investigating the con- nection between the UOT problem. This approach not only improves the perfor- mance of UOTM but also reduces training complexity and significantly improves the performance of WGF-based generative models. Key words: Optimal transport, generative modeling, unbalanced optimal trans- port, Wasserstein gradient flow Student Number: 2018-29545본 학위 논문은 한 분포를 다른 분포로 전이시키는 효율적이고 안정적인 알고리즘을 제안한다. 구체적으로, 비균형 최적 수송 (Unbalanced Optimal Transport, UOT)에 기반한 새로운 수송 알고리즘을 제안하고, 수학적/실험적 분석을 통해 다양한 방법으로 이를 개선한다. 아울러, 이미지 생성 과제에 적용하여 우리의 알고리즘의 효용성을 검증한다. 더 나아가 불균형 최적 수송 기반 알고리즘의 바람직한 이론적 특성을 연구한다. 논문 전반에 걸쳐 총 세 가지 분포 수송 방법론을 제시한다. 첫째, 불균형 최적 수송 문제의 세미-듀얼 형식 (semi-dual formulation)을 통해 적대적 알고리즘 (adversarial algorithm)을 제안한다 (Sec. 3.1). 그 후, 제안한 알고리즘의 이상치 (outlier)에 대한 견고성 (robustness) (Sec. 3.3.1), 알고리즘 수렴성 (Sec. 3.3.3), 학습 안정성 (Sec. 4.2.1), 모드-붕괴 (Sec. 4.2.2), 잠재함수 (potential function)의 립쉬츠 특성 (Lipschitzness) (Sec. 4.2.3) 등을 분석한다. 이 분석들을 통해, 제안된 방법이 안정적으로 수렴하며 모드 붕괴를 완화한다는 결론을 도출한다. 하지만, 제안한 알고리즘으로 학습할 시, 불균형 최적 수송의 고유한 특성으로 인해 분포 수송의 불일치가 발생한다. 따라서, 우리의 분석을 바탕으로 분포 오류를 개선하는 추가적인 알고리즘을 개발하여 성능을 향상시킨다. 아울러, 불균형 최적 수송 문제와 Wasserstein gradient flow의 연관성을 밝히고, 이를 통해 Wasserstein gradient flow 기반 생성 모델을 개발한다. 이 접근 방식은 기존 Wasserstein gradient flow 기반의 방법론들에 비해 월등한 성능을 보이며, 앞서 제시한 알고리즘들 보다 좋은 성능을 보인다. 주요어휘: 최적 수송 이론, 생성 모델, 불균형 수송, Wasserstein 구배 흐름법
학번: 2018-29545Abstract v
1 Introduction 1
2 Background 6
2.1 Unbalanced Optimal Transport Problem . 6
2.1.1 Optimal Transport (OT) 6
2.1.2 Unbalanced Optimal Transport (UOT) . 7
2.2 OT-based Generative Adversarial Networks 8
2.2.1 OT Loss in GANs 8
2.2.2 OT Map as Generative model 9
2.2.3 Problems of GAN-based Generative Models . 10
2.3 Wasserstein Gradient Flow and JKO scheme . 11
2.3.1 Wasserstein Gradient Flow . 11
2.3.2 JKO scheme 12
3 Generative Modeling through the Semi-dual Formulation of Un-
balanced Optimal Transport 13
3.1 Proposed Method 14
vii
3.1.1 Dual and Semi-dual Formulation of UOT 14
3.1.2 Generative Modeling with the Semi-dual Form of UOT 15
3.1.3 Some Properties of UOTM . 17
3.2 Related Work . 19
3.3 Experiments 21
3.3.1 Outlier Robustness of UOTM 22
3.3.2 UOTM as Generative Model 24
3.3.3 Fast Convergence . 28
3.3.4 Ablation Studies . 29
3.4 Proofs 30
3.4.1 Derivation of Semi-dual formulation of UOT 30
3.4.2 Proof of Theorem 3.1.3 33
3.5 Implementation Details . 36
3.5.1 Data 36
3.5.2 Implementation details . 37
4 Analyzing and Improving Optimal-Transport-based Generative Ad-
versarial Networks through Unbalanced Optimal Transport 40
4.1 A Unified Framework of OT-based GANs 41
4.2 Comparative Analysis of OT-based GANs 43
4.2.1 Effect of Strictly Concave Ψ◦1 and Ψ
◦
2 44
4.2.2 Effect of Cost Function 47
4.2.3 Additional Advantage of UOTM . 50
4.3 Towards the Stable OT Map . 52
4.4 Proofs 56
viii
4.4.1 Proof of Theorem 4.2.1 56
4.4.2 Proof of Theorem 4.3.1 59
4.5 Implementation Details . 60
5 Improving Generative Modeling through Wasserstein Gradient
Flow 64
5.1 Previous JKO-based Models 65
5.2 Limited Scalability of WGF Models 66
5.3 Method . 69
5.3.1 Equivalence between JKO step and UOT problem 69
5.3.2 Generative Modeling with the Semi-dual Form of JKO step . 70
5.4 Experiments 74
5.4.1 Distribution Matching on Synthetic Datasets 74
5.4.2 Scalability on Image Datasets 75
5.4.3 Ablation Studies . 78
5.5 Derivation & Algorithm . 80
5.6 Implementation Details . 84
5.6.1 Synthetic data 85
5.6.2 Image Generation 85
6 Conclusion 87
The bibliography 89
Abstract (in Korean) 105
ix박