This article introduces a new markup language for modeling optimisation process using XML, called ODML(Optimal Design Markup Language). To describe numerous types of data generated during the optimisation, a uniform way to represent the decument is needed, which guarantees the consistency of document representation. ODML shall make it possible to capture the structure as well as the content of the optimization process. Our approach is focused on structured representation of optimization process and testing the feasibility of ODML as an interface standard as well as an optimization modeling language.
Each XML document has a core set of rules, which can be collected in DTD or XML Schema. DTD, a formal description of the grammar of XML, defines which tage can be used, what order they should appear in, which tage can appear inside other ones, and which tage have attributes. As XML Schema supports data types, the grammar can be defined more strictly. An XML document is valid if and only if it conforms to the numerous syntactic rules and adheres to its specified snhema. In this study, two types of schemas using DTD and XML Schema are defined to set the syntax rules for the tage of ODML with considering the core activities and related resources of the optimization. Using the two schemas, we developed several applications as feasibility studies of ODML.
The first application is an ODML-based solver for numerical optimization problems. This system can help solve a wide variety of nonlinear constrained or unconstrained optimiszation problems. ODML is used as an input/output interface standard. Using DOM (Document Obfect Model)API, the solver module can access to the contents of the CDML document and analyze the definition of a given problem. When the optimization ends, the iterative information and the result are appended to the ODML document that is provided as an input. The second application is a CAD-based total optimal design system. ODML enables developing an on-line monitoring system using ODML as a post-processing interface standard in this software. A user can monitor his optimization process by accessing the ODML document on the internet. Easy expansion to the Internet-enabled system is one of the important advantages of the ODML-based system. In this system. ODML plays an essential role as a post-processing standard and the interface between the server and the client side. The third application is OMS (ODML Modeling System) which enables easy creation of a complex ODML document on the Internet. Through the convenient Web-based GUL, a user can write a valid ODML document very easily. Also, a complex mathematical equation can be expressed using MathML representing function. The fourth application is a Web-based optimization system, which adopts OMS as a modeling module. In this system, the contents of an ODML input can be translated automatically to the proper format requested by each solver througy the specified sytlesheet. Only if the proper stylesheet is provided, any solver can be integrated with OMS. That is, OMS can be used as a universal modeling system. Using the NEOS server througy Kestrel interface, this system can be expanded to a distributed optimization system.
We conclude that ODML has the potential to be considered as an interface standard between various software systems concerning optimization. The structrued data management of ODML provides the interoperability between different optimization applications. Also, ODML can be used as an independent format and make it easier to transfer data between optimization applications.
본 논문에서는 최적설계 문제의 모델링을 위한 마크업 언어인 ODML을 제안하고 그 활용사례에 대하여 기술하였다. ODML의 문법 역할을 하는 스키마의 정의 과정과 세부 내용에 대하여 살펴보았고 제안된 ODML을 실제 여러 사례에 적용하여 활용함으로써 그 효용성을 확인하였다.
ODML의 스키마를 구성하기 위하여 DTD를 활용한 'ODML 스키마 1'과 XML 스키마를 활용한'ODML 스키마 2'를 정의하였다. 먼저 DTD를 이용한 스키마를 정의하기 위하여 처적설계에 관련된 활동 및 관련 정보들을 파악하여 요소 목록을 정하고 요서간의 포함관계, 나타나는 순서 등을 정의하였다. 정의된 DTD를 활용하여 유효화된 문서를 작성환 예를 들어 설명하였다. 'ODML 스키마 2'는 기존의 DTD 버전 스키마가 가지는 약점을 보와하고 수학적 모델링 기능을 강화하기 위하여 XML 스키마를 활용하여 정의되었다.
ODML의 첫 번째 적용사례로서 ODML문서를 직접 입출력 형식으로 사용하는 최적화 시스템을 개발한 사례에 대해서 소개하였다. 최적화 문제가 정의된 문서를 인자로 입력하여 프로그램을 구동시키면, 사용자가 지정한 최적화 기법에 의해 문제가 풀이된다. 최적화가 이루어지면서 축차 정보가 입력으로 사용된 ODML문서에 기록되고, 최적화가 왼료되면 그결과가 저장되는 시스템이다. ODML이 별도의 변환 과정 없이도 최적화 시스템의 입출력 인터페이스로 활용될 수 있음을 보여주는 적용사례이다.
두 번째 적용 사레로서 CAD 기반 통합 최적설계 시스템인 DS/FDM에 대하여 소개하고, 웹 기반 인터페이스 구성을 위하여 ODML을 적용한 사례에 대하여 설명하였다. DS/FDM에서 이루어지는 최적설계 문제의 정의 과정을 ODML 문서로 표현함으로써 온라인 모니터링 시스템을 구현하기 위한 웹 기반 인터페이스로 활용할수 있었다. 원격지에 있는 전문가들과 공동작업을 하거나 결과에 대하여 ODML문서를 통해 웹 상에서 검토할 수 잇어 협업을 위한 도구로도 활용될 수 있을 것이다. ODML을 구조최적설계 소프트웨어의 정보처리를 위한 인터페이스로 활용할 수 있음을 보여주는 적용사례이다.
세 번째 적용 사례로서 ODML을 활용하여 최적화 문제를 쉽게 작성하기 위한 모델링 시스템인 OMS를 개발한 사례에 대해 소개하였다. 일반 텍스트 에디터를 이용하여 ODML의 스키마를 준수하는 유효한 문서를 작성하는 것은 쉽지 않다. 이에 사용자가 웹 기반의 GUI를 활용하여 유효한 ODML문서를 작성할 수 있는 시스템을 개발하였다. 또한 수식을 처리함에 있어 MathML을 적극 활용하여 사용자가 모델링하고 있는 수식에 대한 이해를 직관적으로 할 수 있도록 구성하였다. 적용 예를 살핌으로써 OMS를 활용하여 최적화 문제의 구조적으로 기술하고 효율적인 자료 교환과 공유가 가능한 형태로 모델링 할 수 있다는 것을 확인하였다.
네 번째 적용사례로서 OMS와 연계된 웹 기반 최적화 시스템을 개발하였다. 여기에서는 ODML을 직접 입력으로 받아 처리하지 않고, 솔버가 원하는 형식으로 스타일시트를 활용하여 변환하여 적용한 사례이다. ODML을 파싱할 수 없는 솔버에도 적절한 스타일시트를 정의하지만 하면 적용할 수 있다는 것이 큰 장점이다. 사용자가 직접 작성한 파일을 업로드 할 수도 있고 사용자가 웹 브라우저 상에서 OMS를 활용하여 모델링 하여 문제를 제출할 수도 있도록 설계하였다. 또한 원격 서버인 NEOS 서버와 연계하여 최적화가 진행될 수 잇는 인터페이스를 구현하여 분산최적화를 위한 인터페이스로도 활용될 수 있음을 확인하였다.
