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휴대폰에서의 경량 상황추론을 위한 모듈형 베이지안 네트워크의 선택적 추론
Selective Inference in Modular Bayesian Networks for Lightweight Context Inference in Cell Phones 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, v.37 no.10, 2010년, pp.736 - 744  

이승현 (연세대학교 컴퓨터과학과) ,  임성수 (연세대학교 컴퓨터과학과) ,  조성배 (연세대학교 컴퓨터과학과)

초록
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모바일 기기에서 얻을 수 있는 로그 데이터는 다수의 유의미한 정보를 담고 있다. 그러나 모바일 기기의 연산능력 제약과 정보 분석 자체의 어려움 등으로 상황정보를 활용한 모바일 에이전트의 구현이 쉽지 않다. 본 논문에서는 제한적인 모바일 플랫폼에서 효율적인 상황인지를 위한 베이지안 네트워크 용용 기법을 제안한다. 베이지안 네트워크는 다수의 세부 모듈로 구성되며, 모듈간 인과성은 가상증거를 통해 보존된다. 각 모듈은 이전 증거값과 추론결과를 저장하고, 현재 증거값과 비교하여 전체 네트워크에 변화를 주는 경우에만 선택적으로 추론을 수행한다. 다양한 수집 주기의 모바일 데이터를 이용한 추론결과의 신뢰성을 높이기 위해 기억감소함수를 이용하여 결과를 보정하는 방법을 살펴본다. 마지막으로 실제 모바일 환경에서의 실험을 통해 제안하는 방법의 유용성을 확인한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Log data collected from mobile devices contain diverse and meaningful personal information. However, it is not easy to implement a context-aware mobile agent using this personal information due to the inherent limitation in mobile platform such as memory capacity, computation power and its difficult...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 있다. 모바일 기기에서 수집 가능한 개인의 일상정보(통화 기록, SMS, 사진, MP3, 가속도, GPS, PIMS, 웹 등)를 활용하여 상황에 적절한 서비스를 제공하는 것이다. 사용자의 음성을 인식하여 식사 예약, 비행기 시간 확인 등의 정보검색과 추천을 해주는 Siridittp:〃siri.
  • 본 논문에서는 모바일 플랫폼상에서 효율적인 동작을 위한 모듈형 BN[5]의 선택적 추론 방법을 제안한다. 모듈형 BN을 구성하는 각 BN 모듈은 현재 수집된 증거 값이 히스토리 모듈에 저장된 값들과 일치하지 않을 경우에만 선택적으로 추론을 수행한다.
  • 본 논문에서는 모바일에이전트의 연산 효율성을 증대시키기 위한 방법으로 선택적 추론 모듈형 베이지안 네트워크 시스템을 제안하였다. BN모듈의 현재 증거 값과 이전 저장된 증거값을 비교하여 재추론 여부를 결정하고, 증거값이 같은 경우 직전 결과 값을 활용함으로써 모듈의 추론시간을 절약하였다.
  • 실험을 통해 제안하는 방법이 단일 BN추론 방법보다 시간 효율성이 좋아지는 것을 확인하였으며, 제약이 큰 모바일 환경에서 보다 큰 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 현재 제공되는 단순 서비스나 위치기반 서비스 외에도 모바일 기기에서 효율적인 상황인지 어플리케이션을 개발할 수 있는 방법론을 제시하였다. 향후 연구로는 모듈별 입력 변수의 특징에 따라 기억 감소함수의 계수를 설정하는 방법을 구체화할 것이다.
  • 이와 같이 지금까지의 연구들은 BN 구조나 추론 과정을 각각 변화시킴으로써 BN의 복잡도를 제어하고자 하였다. 하지만 두 가지 장점 모두를 가지는 방법은 제시되지 않았으며, 특히 모바일 환경에서 BN을 효율적으로 응용하기 위한 방법을 다루지 않았다.
  • Marengoni 등은 모델링 대상이 되는 개체를 다수계층으로 분류하고 각 계층 간 인과관계의 방향을 통일해 주는 계층적 모델링 방법을 제시하였다[6]. 인과관계의 상위 단에 위치하는 상위 계층의 개체부터 하위계층과 각 개체의 하위 특징값 집합을 차례로 추론하는 순차적 접근 방법으로 BN에서의 추론 복잡도를 줄이고자 하였다. 하지만 개체 간의 인과관계가 명확하지 않은 경우 적용이 어려우며, 하위 계층 특징값의 상위계충으로의 인과관계를 표현할 수 없다.

가설 설정

  • . 모듈 간의 상호 인과성을 반영할 수 있다. 즉 입력, 출력 모듈이 상황에 따라 유동적으로 변화한다.
  • . 모듈 쌍은 비대칭적이다.<刍, 玛>와<刍, 堡>는 같지 않다.
  • . 모듈 쌍을 가지는 두 BN 모듈은 최소 1개 이상의 공통 변수를 가진다.
  • . 모듈형 BN의 모듈은 자기 자신으로의 순환 루프 (loop)를 포함하지 않는다. 예를 들어 刍>와 같은 모듈 쌍은 존재하지 않는다.
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참고문헌 (15)

  1. R. Vertegaal, C. Dickie and C. Sohn, "Designing Attentive Cell Phone using Wearable Eyecontact Sensors," CHI Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, pp.646-647, 2002. 

  2. N. Eagle, "Machine Perception and Learning of Complex Social Systems," Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2005. 

  3. A. Krause, A. Smailagic, and D. P. Siewiorek, "Context-aware Mobile Computing: Learning Context- dependent Personal Preferences from a Wearable Sensor Array," IEEE Trans. on Mobile Computing, vol.5, no.2, pp.113-127, 2006. 

  4. G. F. Cooper, "The Computational Complexity of Probabilistic Inference using Bayesian Belief Networks," Journal of Artificial Intelligence, vol.42, pp.393-405, 1990. 

  5. K.-S. Hwang, S.-B. Cho, "Landmark Detection from Mobile Life Log using a Modular Bayesian Network Model," Expert Systems with Applications, vol.36, pp.12065-12076, 2009. 

  6. M. Marengoni, A. Hanson, S. Zilberstein and E. Riseman, "Decision Making and Uncertainty Management in a 3D Reconstruction System," IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol.25, no.7, pp.852-858, 2003. 

  7. B. Brandherm and T. Schwartz, "Geo Referenced Dynamic Bayesian Networks for User Positioning on Mobile Systems," Lecture Notes in Computer Science, vol.3479, pp.223-234, 2005. 

  8. Y. Xiang and F. V. Jensen, "Lazy Inference in Multiply Sectioned Bayesian Networks Using Linked Junction Forests," Studies in Fuzziness and Soft Computing, vol.213, pp.175-192, 2007. 

  9. A. Brogini and D. Slanzi, "On using Bayesian Networks for Complexity Reduction in Decision Trees," Statistical Methods and Applications, vol. 19, no.1, pp.127-139, 2009. 

  10. U. Kjaerulff, "Reduction of Computational Complexity in Bayesian Networks through Removal of Weak Dependences," Proceedings on Uncertainty in Artificial Intelligence, pp.374-382, 1994. 

  11. F. Bacchus, S. Dalmao, and T. Pitassi, "Algorithms and Complexity Results for #SAT and Bayesian Inference," IEEE Symposium on Foundations of Computer Science, pp.340-355, 2003. 

  12. G. Pavlin, et al., "A Multi Agent Systems Approach to Distributed Bayesian Information Fusion," Information Fusion, vol.11, no.3, pp.267-282, 2009. 

  13. K. B. Korb., Bayesian Artificial Intelligence, Chapman & Hall/CRC, pp.62-68, 2004. 

  14. V. K. Namasivayam and V. K. Prasanna, "Salable Parallel Implementation of Exact Inference in Bayesian Networks," International Conference on Parallel and Distributed Systems, vol.1, pp.143-150, 2006. 

  15. C. Huang, and A. Darwiche, "Inference in Belief Networks: A Procedural Guide," International Journal of Approximate Reasoning, vol.15, no.3, pp.225-263. 1996. 

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