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u-Health 시스템에서 슬라이딩 윈도우 기반 스트림 데이터 처리
Stream Data Processing based on Sliding Window at u-Health System 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.4 no.2, 2011년, pp.103 - 110  

김태연 (조선대학교 컴퓨터통계학과) ,  송병호 (조선대학교 컴퓨터통계학과) ,  배상현 (조선대학교 컴퓨터통계학과)

초록
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u-Health 시스템의 센서들로부터 측정된 데이터에 대한 정확하고 에너지 효율적인 관리가 필요하다. 센서네트워크에서 대용량의 입력 스트림 데이터 전체를 데이터베이스에 모두 저장하여 한꺼번에 처리하는 것은 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 u-Health 시스템 내 센서 네트워크의 에너지 효율성과 정확성을 고려하여 여러 센서에서 지속적으로 들어오는 다차원 스트림 데이터의 처리 성능을 높이고자 한다. 효율적인 입력 스트림 처리를 위해서 슬라이딩 윈도우 기반으로 질의를 처리하고 Mjoin 방법으로 다중 질의 계획을 수립한 후 역전파 알고리즘을 통해 저장 데이터를 축소하는 효율적인 처리 기법을 제안한다. 14,324개의 데이터 집합을 사용하여 실험한 결과 실제 입력되는 데이터보다 저장 공간의 18.3%를 축소함으로써 효과적임을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is necessary to accurate and efficient management for measured digital data from sensors in u-health system. It is not efficient that sensor network process input stream data of mass storage stored in database the same time. We propose to improve the processing performance of multidimensional str...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 향후 연구 방향으로는 처리 시간을 고려한 보다 효율적인 알고리즘을 개발하고 시간의 흐름에 영향을 받는 데이터들의 처리를 위해 시간 기반 슬라이딩 윈도우 질의 처리에 대해 연구 하고자 한다. 또한 사용자의 위치정보, 혈당, 체지방 등 여러 생체 정보에 대한 효율적인 처리 기법에 대해 연구하고 전문 의료진의 판단에 유의한 통합 전문가 모니터링 시스템을 구현하고자 한다.
  • 또한, 기존의 스트림 데이터에 대한 연구는 주로 하드웨어적인 부분보다 데이터에 대한 분석 및 클러스터링에 대한 연구가 많이 진행돼 왔으며, 주로 스트림 데이터에서 질의의 효율 향상이나 스트림 처리 시 발생하는 성능 개선에 초점을 두었을 뿐, 효과적으로 스트림 데이터 저장에 관한 문제 해결은 미흡하다[5][6]. 본 논문 에서는 스트림 데이터의 효율적인 저장 관리를 위해서 역전파(Backpropagation) 알고리즘을 이용하여 데이터를 분류, 축소하고자 한다.
  • 본 논문에서 실험은 TinyDB에서 Query에 대한 정확도를 측정하였다. 1개의 Sink 노드와 9개의 중간노드 총 10개의 노드를 사용하여 5초 마다 한 번씩 체중, 맥박, 수축기혈압, 이완기혈압 값에 대하여 연산된 데이터를 stream data 저장소에 전송 처리하였다.
  • 본 논문에서는 u-Health 환경을 고려하여 스트림 데이터의 효율적인 저장 관리를 위해서 데이터를 분류, 축소하는 것이 목적이다. 기존의 다양한 학습 알고리즘이 있지만 본 실험에서 이용한 데이터는 체중, 맥박, 수축기혈압, 이완기혈압 데이터로써 비선형 데이터 구조로 이루어져 있어서 다층 퍼셉트론 구조로 비선형 판별 문제를 해결할 수 있는 역전파 알고리즘을 이용한다.

가설 설정

  • 1) 입력층의 노드의 수는 각 데이터 항목의 개수인 4이어야 한다.
  • 3) 은닉층의 노드의 수는 1개 또는 그 이상으로 한다. 은닉층의 개수가 많아지면 학습의 시간이 증가하므로 적정한 은닉층의 개수를 정하는 것이 중요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
u-Health 서비스에서 실시간으로 생체 신호를 수집하기 위해서는 어떠한 것이 요구되는가? 하지만, u-Health 서비스에서 실시간으로 생체 신호를 수집하기 위해서는 많은 센서들이 필요하며 센서 네트워크를 통해서 수집된 데이터에 대한 효율적인 처리 방법이 요구되어 진다. 센서 네트워크에서 수집이 되는 데이터는 빠르고 연속적인 특징을 가진 스트림 데이터이다.
본 논문에서 제안된 시스템의 센서 처리에서 사용되는 스트림 데이터의 요소에는 어떠한 것들이 있는가? 제안된 시스템의 센서 처리는 스트림 데이터(체 중, 맥박, 수축기혈압, 이완기혈압)를 획득하기 위해 다수 개의 센서를 사용한다. 분석에 사용될 데이터는 동일한 환경에서의 데이터이므로 하나의 패킷으로 묶어서 전송한다.
u-Health 시스템은스트림 데이터에 대한 빠른 처리가 요구되는데 본 논문에서는 어떤 연산자를 이용하여 질의를 최적화 하는가? u-Health 시스템에서는 하나의 데이터가 아니라 동시에 다차원 데이터를 처리해야하므로 스트림 데이터에 대한 보다 빠른 처리가 요구되어 진다. 이에 본 논문에서는 해시 테이블-윈도우 기반 조인 연산자인 MJoin 연산자를 이용하여 질의를 최적화 한다. 또한, 기존의 스트림 데이터에 대한 연구는 주로 하드웨어적인 부분보다 데이터에 대한 분석 및 클러스터링에 대한 연구가 많이 진행돼 왔으며, 주로 스트림 데이터에서 질의의 효율 향상이나 스트림 처리 시 발생하는 성능 개선에 초점을 두었을 뿐, 효과적으로 스트림 데이터 저장에 관한 문제 해결은 미흡하다[5][6].
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