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빅 데이터기반 마이닝 마인즈 헬스케어 프레임워크 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.32 no.11, 2015년, pp.12 - 20  

(경희대학교) ,  (경희대학교) ,  (경희대학교) ,  허태호 (경희대학교) ,  방재훈 (경희대학교) ,  강동욱 (경희대학교) ,  (경희대학교) ,  (경희대학교) ,  (경희대학교) ,  이승룡 (경희대학교)

초록
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최근 의학 기술이 눈부시게 발전함에 따라 사람들은 수명이 연장되고 삶의 질 향상에 많은 관심을 가지게 되었다. 더욱이 혁신적인 디지털 기술 발전과 함께 다양한 웨어러블 기기와 수많은 헬스케어 어플리케이션이 출시되고 있으며, 이들은 어떻게 하면 개인의 성향이나 체질에 잘 맞는 맞춤형 (개인화) 서비스를 제공할 수 있을 것인가에 관심을 두고 진화하고 있다. 따라서 IoT 환경의 일상생활에서 입력되는 센서 데이터의 수집, 처리, 가공 기술, 일상 행위 및 라이프 스타일 인지, 지식 획득 및 관리 기술, 개인화 추천서비스 제공, 프라이버시 및 보안을 통합적으로 지원할 수 있는 프레임워크 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 본 고에서는 저자가 개발중인 개인 맞춤 건강 및 웰니스 서비스를 제공하는 마이닝 마인즈 프레임워크를 소개한다. 마이닝 마인즈는 현존하는 최신 기술의 집약체로 개인화, 큐레이션, 빅 데이터 처리, 클라우드 컴퓨팅의 활용, 다양한 센서 정보의 수집과 분석, 진화형 지식의 생성과 관리, UI/UX를 통한 습관화 유도 등 다양한 요소를 포함한다. 그리고 건강 및 웰니스 프레임워크 요구사항 분석을 통해 마이닝 마인즈가 이러한 요구를 충족시킬 수 있으며, 개발된 프로토타입을 통해 개인화 서비스의 발전 가능성을 입증하고 향후 나아가야 할 방향을 제시한다.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 고에서는 개인화된 건강 및 웰니스 서비스를 제공하는 혁신적인 마이닝 마인즈 프레임워크를 소개하였다. 본 프레임워크는 최신의 디지털 헬스 패러다임에 필요한 요구사항을 반영하여 설계되었다.
  • 본 고에서는 미래의 디지털 헬스케어 프레임워크의 요구사항을 반영하는 독자적 프레임워크인 마이닝 마인즈를 제안한다<;그림 1>.
  • 본 절에서는 마이닝 마인즈 프레임워크의 초기 구현 버전에 대해 소개한다. 마이닝 마인즈는 체중 관리를 통한 개인의 건강한 라이프스타일 유지를 유도한다.
  • 이러한 제약점을 보완하기 위해 본 고에서는 개인화된 건강 및 웰빙 서비스 제공을 통하여 건강한 라이프스타일을 지속할 수 있도록 도와주는 분산 마이닝 마인즈 프레임워크 개발 경험을 소개한다. 이 프레임워크는 다양한 멀티모달 입력 소스로부터 얻은 일상 생활 데이터를 실시간으로 마이닝하여 사용자의 행위 및 라이프스타일 인지하고, 헬스케어 지식획득 및 지식베이스의 지속적인 관리와 추천서비스, 그리고 UI/UX 통하여 사용자에게 건강에 대한 관심과 생활 습관변화를 유도를 목표로 한다. 또한 클라우드를 단순히 저장 목적만으로 사용하는 것이 아닌 고성능의 컴퓨팅 능력을 활용하여 사람들의 건강 및 동향을 파악하고, 이를 토대로 각 개인에게 맞춤형 건강 관리 서비스를 제공한다.
  • 최근 모바일 및 웨어러블 기술의 발전으로 인하여 건강 관리 어플리케이션과 시스템 개발에 대한 관심이 고조되고 있다[7]. 이러한 기술의 주된 목표는 개인의 건강한 라이프스타일 유지를 위한 서비스 제공으로, 특히 신체 건강과 관련되어 사용자의 일상생활을 추적하며 건강 유지를 위한 동기를 부여한다. 예를 들어, Withings의 Activite, Garmin의 Vivofit 및 Misfit의 Misfit Shine 등은 최근 팔찌나 시계 형태의 웨어러블 기기를 개발, 상용화하여 판매하고 있으며, 이를 모바일 앱과 연동시켜 사용자의 걸음걸이 수 및 수면 시간을 측정하여 건강 유지를 위한 기본적인 추천 서비스를 제공한다.
  • 이러한 제약점을 보완하기 위해 본 고에서는 개인화된 건강 및 웰빙 서비스 제공을 통하여 건강한 라이프스타일을 지속할 수 있도록 도와주는 분산 마이닝 마인즈 프레임워크 개발 경험을 소개한다. 이 프레임워크는 다양한 멀티모달 입력 소스로부터 얻은 일상 생활 데이터를 실시간으로 마이닝하여 사용자의 행위 및 라이프스타일 인지하고, 헬스케어 지식획득 및 지식베이스의 지속적인 관리와 추천서비스, 그리고 UI/UX 통하여 사용자에게 건강에 대한 관심과 생활 습관변화를 유도를 목표로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
빅 데이터의 요구사항은 무엇인가? 미래의 헬스케어 프레임워크에 빅 데이터 처리 기술 도입은 필수 불가결하며, 빅 데이터의 요구사항인 4V (Variety(다양성), Volume(양), Velocity(속도), Veracity(진실성))를 충족할 수 있어야 한다. 기술의 발전에 따라 현재 웨어러블 기기, 소셜네트워크, 의료 시스템 등을 통해 다양한 데이터의 수집이 가능해졌으며, 가공된 정보를 이용하면 사람의 건강 상태를 표현하는 것이 가능하다.
만성질환은 어떻게 발생하는가? 최근 건강 관리 서비스의 주요 트랜드는 질병 발병 후의 사후관리가 아닌 질병의 사전 예방과 건강 관리를 목표로 언제, 어디서, 어떻게 특정 환자 및 사용자에게 맞춤형 서비스를 제공해야 할 것인지에 초점이 맞추어져 있다[1][2]. 일반적으로 알려진 만성질환은 해로운 식 습관 및 생활 습관, 음주, 흡연, 운동부족, 스트레스 등 잘못된 라이프 스타일의 결과에 주로 기인된다[3][4][5]. 따라서, 개인의 건강한 생활습관 유도와 질병 및 장애에 대한 대처를 보다 효과적으로 이끌어낼 수 있는 혁신적인헬스케어 기술 개발이 요구된다.
헬스케어 프레임워크의 중요한 요구사항 중 하나로 시스템이 인간 중심의 개인화 서비스를 제공할 수 있어야 하는 이유는 무엇인가? 시스템은 사용자에게 이해하기 쉬운 형태의 서비스를 알람, 추천 및 가이드라인 형식으로 제공해야 한다. 그러나, 현재 대부분의 디지털 헬스케어 시스템은 사용자에게 동일한 서비스를 반복적으로 제공하여 각각의 개인이 가진 특성을 반영하지 못한다. 따라서, 미래 헬스케어 프레임워크의 중요한 요구사항 중 하나로 시스템이 인간 중심의 개인화 서비스를 제공할 수 있어야 한다.
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참고문헌 (26)

  1. T. Hafner and J. Shiffman, "The emergence of global attention to health systems strengthening," Health Policy and Planning, vol. 28, no. 1, pp.41-50, 2013. 

  2. L. Hood and M. Flores, "A personal view on systems medicine and the emergence of proactive P4 medicine: predictive, preventive, personalized and participatory," New Biotechnology, vol. 29, no. 6, pp. 613-624, 2012. 

  3. E. M. Matheson, D. E. King, and C. J. Everett, "Healthy lifestyle habits and mortality in overweight and obese individuals," The Journal of the American Board of Family Medicine, vol. 25, no. 1, pp. 9-15, 2012. 

  4. M. M. Gillen, C. N. Markey, and P. M. Markey, "An examination of dieting behaviors among adults: Links with depression," Eating Behaviors, vol. 13, no. 2, pp. 88-93, 2012. 

  5. W. Demark-Wahnefried and L. W. Jones, "Promoting a healthy lifestyle among cancer survivors," Hematology/Oncology Clinics of North America, vol. 22, no. 2, pp. 319-342, 2008. 

  6. M. Swan, "Health 2050: the realization of personalized medicine through crowdsourcing, the quantified self, and the participatory biocitizen,"Journal of Personalized Medicine, vol. 2, no. 3, pp. 93-118, 2012. 

  7. A. C. Powell, A. B. Landman, and D. W. Bates, "In search of a few good apps," The Journal of the American Medical Association, vol. 311, no. 18, pp. 1851-1852, 2014. 

  8. O. Banos, C. Villalonga, M. Damas, P. Gloesekoetter, H. Pomares, and I. Rojas, "Physiodroid: Combining wearable health sensors and mobile devices for a ubiquitous, continuous, and personal monitoring," The Scientific World Journal, vol. 2014, no. 490824, pp. 1-11, 2014. 

  9. J. Oresko, Z. Jin, J. Cheng, S. Huang, Y. Sun, H. Duschl, and A. C. Cheng, "A wearable smartphonebased platform for real-time cardiovascular disease detection via electrocardiogram processing," IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 14, no. 3, pp. 734-740, May 2010. 

  10. H. Hermens, H. op den Akker, M. Tabak, J. Wijsman, and M. Vollenbroek, "Personalized coaching systems to support healthy behavior in people with chronic conditions," Journal of Electromyography and Kinesiology, vol. 24, no. 6, pp. 815-826, 2014. 

  11. P.-H. Chen and H.-M. Chen, "Framework designintegrating an android open platform with multiinterface biomedical modules for physiological measurement," Journal of Convergence Information Technology, vol. 7, no. 12, pp. 310-319, 2012. 

  12. G. Fortino, R. Giannantonio, R. Gravina, P. Kuryloski, and R. Jafari, "Enabling effective programming and flexible management of efficient body sensor network applications," IEEE Transactions on Human-Machine Systems, vol. 43, no. 1, pp. 115-133, January 2013. 

  13. A. Gaggioli, G. Pioggia, G. Tartarisco, G. Baldus, D. Corda, P. Cipresso, and G. Riva, "A mobile data collection platform for mental health research," Personal Ubiquitous Computer, vol. 17, no. 2, pp. 241-251, 2013. 

  14. G. Yang, L. Xie, M. Mantysalo, X. Zhou, Z. Pang, L. D. Xu, S. Kao-Walter, Q. Chen, and L.-R. Zheng, "A health-iot platform based on the integration of intelligent packaging, unobtrusive bio-sensor, and intelligent medicine box," IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 10, no. 4, pp. 2180-2191, Nov 2014. 

  15. O. Banos, R. Garcia, J. A. Holgado, M. Damas, H. Pomares, I. Rojas, A. Saez, and C. Villalonga, "mHealthDroid: a novel framework for agile development of mobile health applications," in Proceedings of the 6th International Work-conferenc eonAmbientAssistedLivinganActiveAgeing,2014. 

  16. D. Estrin and I. Sim, "Open mhealth architecture: An engine for health care innovation," Science, vol. 330, no. 6005, pp. 759-760, 2010. 

  17. M. Han, L. T. Vinh, Y.-K. Lee, and S. Lee, "Comprehensive context recognizer based on multimodal sensors in a smartphone," Sensors, vol. 12, no. 9, pp. 12 588-12 605, 2012. 

  18. T. Ali, M. Hussain, W. Ali Khan, M. Afzal, and S. Lee, "Authoring tool: Acquiring sharable knowledge for smart CDSS," in International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2013, pp. 1278-1281. 

  19. B. E. Ainsworth, W. L. Haskell, S. D. Herrmann, N. Meckes, D. R. Bassett, C. Tudor-Locke, J. L. Greer, J. Vezina, M. C. Whitt-Glover, and A. S. Leon, "2011 compendium of physical activities: a second update of codes and met values," Medicine and Science in Sports and Exercise, vol. 43, no. 8, pp. 1575-1581, 2011. 

  20. C. L. Forgy, "Rete: A fast algorithm for the many pattern/many objectpattern match problem,"Artificial intelligence, vol. 19, no. 1, pp. 17-37, 1982. 

  21. J.-F. Baget, "Improving the forward chaining algorithm for conceptual graphs rules." in International Conference on Principles of Knowledge Representation and Reasoning, 2004, pp. 407-414. 

  22. S. Gong, "Learning user interest model for contentbased filtering in personalized recommendation system," International Journal of Digital Content Technology and its Applications, vol. 6, no. 11, pp. 155-162, 2012. 

  23. S. Zhong and T. Chen, "An efficient identity-based protocol for private matching," International Journal of Communication Systems, vol. 24, no. 4, pp. 543-552, 2011. 

  24. G. Ghinita, P. Karras, P. Kalnis, and N. Mamoulis, "A framework for efficient data anonymization under privacy and accuracy constraints," ACM Transactions on Database Systems, vol. 34, no. 2, p. 9, 2009. 

  25. Z. Pervez, A. A. Awan, A. M. Khattak, S. Lee, and E.-N. Huh, "Privacyaware searching with oblivious term matching for cloud storage," The Journal of Supercomputing, vol. 63, no. 2, pp. 538-560, 2013. 

  26. S. Li, L. D. Xu, and X. Wang, "A continuous biomedical signal acquisition system based on compressed sensing in body sensor networks,"IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 9, no. 3, pp. 1764-1771, Aug 2013. 

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