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영양성분 프로파일링 기반 사료추천 알고리듬
Nutrient Profiling-based Pet Food Recommendation Algorithm 원문보기

Journal of information technology applications & management = 한국데이타베이스학회지, v.25 no.4, 2018년, pp.145 - 156  

송희석 (Department of Global IT Business in Hannam University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study proposes a content-based recommendation algorithm (NRA) for pet food. The proposed algorithm tries to recommend appropriate or inappropriate feed by using collective intelligence based on user experience and prior knowledge of experts. Based on the physical and health status of the dogs, ...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • , 2011] 반려견을 위한 사료추천서비스는 아직 상용화된 사례를 찾기 어렵다. 따라서 여기서는 사료추천과 가장 유사한 분야인 조리법(Recipe) 도메인에서 추천시스템 관련 연구들을 살펴보고 사료추천시스템 설계에 필요한 아이디어를 도출하기로 한다 [Almeida, 2015].
  • 첫째, 사료추천은 선호도 기반이 아니라 적합도 기반의 콘텐츠 기반 추천방식이 되어야 한다. 물론 반려견별로 좋아하는 향미와 재료가 다를 수 있으므로 선호도 기반의 추천도 고려해볼 수 있으나 본 연구에서는 반려견의 신체 상태나 건강 상태에 적합한 영양성분을 갖춘 사료를 추천하는 것이 더 필요할 것이란 판단에서 적합도 기반의 사료추천 방법을 제안한다. 둘째, 사료 급여 시 특정 사료는 해당 반려견에게 탈을 일으키기도 하므로 추천 시 적합도 외에도 부적합도를 고려하여 추천이 이루어져야 한다.
  • 이 때 적합 영양성분은 동일한 특성을 가지는 반려견에게 동시에 적용될 수 있기 때문에 동일한 특성의 반려견별로 프로파일링 하는 것이 적합한데 비해 선호사료 정보는 동일한 특성의 반려견이라도 개별적으로 선호도는 다를 수 있기 때문에 적합 영양성분과 선호사료 정보를 동시에 고려하는 형태로 추천이 이루어지기 보다는 적합영양성분 기준의 추천과 선호기반의 추천이 별도로 이루어지도록 구현하는 것이 바람직 할 것이다. 본 연구는 반려견 시장의 급성장과 때를 같이하여 반려인들의 사료 선택의 복잡성 문제를 해결하기 위해 시도된 첫 번째 연구라는 점에서 의의를 찾을 수 있다.
  • 본 연구에서는 반려견 사료추천을 위한 콘텐츠 기반 추천 알고리듬을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 사료추천 방법은 사용자경험에 기반한 집단지성과 전문가의 사전지식을 동시에 활용하여 적합사료 또는 부적합 사료를 추천하는 방법이다.
  • 본 연구에서는 반려견 사료추천을 위해 다음과 같은 몇 가지 원칙을 기반으로 추천 알고리듬을 설계하고자 한다. 첫째, 사료추천은 선호도 기반이 아니라 적합도 기반의 콘텐츠 기반 추천방식이 되어야 한다.
  • 본 연구에서는 반려견의 신체 및 건강 상태에 따른 적합 또는 부적합 사료를 추천하는 알고리듬을 제안하였다. 그러나 반려견이 건식 사료를 좋아하는지 습식사료를 좋아하는지, 또는 반려견이 좋아하는 향미나 재료가 무엇인지 등과 같이 반려견의 사료에 대한 선호도를 동시에 고려하여 추천할 수 있다면 한층 사료추천의 만족도를 높일 수 있을 것이다.
  • 셋째, 사용자 후기정보와 전문가의 선험적 지식을 결합하여 사료추천이 이루어지도록 한다. 본 연구에서는 이러한 설계 원칙하에 영양성분 프로파일링 기반의 사료추천 알고리듬(NRA;Nutrient profiling-based Recommendation Algorithm)을 제안하기로 한다. 제안한 사료추천 알고리듬의 성능을 비교할 목적으로 베이스라인 모형과 협업필터링 기반 모형을 동시에 구성하여 제시하기로 한다.
  • 본 연구에서는 이상의 설계 이슈를 해결할 수 있는 사료추천 알고리듬을 제안하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 Ueda et al.
  • 잠재요인모형은 이렇게 긴 사용자 특성이나 상품 특성을 몇 개의 요인 벡터로 간략화 할 수 있다는 가정에서 출발한다. 여기서는 잠재요인 모형 중 SVD(Singular Value Decomposition)를 사용하여 반려견 급여 사료에 대한 적합성 여부를 예측하기로 한다. SVD 적용을 위한 오차함수는 다음과 같다.
  • 이 연구에서는 조리법을 재료성분, 카테고리, 요리법, 영양성분 등으로 부터 추출된 각종 특징들의 집합체로 정의하고 행렬분해 방법(Matrix Factorization)을 이용한 추천방식을 제안하였는데, 행렬분해는 아이템에 대한 사용자의 평가가 잠재된 특징에 기반 한다고 보고 이러한 잠재된 특징을 발견하여 미지의 아이템에 대한 평가치를 예측하는 것이다. 이 연구에서는 시간의존적인 특성을 포함하여 추천모형을 구성했다는 점이 특징이다. Freyne and Berkovsky[2010]는 음식 및 식이요법 영역에서 사용자의 음식 선호도에 따라 다이어트와 라이프스타일을 감안한 개인화된 콘텐츠 기반의 조리법 추천기를 제안하였다.
  • [2014]는 조리법 추천이 요리 절차와 성분에 대한 다양한 이질적인 정보를 포함하고 있기 때문에 기존에 많이 시도된 음악, 영화, 책 등의 아이템 추천과는 다른 특성을 가진다고 하였다. 이 연구에서는 조리법을 재료성분, 카테고리, 요리법, 영양성분 등으로 부터 추출된 각종 특징들의 집합체로 정의하고 행렬분해 방법(Matrix Factorization)을 이용한 추천방식을 제안하였는데, 행렬분해는 아이템에 대한 사용자의 평가가 잠재된 특징에 기반 한다고 보고 이러한 잠재된 특징을 발견하여 미지의 아이템에 대한 평가치를 예측하는 것이다. 이 연구에서는 시간의존적인 특성을 포함하여 추천모형을 구성했다는 점이 특징이다.
  • 특히 4차 산업혁명의 핵심기술인 빅데이터와 인공지능 기술에 관심이 집중되면서 모바일을 기반으로 한 공공서비스 추천에서부터 맛집이나 뉴스, 기호 제품의 추천 등 추천서비스의 활용범위가 보다 광범위해지고 있다. 이에 본 연구에서는 반려견의 신체 상태나 건강상태를 토대로 해당 반려견에게 필요한 영양성분이 무엇인지 판단하여 이들 영양성분을 가장 충실히 포함하는 사료를 추천하는 알고리듬을 제안하고 성능평가를 통해 실제 적용가능성을 확인해 보기로 한다. 현재 인터넷 상에 많은 사료 쇼핑몰이 존재하고 있으나 대부분의 쇼핑몰은 반려견 특성에 맞춤화된 사료를 추천하는 기능을 제공하지 못하고 있으며 사료특성별 조건 검색 기능을 제공하거나 인기 사료를 추천하는 수준에 그치고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사료를 선택하는 것이 어려운 이유는? 반려견 가구의 증가와 함께 사료의 종류도 급증하게 되면서 반려인들은 사료급여에 늘 민감하지만, 해당사료가 반려견에게 적합한 사료인지 판단하기가 어려워 브랜드 인지도 만으로 사료를 구매하는 것이 일반적이다. 또한 반려견은 품종이 다양하며 연령이나 크기, 신체 상태, 질병 등에 따라 섭취해야 할 영양성분이 달라지기 때문에 반려견에게 필요한 영양성분을 포함한 사료를 선택하는 것은 복잡한 의사결정과정이라 할 수 있다. 한편, 추천시스템은 전자상거래를 위한 제품 및 서비스의 추천, 소셜 네트워크에서 친구 추천 및 태그 추천 등 다양한 분야에서 성공적으로 적용되고 있다.
사료 추천서비스에 대한 필요성이 강하게 제기되고 있는 배경은 무엇인가? 최근 반려인 가구가 급증하면서 반려견을 위한 사료 추천서비스에 대한 필요성이 강하게 제기되고 있다. 반려견 가구의 증가와 함께 사료의 종류도 급증하게 되면서 반려인들은 사료급여에 늘 민감하지만, 해당사료가 반려견에게 적합한 사료인지 판단하기가 어려워 브랜드 인지도 만으로 사료를 구매하는 것이 일반적이다.
반려견의 신체 및 건강 상태에 따른 적합 또는 부적합 사료를 추천하는 알고리듬의 사료 추천 만족도를 올릴 수 있는 요소는 무엇인가? 본 연구에서는 반려견의 신체 및 건강 상태에 따른 적합 또는 부적합 사료를 추천하는 알고리듬을 제안하였다. 그러나 반려견이 건식 사료를 좋아하는지 습식사료를 좋아하는지, 또는 반려견이 좋아하는 향미나 재료가 무엇인지 등과 같이 반려견의 사료에 대한 선호도를 동시에 고려하여 추천할 수 있다면 한층 사료추천의 만족도를 높일 수 있을 것이다. 이 때 적합 영양성분은 동일한 특성을 가지는 반려견에게 동시에 적용될 수 있기 때문에 동일한 특성의 반려견별로 프로파일링 하는 것이 적합한데 비해 선호사료 정보는 동일한 특성의 반려견이라도 개별적으로 선호도는 다를 수 있기 때문에 적합 영양성분과 선호 사료 정보를 동시에 고려하는 형태로 추천이 이루어지기 보다는 적합영양성분 기준의 추천과 선호기반의 추천이 별도로 이루어지도록 구현하는 것이 바람직 할 것이다.
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참고문헌 (11)

  1. Almeida, D., Personalized Food Recommendations, Dissertation of MS, Tecnico Risboa, 2015. 

  2. Bengio, Y., Simard, P., and Frasconi, P., "Learning long-term dependencies with gradient descent is difficult", IEEE Transactions on Neural Networks, Vol. 5, No. 2, 1994, pp. 157-166. 

  3. Forbes, P. and Zhu, M., "Content-boosted Matrix Factorization for Recommender Systems: Experiments with Recipe Recommendation", RecSys 2011 Proceedings of the fifth ACM conference on Recommender systems, 2011, pp. 261-264. 

  4. Freyne, J. and Berkovsky, S., "Recommending food: Reasoning on recipes and ingredients", In Proceedings of the 18th International Conference on User Modeling, Adaptation, and Personalization, Vol. 6075, 2010, pp. 381-386. 

  5. Koren, Y. and Sill, J., "Collaborative Filtering on Ordinal User Feedback", ACM Conference on Recommendation Systems (RecSys'11), 2011. 

  6. Lin, C. J., Kuo, T. T., and Lin, S. D., "A Content-Based Matrix Factorization Model for Recipe Recommendation", Advances in Knowledge Discovery and Data Mining, Vol. 8444, 2014. 

  7. Pazzani, M. J. and Billsus, D., "Content-Based Recommendation Systems", The Adaptive Web, Vol. 4321, 2007, pp. 325-341. 

  8. Rendle, S., Freudenthaler, C., and Schmidt-Thieme, L., "Factorizing personalized markov chains for next-basket recommendation", In WWW Conference, 2010, pp. 811-820. 

  9. Sato, M., Izumo, H., and Sonoda, T., "Discount Sensitive Recommender System for Retail Business", Proceedings of the 3rd Workshop on Emotions and Personality in Personalized Systems, 2015, pp. 33-40. 

  10. Ueda, M., Takahata, M., and Nakajima, S., "User's food preference extraction for personalized cooking recipe recommendation", In CEUR Workshop Proceedings, Vol. 781, 2011, pp. 98-105. 

  11. Wang, J., Sarwar, B., and Sundaresan, N., "Utilizing related products for post-purchase recommendation in e-commerce", Proceedings of the fifth ACM Conference on Recommender Systems, 2011, pp. 329-332. 

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