초록 ▼

□ 연구개요
사이버물리시스템(Cyber-Physical System, CPS)은 물리 세계와 사이버 세계가 치밀하게 융합한 시스템으로써 사이버 공간에서는 물리 시스템을 제어하기 위해 물리 세계에 대한 대량의 정보를 실시간으로 습득, 가공, 분석함으로써 자율적으로 최적 의사결정을 제공함. 이를 통해 물리 시스템의 동적인 변화에 유연하게 대처할 수 있게 되고, 인간의 개입으로 인한 인적 오류를 최소화하면서 자율적으로 물리 시스템을 제어할 수 있음. 응급의료시스템은 불확실성과 변동성이 높고, 긴급성을 요하며 생명을 다루기 때문에 윤

□ 연구개요
사이버물리시스템(Cyber-Physical System, CPS)은 물리 세계와 사이버 세계가 치밀하게 융합한 시스템으로써 사이버 공간에서는 물리 시스템을 제어하기 위해 물리 세계에 대한 대량의 정보를 실시간으로 습득, 가공, 분석함으로써 자율적으로 최적 의사결정을 제공함. 이를 통해 물리 시스템의 동적인 변화에 유연하게 대처할 수 있게 되고, 인간의 개입으로 인한 인적 오류를 최소화하면서 자율적으로 물리 시스템을 제어할 수 있음. 응급의료시스템은 불확실성과 변동성이 높고, 긴급성을 요하며 생명을 다루기 때문에 윤리적인 가치를 높이 고려해야하는 독특하고 복잡한 특성을 가짐. 이러한 응급의료시스템에서 사이버와 물리가 융합된 4차 산업혁명 시대에서는 CPS의 온라인 자율의사결정 체계를 갖춤으로써 응급의료 의사결정을 개선하고 CPS 기반 지능형 자율의사결정에 대한 최적화 방법론을 수학적으로 개선 및 확장함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 1, 2차년도 목표는 개별 응급의료 사이버물리시스템 환경에서의 자율의사결정 모델 개발이며, 개별 응급의료 자율의사결정 모델은 크게 병원 전 단계, 병원단계, 병원 간 단계로 총 3단계로 구분됨. 3차년도 목표는 다중 응급의료 CPS의 통합 자율의사결정 모델 개발으로, 응급의료체계의 3개의 단계별 개별 응급의료 자율의사결정 모델을 연동하여, 구성 요소 별 부분최적화가 아닌 전체 응급의료체계의 최적화를 달성하고자 함. 본 연구에서는 이러한 연구 목표를 100% 달성함.
먼저 개별 응급의료 사이버물리시스템 환경에서의 자율의사결정 모델 개발 중 병원 전 단계의 Ambulance Operation CPS를 개발함. 환자 중증도 오류를 고려한 두 종류 구급차의 배치 및 재배치 연구와 환자 지연 최소화를 위한 롤링-호라이즌 최적화 프레임워크를 이용한 중심화 구급차 우회 정책을 통해 중증도에 따른 구급차 이송/재배치 결정 및 병원 상태에 따른 구급차 우회 결정을 통해 병원 전 단계의 개별 자율의사결정 모델을 최적화하였음.
두 번째로 개별 응급의료 사이버물리시스템 환경에서의 자율의사결정 모델 개발 중 병원 단계의 Medical Resource CPS 개발함. 심층강화학습을 이용한 환자 스케줄링을 통한 응급실 효율성 개선 연구와 환자의 진료 패턴 그래프 기반 강화학습을 사용한 응급실 내 환자 스케줄링 연구를 통해 응급실 내 환자 우선순위 결정 및 스케줄링 결정을 통해 병원 단계의 개별 자율의사결정 모델을 최적화하였음.
세 번째로 개별 응급의료 사이버물리시스템 환경에서의 자율의사결정 모델 개발 중 병원 간 단계의 Medical Network CPS 개발함. 환자의 자율적 병원 선택 상황에서의 비용 통제 분석 연구를 통해 병원 보조금 지원을 통한 흐름 통제 결정을 통해 병원간 단계의 개별 자율의사결정 모델을 최적화하였음.
마지막으로 이 세 단계를 모두 연동하는 다중 응급의료 CPS의 통합 자율의사결정 모델을 개발함. 병원 전 단계 및 병원 단계를 연동하는 운영수준 CPS 모델을 개발하고, 이와 병원 간 단계를 연동하는 전략수준 CPS 모델을 개발하여 최적화하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
연구개발결과를 통해 응급상황에서의 국민 안전 및 의료서비스의 질을 향상시킴. 응급상황 발생 시 통합적인 관점에서 최상의 의료서비스를 제공하기 위해서 의료진 및 의료자원을 신속하고 효과적으로 배치하는 판단을 내리는 것이 중요함. 자율의사결정 모델 개발 연구를 통해 인간의 직관적 판단에 의한 오류를 방지하고 과학적인 의사결정을 지원하여 응급환자에 대한 조속한 대처와 생존율 향상의 목적을 달성함. 또한 4차 산업혁명의 핵심요소인 자율의사결정 모델을 개선 및 확장하였으며, 스마트 의료산업의 활성화를 통한 의료국제경쟁력 강화, 최적화를 통한 경제성, 타 분야로의 확장을 기대할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1. 개별 응급의료 사이버물리시스템 환경에서의 자율의사결정 모델 개발 ... 5
• 2. 다중 응급의료 CPS의 통합 자율의사결정 모델 개발 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 30