보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 Seoul National University |
연구책임자 |
이경민
|
참여연구자 |
류세민
,
이수화
,
이승용
,
김한준
,
오범조
,
허종일
,
유제광
,
김승찬
,
김영철
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2022-02 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 |
정보통신기획평가원 Institute of Information&Communications Technology Planning&Evaluation |
등록번호 |
TRKO202300005283 |
과제고유번호 |
1711125814 |
사업명 |
인공지능융합선도프로젝트(R&D) |
DB 구축일자 |
2023-08-23
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키워드 |
지능정보기술.멀티모달 프레임워크.베이지안 딥러닝.인지과학 융합연구개발.인공지능 융합연구개발 생태계.Intelligent Information Technology.Multimodal Framework.Bayesian Deep Learning.Cognitive Science Convergence R&D.AI+X Ecosystem.
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초록
▼
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
혁신적인 인공지능 알고리즘을 개발하고, 이를 응용한 시범서비스를 운영, AI+X 융합연구개발의 확산 및 지속 가능한 생태계를 조성
전체 내용
(수요 맞춤형 서비스 제공을 위한 AI 적용 파이프라인 확립) 인지과학 중심의 융합연구개발방법론을 확립하여, AI 적용이 필요한 신규분야의 수요 도출, 적용산업 특성을 고려한 데이터 처리, AI 알고리즘, 정보전달 시각화, 사업화 지원 프로세스를 구축
(의료 / 보건, 건강관리 산업 특화 AI 기술 개발) 국내최고 수준의 의료/보건
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
혁신적인 인공지능 알고리즘을 개발하고, 이를 응용한 시범서비스를 운영, AI+X 융합연구개발의 확산 및 지속 가능한 생태계를 조성
전체 내용
(수요 맞춤형 서비스 제공을 위한 AI 적용 파이프라인 확립) 인지과학 중심의 융합연구개발방법론을 확립하여, AI 적용이 필요한 신규분야의 수요 도출, 적용산업 특성을 고려한 데이터 처리, AI 알고리즘, 정보전달 시각화, 사업화 지원 프로세스를 구축
(의료 / 보건, 건강관리 산업 특화 AI 기술 개발) 국내최고 수준의 의료/보건 기관이 참여하여, 의료 / 보건, 건강관리 분야의 혁신을 창출할 수 있는 AI기술을 개발하고, 지자체를 통해 현장 적용 및 사업화를 추진
(AI+X 융합연구개발 생태계 조성) 국내 최고수준의 연구기관, 의료기관, 지자체가 협력하여 지속가능한 융합연구개발 모델을 수립하고, 산학연 실용화 연구 활성화 및 인간이해 중심 융합연구 모델확립을 통한 인공지능 응용연구 생태계 조성 및 활성화 추진하고, 융합연구개발 교육과정을 개발 및 교육 지원 체계를 운영하여, 재직자 / 산업인력의 개발 역량 강화를 지원
1단계
목표
· 다종 센서 데이터를 효과적으로 처리할 수 있는 Natural Intelligence inspired AI 기술을 개발
· 다양한 신규 수요를 발굴하여 AI+X 혁신을 지원하기 위한 융합 연구개발 방법론 확립
· 보건의료 / 건강관리 분야 시범서비스를 개발
(End Product)
· Natural Intelligence Inspired AI 알고리즘(SW)
· Multivariate timeseries data 학습 SW
· 딥러닝 분석결과 시각화 SW
· 병렬연산/가속화 가능 학습 네트워크 및 SW
· AI+X 수요 맞춤 융합연구개발 파이프라인 서비스
· 다중센서기반 일상 행동 모니터링 시스템(SYS)
· 알고리즘 학습 및 검증을 위한 데이터 셋
내용
(주요 기능(또는 규격))
· AI+X 융합연구개발을 위한 통합 가이드라인 / 기술 로드맵
· 실시간 분석을 위한 멀티모달 스트리밍 데이터 파이프라인
· 멀티모달 스트리밍 데이터 및 도메인 특화 데이터 등 알고리즘 학습 및 시험용 데이터 확보 (건강행동 및 일상활동 1,000 instance에 대하여 총 200,000 frame의 영상 데이터 구축)
· 인공지능 응용 개발자를 위한 교육과정 운영
· 건강행동 모니터링 기술의 개발 및 검증
(주요 성능치)
· 병렬 연산지원 딥러닝을 사용한 일상활동 인식 성공률
· 병렬 연산지원 딥러닝을 사용한 다변량 동작 인식 정확도
· 시범 서비스 적합성
· 학습데이터 제공 및 공개
· 시범서비스 구축 및 운영
(핵심 기술)
· recurrence 기반 sequence encoder/decoder 설계
· recurrent attention mechanism 등
· 고속 다변량 time-series 신호 모델링을 위한 attention 기반 센서 모델링
· 멀티모달 스트리밍 데이터 파이프라인을 통한 실시간 분석
· 멀티모달 데이터 기반 학습을 통한 상황과 맥락 처리 기술
· 비정형 데이터의 수집 및 전처리를 포함하는 클라우드 기반 개인화 D/B 및 분산 컴퓨팅 기술
· 이벤트 검출 및 분류 기술
연구개발성과
1. 다종 센서 데이터를 효과적으로 처리할 수 있는 Natural Intelligence inspired AI 기술을 개발
- 병렬연산/가속화 가능 학습 네트워크 및 SW 개발
: Gated RNN 기반 Attention 메커니즘 활용 신호 분석 방법 (N-to-1) 개발
: 다변량 센서 신호 인코딩/디코딩 기능 및 다변량 신호 예측(N-to-N) 개발
- 병렬처리 가능한 Attention 기반 다변량 time-series 센서 신호 모델링
: Multi-head Self-Attention 기반 다중 시계열 처리 (N-to-1) 개발
- 멀티모달 플랫폼 제작 및 알고리즘 적용
: 웨어러블기기 어플리케이션 개발 및 임베디드 하드웨어 및 구동 SW개발(시제품)
: 복수 기기 센서 데이터 융합 인공지능 아키텍쳐 구현을 통한 동작 수행 분석
: Smartwatch와 Embedded sensor 융합을 통한 3가지 활동에 대한 정확도 유형 분류
*2021 한국스포츠심리학회 우수발표상 수상
- 설명가능한 AI 알고리즘 개발 (N-to-1)
: Variational inference을 활용한 불확실성 및 표현 학습 및 이를 통한 데이터 시각화 기술 개발
2. 다양한 신규 수요를 발굴하여 AI+X 혁신을 지원하기 위한 융합연구개발 방법론 확립
- 융합연구방법론 가이드라인 개발
: 다양한 분야의 전문가들과 융합연구 공동수행: 기술 경영, 마케팅, 소비자행동, 헬스케어, 관광 등 여러 분야의 전문 연구진들과 활발히 협엽하여 융합 공동연구를 추진하였음. 이를 토대로, 인공지능과 다양한 주변 학문간의 융합연구에서 나타날 수 있는 문제점과 그 해결방안을 사례중심으로 분석하였으며, 인공지능 중심 융합연구 가이드라인의 핵심 요소를 도출함.
: 논문출판: 네 편의 SSCI 논문을 출판 완료하였음.
- 실용적 융합연구방법론 가이드라인 개발
: 경영학의 마케팅, 소비자행동, 그리고 관련이론을 정리하여 AI기술이 시장, 소비자, 그리고 조직에 효과적적용 위한 가이드라인 초반작업 시작.
: AI관련 분야 스타트업CEO들과 미팅을 통해 가이드라인 활용가능성을 점검하였음.
: Domain 전문가 네트워크 형성: 병원, 헬스케어, 모바일 산업, 전자 상거래 등 여러 Domain의 전문가들과 회의를 통해 여러 Domain 분야 자문네트워크를 형성하고 Domain의 기본 지식을 쌓았음.
: 경영학의 마케팅, 소비자행동, 그리고 관련이론을 정리하여 실용적 인공지능 융합연구방법론의 가이드라인을 개발
3. 보건의료 / 건강관리 분야 시범서비스를 개발
- 환자/건강군 일상생활 모니터링 DB 구축
: 영상 및 IoT 기반 데이터 수집을 통해 환자/건강군 일상(Daily Living) 영상 확보
: 수면 활동 모니터링에 관한 연구를 통한 밤 시간대 모니터링 데이터 확보
: 심박수/혈압 데이터를 이용한 노인층 체력 및 인지기능 측정 연구(총 111명 환자군 데이터 수집)
: 열화상 카메라를 이용한 체위 변경에 따른 혈압 및 낙상 위험에 대한 평가 연구(총236명의 일반인 및 환자군 데이터 수집, 2021년 특허출원)
- 건강행동 모니터링 서비스 개발
: 걷기/달리기 멀티 모달 시계열 센서 데이터 자세분류 데이터 수집
: 동작인식과 가상현실을 이용한 일상생활 인지장애 평가 시스템(AMPS) 개발 *시범서비스 운영
: K-PT(웨어러블 디바이스를 이용한 딥러닝 코칭 프로그램) 개발
: SportPace Maker(웨어러블 디바이스를 이용한 러닝 프로그램) 개발
: 건강더하기(노년기 건강증진을 위한 운동량, 음식섭취, 복용약 관리 APP) 개발 *시범서비스 운영
4. AI+X 생태계 조성
- 협동 연구체계 구축
: AI 분야의 교류협력 강화를 위한 인공지능융합연구개발 사업단 협의체 구성
: Ken Forbus 등 국외 저명 연구자를 자문위원으로 위촉하여 인공지능 관련 사업의 연구수행계획에 대한 자문 및 공동 학술활동 수행 예정
: 지자체(태안군) 주도 인공지능융합연구 지원 TF 마련 및 사업 기획 추진
: 태안군-서울대-동국대 간 ‘AI집적단지 조성 업무 협약’
- 태안군 인공지능융합산업진흥원 조성
: 본 연구를 통해 태안군에 조성된 인공지능 연구센터 거점 단지
: 본 연구를 통해 파생된 AI+X 융합 교육과정, 다양한 기술 및 건강관리 서비스 등 인공지능 기술을 활용한 산업 기술 지원, 취업지원, 건강/의료 지원 등 지역 상생 연구를 추진 예정
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
▶ 차세대 인공지능 원천기술 확보
- 본 과제를 통해 개발되는 자연지능 모사 인공지능 알고리즘은 차세대 인공지능의 원천기술이며, 다중 모달리티 기반 실시간 모니터링 기술은 사회 전반에서 활용될 수 있어, 인공지능 기술의 확산 및 공공서비스 혁신에 기여할 것임.
▶ 인공지능 융합연구 모델 확립을 통한 인공지능 응용연구 생태계 활성화
▶ 경제적 파급효과
- 다양한 인공지능 응용서비스 개발/보급을 통한 인공지능 시장 확대
- 인공지능 생태계 조성을 통한 인공지능 응용 산업 활성화
- 국가의료재정 및 개인의료비 절감 효과
- 신규 웰니스 비즈니스 생태계 조성
- 인공지능 기반 신규 웰니스 서비스 해외시장 진출
▶ 경제적 파급효과
- 다양한 인공지능 응용서비스 개발/보급을 통한 인공지능 시장 확대
- 인공지능 생태계 조성을 통한 인공지능 응용 산업 활성화
- 국가의료재정 및 개인의료비 절감 효과
- 신규 웰니스 비즈니스 생태계 조성
- 인공지능 기반 신규 웰니스 서비스 해외시장 진출
(출처 : 요약문 12p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 최종보고서 ... 2
- 요 약 문 ... 12
- 목차 ... 16
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 17
- 1) 자연 및 인공 지능 융합연구의 최종목표 ... 17
- 2) AI+X 융합연구개발의 필요성 ... 17
- 3) 인지과학 중심 AI+X 융합연구개발의 중요성 ... 18
- 4) 자연 및 인공지능 융합연구 목표 ... 19
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 25
- 1) 자연지능모사 인공지능 프레임워크 ... 25
- 2) AI+X 융합연구개발 파이프라인 ... 84
- 3) 시범서비스 ... 87
- 4) AI+X 생태계 조성 ... 111
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 120
- 1) 연구수행 결과 ... 120
- 2) 목표 달성 수준 ... 133
- 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 분석 ... 138
- 1) 목표 미달 또는 미흡한 연구결과에 대한 원인(사유) 자체분석 내용 ... 138
- 2) 미달 또는 미흡한 결과물에 대한 보완 활동 ... 138
- 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 138
- 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 139
- 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 139
- 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 141
- 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 143
- 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 143
- 4) 기타 ... 143
- 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 144
- 8. 연구개발비 사용실적 ... 145
- 붙임 2. 자체 보안관리 진단표 ... 154
- 끝페이지 ... 163
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