초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
○ 계산수리과학 기반 인공지능형 예측모델 개발과 생명현상 규명 원천 기술 확보
- 계산수리과학과 인공지능 기술을 활용한 분석, 예측, 계산 성능향상 알고리즘 연구개발
- 수리모델링과 수치해석/계산 방법을 활용한 생체 시스템 수리모델링 연구 개발 및 생명현상 규명 기술 개발

□ 연구개발성과
○ 의료영상 화질개선/정합 알고리즘 개발 및 고도화
- PET 복원 알고리즘, Face-CBCT scan, 임상주기별 정합 알고리즘을 개발함
- 기존 방식과 정량적 성능을 비교

□ 연구의 목적 및 내용
○ 계산수리과학 기반 인공지능형 예측모델 개발과 생명현상 규명 원천 기술 확보
- 계산수리과학과 인공지능 기술을 활용한 분석, 예측, 계산 성능향상 알고리즘 연구개발
- 수리모델링과 수치해석/계산 방법을 활용한 생체 시스템 수리모델링 연구 개발 및 생명현상 규명 기술 개발

□ 연구개발성과
○ 의료영상 화질개선/정합 알고리즘 개발 및 고도화
- PET 복원 알고리즘, Face-CBCT scan, 임상주기별 정합 알고리즘을 개발함
- 기존 방식과 정량적 성능을 비교 20% 이상의 성능 향상을 달성
○ 기계학습을 활용한 데이터 분류 및 예측모델 개발
- 구현한 청진 호흡음 분류모델의 예측성능이 82%이상(특허출원)
○ 수학적 도구를 이용한 생체동역학의정량적 분석 및 생체 시스템의 기능적 이해
- 박테리아의 수학적 모델은 편모운동을 정확하게 기술하여 운동의 메커니즘을 정확히 설명할 수 있음(JCR 상위 10%이내 저널 발표)
○ 기하학, 위상수학 등 수학적 이론을 활용한 인공지능 기반 연구 및 알고리즘 개발
- 그래프의 위상적 성질을 반영한 Cy2C-GNN 알고리즘을 개발
- 위상수학의 이론을 활용하여 기존의 Message-Passing scheme 의 한계점을 증명함
○ 사회·산업·의료분야 현안문제 해결
- 중환자실에서 환자의 호흡음 분류모델 구현, 감염병백신의 임상시험 설계 최적화

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
○ 엄밀한 수학적 분석을 기반으로 의료영상의 화질 개선 기술확보
○ 질환 예측 알고리즘 연구의 높은 확장성
○ 수학 기반 차별화된 원천기술 확보
○ 진료시간 단축, 업무 효율성 증대로 인한 의료비용 절감 및 의료 서비스 질 향상

(출처 : 국문 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
Development of AI-based predictive models founded on computational mathematics and securing core technologies for elucidating biological phenomena
- Research and development of analysis, prediction, and computational performance improvement algorithms using computational m

□ Purpose & Contents
Development of AI-based predictive models founded on computational mathematics and securing core technologies for elucidating biological phenomena
- Research and development of analysis, prediction, and computational performance improvement algorithms using computational mathematics and AI technologies.
- Development of mathematical modeling and numerical analysis/computational methods for biological systems, and technology development for elucidating biological phenomena.

□ Results
○ Development and enhancement of medical imaging quality improvement/registration algorithms
- Development of PET restoration algorithms, Face-CBCT scans, and cycle-specific registration algorithms.
- Achieving over 20% performance improvement compared to existing methods through quantitative performance comparison.
○Development of data classification and predictive models using machine learning
- The implemented auscultatory breath sound classification model has a prediction performance of over 82% (patent application filed).
○ Quantitative analysis of biomechanics using mathematical tools and functional understanding of biological systems
- The mathematical model of bacteria accurately describes flagellar motion, precisely explaining the mechanism of movement (published in a journal within the top 10% of JCR).
○ AI-based research and algorithm development using mathematical theories such as geometry and topology
- Development of the Cy2C-GNN algorithm reflecting the topological properties of graphs.
- Proving the limitations of the existing Message-Passing scheme using the theory of topology.
○ Solving current issues in social, industrial, and medical fields
- Implementation of a patient breath sound classification model in ICUs,
- Optimization of clinical trial designs for infectious disease vaccines.
○ Securing image quality improvement technology for medical imaging based on rigorous mathematical analysis.

□ Expected Contribution
○ High scalability in disease prediction algorithm research.
○ Securing differentiated core technologies based on mathematics.
○ Reduction in consultation time, increased work efficiency leading to reduced medical costs, and improvement in the quality of medical services.

(source: SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발 목적 ... 8
• 2. 연구개발의 필요성 ... 8
• 3. 연구개발 범위 ... 9
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 11
• 1. 국내외 최신기술 동향 ... 11
• 2. 의료영상진단기기 시장 규모 및 전망 ... 12
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 13
• 1. 의료영상 화질개선/정합 알고리즘 개발 및 고도화 ... 13
• 2. 기계학습을 활용한 데이터 분류 및 예측모델 개발 ... 24
• 3. 수학적 도구를 이용한 생체동역학의 정량적 분석 및 생체 시스템의 기능적 이해 ... 29
• 4. 기하학, 위상수학 등 수학적 이론을 활용한 인공지능 기반 연구 및 알고리즘 개발 ... 33
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 35
• 1. 목표 달성도 ... 35
• 2. 관련 분야 기여도 ... 37
• 3. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가 ... 39
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 40
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 42
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 43
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 44
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 45
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 46
• 제11장. 기타 사항 ... 47
• 제12장. 참고 문헌 ... 49
• 끝페이지 ... 50