제 12 회 정보통신응용기술워크숍 future it revolution

24
제 12 제 제제제제제제제제제제제 Future IT Revolution 제제제제제 제제제제제 제제 2007 제 4 제 11 제 제제제제제 제제제제제제제 제 제 제 제제제제제 u- 제제제제제 제제제제

Upload: qiana

Post on 12-Jan-2016

45 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution. 동서신의학 u- 라이프케어 연구센터. 프로액티브 라이프케어 기술. 2007 년 4 월 11 일. 경희대학교 동서의료공학과 김 태 성. u- 라이프케어 비전. 질 높은 삶. 건강한 삶. u- 라이프케어. 즐거운 삶. 행복한 삶. Aging in Place. How Can Technologies Help ?. Smart H omes/ S mart C are. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

제 12 회 정보통신응용기술워크숍Future IT Revolution

프로액티브 라이프케어 기술

2007 년 4 월 11 일

경희대학교 동서의료공학과

김 태 성

동서신의학 u-라이프케어 연구센터동서신의학 u-라이프케어 연구센터

Page 2: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center2

건강한 삶

즐거운 삶 행복한 삶

질 높은 삶

u- 라이프케어

u- 라이프케어 비전

Page 3: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center3

Aging in Place

Page 4: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center4

Smart Homes/Smart Care

How Can Technologies Help ?

Question: Can smart home systems anticipate the needs of residents or patients to improve the quality of life?

Page 5: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center5

Proactive Lifecare

Proactive Lifecare: innovations in sensors (i.e., motes), software, and wireless technologies that allow vital information about human health to be tracked remotely.

Ross et al., 2004, IEEE Spectrum

Page 6: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center6

Proactive System

• Proactive system must anticipate a user’s needs in prior to the user’s requests.– Activity tracking for status monitoring

– Task sampling for status monitoring

– Health maintenance

– Cognitive support for Alzheimer patients

– Enhanced communication with the outside

– Access to information and stimulation

Page 7: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center7

• Initiated in 2002.

• Lead by Eric Dishman, Senior Research Scientist

• Intel’s goal: make people more proactive about their own health and wellness needs, long before they have an exhausting, expensive medical catastrophe that drives them to an emergency room

• Make technology more proactive by anticipating people’s health-related needs and take whatever action that is appropriate on their behalf

• Proactive Computing, a concept developed by David Tennehouse, Intel’s Vice President of Research

Intel’s Proactive Health Effort

Page 8: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center8

• Biological and Behavioral Sensors– Gather real-world data– Monitoring and localization– Motion, contact, magnetic, RFID, motes, etc.

• Sensor Networks– Reliable, secure, wireless network of sensors– Plug and play – Context tracking

• Statistical Inference Engines– Transform that data into medically meaningful, contextual information– Determine the types or patterns of activities– Compare life-long database and current measures

• Behavior Tracking and Recognition– Activity tracking and recognition

• Home Networks and Display– Smart appliances: digital home technologies from PCs to TVs to cell

phones – Connect everything (TV, clock, telephone, PC, PDA, etc.)– Reminder: display technology

Proactive Health Technologies

Page 9: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center9

Major Research Areas at u-LCRC

Bio MEMS 구조체 기술

SoC 기반 스마트 센서모듈 기술

u- 라이프케어 프로액티브 컴퓨팅 기술

건강 지원 스마트 오브젝트 기술

u- 라이프케어 플랫폼 기술

uLCRC연구내용

Page 10: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center10

Bio-sensors

• Analytical devices which use biological interactions to provide either qualitative or quantitative measurements

• Bio-receptor is a chemical/biological molecular recognition element (ex. Antibody, enzymes, DNA, cells, tissue, or whole organ)

• Transducer converts the recognition event into a electrical signal (ex. Electrodes, pH electrode, thermistor, photon counter, piezoelectric device)

Bio-Sensor & SOC

Page 11: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center11

Bio-SOC Bio-Sensor & SOC

Page 12: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center12

Body Sensor Network (BSN)

Camera

SpO2

EKG

EEG

BPGPS

Mp3PDA/Gateway

Motion Sensor

Bio-Sensor & SOC

Page 13: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center13

Challenges in BSN

• Application-driven Challenges– Data fusion (aggregate and filter)

• Erroneous sensor readings• Missing values• Feature selection• Source recovery• Distributed inference• Activity recognition

– Support of multiple data rates– Security and privacy at low energy cost– Localization

• Networking Challenges• Challenges for Sensor Nodes

– Low-complexity / low-power designs– Smart sensors

• Integration of BSN

Sensed Signal Mixture

Recovered Sources

Source Recovery using ICA

Bio-Sensor & SOC

Page 14: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center14

Human Activity Human Activity

Page 15: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center15

Human Activity Tracking & Recognition

TRACKINGTRACKING

Spatial Segmentation

Spatial Segmentation

Particle FilteringParticle Filtering

RECOGNITIONRECOGNITION

TemporalSegmentation

TemporalSegmentation

ANN, Hidden MarkovModels (HMM)

ANN, Hidden MarkovModels (HMM)

joint anglesjoint

anglesvideovideo skill

namesskill

names

Human Activity

Page 16: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center16

Activity Tracking

• Particle Filters for Motion Tracking

Human Activity

Page 17: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center17

Activity Recognition

VideoActivityModelsA,B,C

VideoActivityModelsA,B,C

Feature ExtractionSegmentation

Feature ExtractionSegmentation

LearningLearning

ANN/HMMANN/HMM

MotionVector

sequence

MotionVector

sequence

SegmentedContours

SegmentedContours

activitymodel Aactivitymodel A

activitymodel Bactivitymodel B

activitymodel Cactivitymodel C

LearnedANN/HMMLearned

ANN/HMMvideovideoActivity NamingActivity Naming

Learn

ing

Recogn

ition

Human Activity

Page 18: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center18

Activity Recognition (Ex.)

• Active Contour-based Segmentation

Sitting

Standing

TrainingData Set

Testing

Human Activity

Page 19: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center19

Proactive Computing for Lifecare

Bio Sensor Daily DB

Daily Activity DB

A Priori Knowledge- Models, Patterns- 치매 패턴 , 징후

Active Proactive Lifecare

Passive Proactive Lifecare

CBIRCBIR

Analysis and Processing for Dangerous Activity, Diseases

Proactive Lifecare- Warning- Diagnostics- Prognostics

Proactive Lifecare

Page 20: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center20

Content-based Information Retrieval

• Spatiotemporally Unstructured Data Mining

• Content-based Information Retrieval (CBIR)– Daily DB 로부터 content-based

information retrieval 기술– Digital Still Images, Video, Audio– ECG, EEG, EMG, Medical Images

• Independent Component Analysis-based Content-based Information Retrieval

Proactive Lifecare

Page 21: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center21

Constrained ICA-based CBIR

• No use of metadata where text labeling is used

• We consider the database as mixed data and the query image acts as a reference for the cICA algorithm.

• Constrained Independent Component Analysis (cICA) is used for extracting information from database.

Image Database

ProjectedDatabase

ConstrainedICA

Reference

Data

Extracted Information

Query Image

Proactive Lifecare

Page 22: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center22

동양의학 Proactive Lifecare

한의학의 정량적 데이터

수집가능한 ,해석가능한 데이터

( 설진 데이터 ) 한의학적정성적 지식 모델

2. 온톨로지 모델 설계 - 세부과제 및 전체과제의 요구분석을 위한

연구 선행 - Task 온톨로지 구축을 위한 연구3. 온톨로지에 대한 질의 방법 및 API 개발 연구

1. 특정 Context 에서의 정량적 데이터와 한의학 정성적 지식의 융합을 위한 알고리즘 연구

한의지식 온톨로지 및 추론 엔진

Proactive Lifecare

Page 23: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 연구센터

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center23

홈 네트워크

프로액티브 컴퓨팅 / 추론

행위 / 생체 DB

RFID 센서 행위 추적

맥파

설진 당뇨MEMS

스마트침대수면정보

SoC

센서모듈

동서신의학 라이프케어 시스템 Proactive Lifecare

Page 24: 제 12 회 정보통신응용기술워크숍 Future IT Revolution

동서신의학 u- 라이프케어 기술연구

East-West Neo Medical u-Lifecare Research Center24

동서신의학 u- 라이프케어 Proactive Computing

u- 라이프케어

서비스 정보

East-West Neo Medical uLCRC

동서신의학 기술에 기반한 u- 라이프케어 연구센터

생체 센서생체 센서데이터데이터

행위 센서행위 센서데이터데이터

환경 센서환경 센서데이터데이터

행위DB

생체DB

동양의학KB

서양의학KB

개인 이력DB

데이터베이스 (DB)

및 지식베이스 (KB)

수면 환경 …운동

설진 맥파 … …혈액정보

추론엔진추론엔진

행위 추적 및

인식

동양의학 기반생체정보

서양의학 기반생체정보

영양

Proactive Lifecare