유비쿼터스 컴퓨팅개론 10강 - 상황 인식 기술

✅ 1. 상황인식 컴퓨팅

• 사용자의 현재 상황이나 환경을 인식하고 그에 맞는 서비스를 자동으로 제공하는 컴퓨팅 기술을 의미한다.
• 예를들면, 스마트폰이 실내에 있으면 자동으로 Wi-Fi에 연결이 되거나 실외에서는 모바일 데이터 자동 사용이 있다.
• 센서나 이런 물리적인 장치로 주변 환경의 정보를 알아내고 해당 정보를 토대로 서비스를 제공해주는 컴퓨팅 기술임.

(1) 상황의 정의

[ 컴퓨팅 상황 ]

• 네트워크 연결성 / 통신 비용 / 통신 대역폭 / 프린터 / 디스플레이 등 주변에 존재하는 자원

[ 사용자 상황 ]

• 사용자 프로필 / 위치 / 현재의 사회적 상황을 포함한 사용자 정보

[ 물리적 상황 ]

• 조명 / 소음 수준 / 교통 상황 / 온도 등

[ 시간적 상황 ]

• 시간 / 요일 / 계절 / 월, 일 등

 

(2) 상황의 분류

[ 외부적 상황의 범위 ]

• 위치, 빛, 소리, 움직임, 촉감, 온도나 공기 압력 등과 같이 흔히 하드웨어 센서로 측정 가능한 상황을 나타냄

[ 내부적 상황 정보 ]

• 사용자의 목표, 업무, 업무 상황, 비즈니스 처리, 사용자의 감정 상태와 같이 사용자에 의해 주어지거나 사용자의 상호작용을 관찰함으로써 얻어지는 것들을 의미함.

 

(3) 상황인식 시스템

• 최근 상황인식 컴퓨팅에서 사용자의 동작이나 작업과 관련 있는 적절한 정보 또는 서비스를 사용자에게 제공하는 과정에서 '상황'을 사용하는 시스템이다.
• 쉽게말해, 그냥 상황인식을 할 수 있는 하드웨어랑 소프트웨어를 통해 서비스를 의미한다고 보면됨.

 

(4) 상황인식 시스템 구성요소

• 클라이언트 기기, 상황인식 시스템 아키텍처, 상황인식 모델(상황을 추론하는 역할)로 구성이 됨.

[ 클라이언트 기기 ] 

• 각종 센서, 스마트폰 등의 유비쿼터스 단말기가 클라이언트 기기가 될 수 있음. ( 해당 상황의 대한 정보 받기 위함 )
• 쉽게 말해, 센서로 얻은 정보를 보기 위한 단말기라 생각하면 됨.

[ 상황인식 시스템 아키텍처 ]

• 쉽게말해, 그냥 상황 인식, 반응, 서비스 제공 등 구성들의 시스템 구조를 의미함.

[ 상황인식 모델 ]

• 상황 데이터를 기계가 처리할 수 있는 형태로 정의하고 저장하기 위한 것임.
• 쉽게말해, 해당 시스템이 어떤 정보를 상황으로 보고, 어떻게 이해하고 활용할지를 정한 개념틀을 표준화하고 명확하게 설계를 한것이 상황인식 모델이다.

 

(5) 상황인식 컴퓨팅에서 사용될 수 있는 상황정보

• 입력 정보: 센싱되어 들어오는 정보를 의미함.
• 출력 정보: 사용자에게 보여지는 정보를 의미함. ( 예: 알림음을 보내서 알려줄 수 있음. )
• 입력이 들어오고 처리를 한 뒤 출력이 나가게 되는데, 이 처리가 되는 부분이 상황정보를 가지고 있는 유형이라고 봄.

[ 사용자 ]

• 신원(ID, 성명) / 신체(맥박, 혈압, 체온, 음성) 와 같은 사용자의 정보를 가지고 있을 수 있음.
• 더욱 자세하게 알수록 더욱 정밀하게 상황을 인식할 수 있음.

[ 물리적 환경 ]

• 공간 / 시간 / 환경 / 활동 등의 정보

[ 컴퓨팅 시스템 ]

• 가용 자원(배터리, 디스플레이, 인터넷, 시스템) / 가용 상황 / 접근 상황의 정보

 

(6) 상황인식 기술의 응용

[1] 상황인식 응용이 지원할 수 있는 특징

• 사용자에게 정보와 서비스 제공
• 사용자를 위한 서비스의 자동 실행
• 이후 검색을 위한 상황정보의 표시

[2] 응용 개발 과정에서 설계로부터 실제 구현을 위한 두 가지 접근 방법

• 설계자가 구조적인 서비스 또는 특징을 조합하여 응용을 구축하는 방법
• 설계자가 대상이 되는 응용을 좀 더 높은 차원에서 생각할 수 있도록 추상화하는 방법

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✅ 2. 상황인식 서비스 요소 기술

(1) 초기의 상황인식 서비스

• 초기의 상황인식 서비스는, 특정 플랫폼만을 위한 개별적인 프로토타입 형태의 응용을 주로 연구함.
• 특정 플랫폼에만 연관되어 있어 확장을 위해서는 많은 사전 지식이 필요했음.
• 공통된 기능에 대한 모듈화가 되어 있지 않아 재사용이 어려웠음.
• 문제점을 인식하여 상황인식 서비스 인프라와 관련된 연구가 활발히 진행이 되었음
• 그래서 공통 기능을 응용 레벨에서 분리하여 미들웨어 형태로 개발자에게 제공하는 방안이 연구가 됨.
• 상황인식 서비스 인프라는 개발자에게 응용과 관련된 기능에만 집중할 수 있도록 만들게 됨.

 

(2) 상황인식 서비스 인프라에 대한 요구사항

• 기능적요구사항: 상황정보 수집, 저장 및 관리, 요청 및 전달, 분해 및 융합 등 다양한 기능을 포함해야 함.
• 기능 외적인 요구사항: 확장성, 모듈성, 보안성, 이동성, 인터페이스 적절성 등 다양하게 지원을 해줘야함.

 

(3) 상황인식 서비스 요소 기술

• 기술들을 분류해놓게 되면, 모듈을 가져다가 쓰기 쉽고, 나중에 유지보수 할 때 편리하다.
• 1. 상황정보 수집 기술
• 2. 상황정보 모델링 기술
• 3. 상황정보 추론 기술
• 4. 상황정보 관리 기술
• 5. 상황정보 교환 기술

 

(4) 상황정보 수집 기술

• 상황인식 컴퓨팅에서 가장 기본인 상황정보를 얻기 위해서는 상황정보 수집인 센싱 기술이 필요함.
• 사용자 인터페이스, 다양한 센서, 센서 네트워크 등을 통해 상황정보가 수집이 됨.
• 상황정보가 변화되었다는 사실은 주기적인 폴링이나 전파기법에 의해 파악할 수 있음.
• 객체 식별을 위해서는 RFID 기술이 주목을 받고 있음.

 

(5) 상황정보 모델링 기술

• 센서가 측정한 아날로그 정보 -> 디지털 정보로 변환 -> 센서 네트워크를 통한 전송 -> 센서 네트워크 미들웨어 등을 통해 저장되고 추론에 활용이 됨.
• 수집되고 저장된 정보를 사용자의 여러 정보와 결합하여 고차원의 상황정보로 분석하고 추론을 할 수 있게해주는 모델링임.
• 쉽게말해, 현실 세계에서 발생하는 상황인 사용자의 위치, 시간, 주변 환경 등은 비정형화 데이터로 볼 수 있는데, 이러한 데이터들을 정형화된 데이터로 표현하고 이를 바탕으로 시스템이 상황을 인식하고 추론할 수 있도록 만드는 기술을 의미함.
• 모델링 기법은 여러가지가 존재함.
• 1. 키값(Key-value) 기반 모델: 키값으로 상황 정보를 저장한다고 생각하면 됨.
• 2. 마크업 기반 모델: 태그, 속성, 내용을 계층 구조로 재귀적 형태로 상황정보를 표현함.
• 3. 그래픽 기반 모델
• 4. 객체지향 기반 모델
• 5. 로직 기반 모델
• 6. 온톨로지 기반 모델: 정보를 구조화하는데 효과적이며, 상호 관계성 및 부분적인 상황정보를 쉽게 표현함.

 

(6) 상황정보 교환 기술

• 센서나 장치, 대상 객체와의 상호작용을 지원하기 위해 이벤트 기반 또는 폴링 기반의 통신 메커니즘 의미함.
• SOAP: 분산 환경에서 데이터를 교환하기 위한 XML 기반 프로토콜임
• SOAP: 표준 인코딩 모델을 가지고 있으므로 서로 다른 시스템간에도 호환성을 제공함.

 

(7) 상황정보 관리 기술

• 응용이 필요한 상황정보를 기능적으로 조합하여 효율적으로 제공하는 것을 의미함.
• 상황정보 툴킷: 서버와 해석기로 구성됨.
• 서버: 상황정보 위젝으로부터 필요한 다양한 상황정보를 취합함.
• 해석기: 상황을 다른 형태나 의미로 변환하여 상위 레벨의 응용에 제공함.

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✅ 3. 상황정보의 정의 및 표현

시맨틱 웹

• 초기의 유비쿼터스 컴퓨팅 응용은 단순히 센서나 수집한 데이터만 이용을 하였음.
• 센서 관련 기술이 발전되어 센서의 단가가 낮아지고 다양한 기능을 가진 센서가 등장함
• 그래서, 상황인식 미들웨어가 나와 여러 종류의 센서로부터 다양한 데이터를 수신할 수 있게 됨.
• 그럼에도 더욱 다양해진 데이터를 정의하고 표현할 방법이 필요하게 됨.
• 상황정보를 일반적으로 표현하여 다수의 사용자에게 공통적인 정보로 제공하는데 필요함
• 시맨틱 웹: 컴퓨터가 정보의 의미를 이해하고 의미를 조작할 수 있는 웹형태의 정보표현 ( 가장 많이 사용 됨 )