유비쿼터스의 개념 및 핵심기술
(Concept of Ubiquitous and Core technology)
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
2
목
차
유비쿼터스의 핵심 기술
강의 개요
유비쿼터스의 개념
유비쿼터스 기술의 활용분야
토론 및 조사
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
4
강의 개요
강의 제목
유비쿼터스와 지형공간정보(Ubiquitous and Geo-Spatial Information)
강의 목표
유비쿼터스 개념 및 4차 산업혁명시대 핵심 정보 기술에 대한 이해 유비쿼터스 기술 구현시 가장 필수적인지형공간정보의 생성 및 활용 능력 배양강의운영 및 평가 방법
총15주로 구성 : 14주 이러닝 강의후off-line기말시험 평가방법 : 출석 20%, 과제 및 토론 30%, off line 기말시험 50%로 평가강의 대상
과학과 정보영역의 IT 관련 전공형 교양 강의 IT 및 GIS 분야와 연관된 자연 및 공학 계열 학과, 유비쿼터스 기술 활용과 연관된 모든 학과강사소개
상지대학교 스마트건설공학과이 현 직교수(http://hjiklee.sangji.ac.kr) 연락처 : 이공2관 102호지형정보연구센터(033-730-0607)강의 개요
강의 관련 교재
주 교재 : 학교
사이버캠퍼스사이트
에서 제공하는
강의 관련 파워포인트 자료
(PDF파일로 제공)
참고자료 :
“ 지능공간 혁명과 공간정보 서비스” 2009.12
한국정보화진흥원(www.nia.or.kr)[IT & Future Strategy 제13호]
정보자료실의 단행본/발간물 검색 유비쿼터스 사회로 진화함에 있어지능공간의 의미와 이에 따른 새로운 공간정보서비스의 등장및사회경제적인 패러다임 변화에 대해 전망 Ⅰ. 유비쿼터스 컴퓨팅과 공간정보 Ⅱ. 지능공간의 도래 Ⅲ. 지능공간의 구조와 공간정보 인프라 Ⅳ. 공간정보가 가져올 변화 Ⅴ. 공간정보를 위한 정책과제
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
6
강의 계획서
(syllabus)
주요 강의 내용 :
총
14주
로 구성
유비쿼터스 개념 및 핵심기술 :
1주차
• 유비쿼터스의 개념, 유비쿼터스 및 4차산업혁명의 핵심기술, 유비쿼터스 기술의 활용분야 유비쿼터스 GIS
:
2주차
• 유비쿼터스 GIS 개념 및 특성 • 유비쿼터스 GIS의 기능 및 자료처리과정 유비쿼터스 지형공간정보의 특성 및 공간정보오픈플랫폼 :
3~4주차
• 분류, 특성, 위상설정, 국내·외 공간정보오픈플랫폼 사이트 소개 유비쿼터스 지형공간정보 생성 방법 :
5주~11주차
• 각종 공간정보 생성 방법론 설명 : 5주차 • 벡터 데이터(수치지도제작, 기본지리정보, 차세대 수치지도) : 6주차 • 레스터 데이터(항공사진영상, 위성영상, 정사영상생성) : 7~8주차 • Point Cloud 데이터(LiDAR 및 드론사진측량) : 9주차• 위치결정기술(GNSS/GPS 및 실내측위) : 10주차 • 최신 공간정보 생성 기술(MMS, 드론 등 최신 센싱 기술 등) : 11주차
유비쿼터스 지형공간정보의 활용분야 :
12~13주차
• 3차원 GIS 및 각종 고품질 지형공간정보의 건설 및 환경 등 다양한 활용 사례 소개 유비쿼터스 시대의 미래 :
14주차
• 관련 기술의 미래 동향 및 향후 발전방향1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
8
유비쿼터스의 정의
유비쿼터스
(ubiquitous : u) 의 어원
라틴어
ubique, ubiquitas
를 어원으로 하는 영어 형용사 표현
'동시에 언제 어디서나 존재하는’
(being everywhere at the same time
)
철학적 의미이나 실제로는 IT 기술과 접목하여
새로운 미래정보사회
라는 의미로 사용 :
유비쿼터스 사회
유비쿼터스 컴퓨팅(UC)
및
유비쿼터스 네트워크(UN)
개념으로 사용
사용자가
네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고
장소에 상관없이
자유
롭게
네트워크에 접속하여 정보를 주고 받을 수 있는 정보 기술 환경
유비쿼터스 컴퓨팅의 개념
•5 any
(시간, 장소, 장비, 네트워크,서비스)
에 제한없이
•5 C
(컴퓨팅,통신, 접속, 콘텐츠, 조용함)
구현
제록스연구소Mark Weiser박사 (1952~1999)유비쿼터스 컴퓨팅(UC)
모든 사물에 컴퓨터를 넣어 언제, 어디서나 사용 (Smart device 컴퓨터 기술)유비쿼터스(Ubiquitous) 개념
유비쿼터스 네트워크(UN)
휴대기기로 언제, 어디서나 정보 사용 (장소에 구애없는네트워크중심) 모든 기기들이 연결 어디서나 사용이 가능(모바일서비스) 모든 사물에 컴퓨터를 넣어 언제, 어디서나 사용 사용자에게 보이지 않음 (invisible) 정보기기 및 센서의 IPv6연결 콘텐츠, 솔류션 등의 매쉬업 서비스 강력한네트워크로 언제,어디서나 정보 이용 모바일 특성의 브로드밴드 네트워크 ( Wi-Fi, LTE, 5G, BcN)자율성/개인맞춤형
(smart)
+네트워크
(network)
+이동성
(mobility)
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
10
유비쿼터스 기술의 역사
1988년
1991년
1993년
1996년
1999년
Calm Technology
“조용하다”
Invisible 컴퓨터
“보이지않는다”
Disappear 컴퓨터
“사라지다”
일본 노무라 연구소
유비쿼터스 네트워크 개념 제안유비쿼터스 컴퓨팅
개념
미국 xerox Palo Alto연구소마크와이저 박사
2002년
국내 전자신문에서 유비쿼터스 기획 특집
1984년
일본 동경대 사카무라 켄 :
‘TRON’
프로젝트
2003년이후
국내 기업들 유비쿼터스 사업 적극 추진
위치정보 Location Scale 일상생활의 사물과 구분이 안 될 때 비로서 사라지는 것 invisible 사라진다는 것은 기술적인 문제가 아니라 심리적인 문제Disappear
Tab Pad Board 물리적 환경에 사용이 가능 한 수많은 컴퓨터를 배치하 여 컴퓨터의 능력을 향상시 키며, 사용자에게는 보이지 않아야 함. 무의식적 통합 + 컴퓨터가 인간에 적응
언제 어디서나 존재하며, 환경과 사물 속에 스며들어
보이지 않는 컴퓨터
" disappear", "invisible", "calm“
:
지식기반 사회의 기본 인프라
IT+BT+NT
등의 기술적 융합과
사회-경제-공간적
융합을 의미함
인간 중심의 컴퓨팅
:
Calm technology
(
컴퓨터의 활용과 연결을 의식하지 않아도 됨) 존재성 : 컴퓨터가 어디에나 존재한다 관계성 : 사람과 컴퓨터와의 관계, 사람들이 의식하지 않고 자연스럽게 컴퓨터 사용유비쿼터스 컴퓨팅의 특징
4차산업혁명
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
12
유비쿼터스 네트워크 발전 단계
유비쿼터스 시대의 변화 단계
일본 노무라연구소 :
유비쿼터스 네트워크
측면
첫번째 단계
P2P(Person to Person)
•
사람과 사람의 정보 전달•
사람들이 언제 어디서나 휴대전화를 통해 커뮤니케이션 가능•
휴대전화에 달린 카메라폰으로 찍은 사진을 웹에 전송하여 올림두번째 단계
P2M(Person to Machine)
•
사람과 기계사이에 원격조정이 가능한 단계•
디지털 홈(digital Home)이나 홈네트워킹(Home networking)•
휴대전화로 집에 있는 에어컨이나 전기밥솥을 작동마지막 단계
M2M(Machine to Machine)
•
기계 사이에 존재하는핵심센서에 의해기계가 자동으로 작동•
핵심센서 : RFID(Radio Frequency Identification), MEMS, IoT•
빌딩시스템이 주인의 취향에 맞게 자동으로목욕물 온도나 집안Stand-Alone Peer to Peer(P2P) LAN(근거리) WAN(광대역) Wireless(무선) PAN(무선사설망) 독립형 시스템, Host 종속 클라이언트/서버 웹기반(WEB) 모바일 통합, 지능, 협업 시스템
정보통신 기술 환경의 변화
인터넷출현
(1989)
블루터스(10m이내, 4Mbps) UWB(20m이내, 480Mbps) ZigBee(100m, 250Mbps) 스마트폰컴퓨터발전
(1980년대)
무선, 모바일, POST PC유비쿼터스
•언제나 • 어디서나 • 장비에 구해 없이 • 네트워크 제약 없이Wi-Fi
유비쿼터스 핵심 기술
모든 사물에
컴퓨터
가 존재하고
장소
가
시간
에 구애없이
네트워크
에
접속하여
정보
를
실시간
으로 주고받을 수 있는 환경
네트워크기술: LTE(4G/5G), wifi, RFID/USN, 광대역네트워크(BcN), IPv6
모바일 관련 기술: 모바일장비(디지털컨버젼스),GNSS/GPS, 위치서비스(LBS) 등 정보처리기술: 공간적 상관성이 큼공간정보 생성/활용/공간정보오픈플랫폼 기술 * 참조 : 유비쿼터스사회-새로운 희망과 도전
유비쿼터스 핵심 기술
의 특징
1) 이동성(mobility) : 무선통신 및모바일 장비, 실외 및 실내의위치인식기술 2) 소형화 및 대규모 분산화 : smart dust등의 소형기기의 분산처리 3) 기존 사용자 대화방식에서 탈피 : 기기간의 대화나주변환경에 스며듬 4) 실세계와 가상세계의 결함 : 증강현실(AR)/가상현실(VR)/혼합현실(MR) 5) 개별화된 기능 : public access를 위해 매우 중요한 기능, 맞춤형서비스1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
①
초고속 유비쿼터스
네트워크
의 구축
: WCDMA(
4G/5G
), BcN, USN
② 언제, 어느 네트워크나 컴퓨터로 정보를
위치인식을 통해 정보를 입력․이를 활용해
다양한 서비스(LBS) 등
을 실시간으로 수행할 수 있는
공간정보오픈플랫폼
출현
- Google Earth(Map)/MS Bing/애플 맵/브이월드/Cesium 등
③ 입는 컴퓨터, 손목에 차고 다니는 컴퓨터, 안경에 부착된 컴퓨터, 정보가전,
스마트폰, 등과 같은 새로운 스마트 장비나 제품
:
디지털 컨버젼스
④
무선 통신
기술 :
USN, WiFi, LTE, 블루터스 등
16
유비쿼터스 관련 핵심 기술
⑤ 유비쿼터스 환경에 필요한
여러 가지 칩 : IoT(Internet of Things) 실현에 중요
⑥ 사람을 대신해 공간 속에서 활동하는
미세전자기계시스템(
MEMS
: Micro Electro
Mechanical System)
⑦
RFID
(Radio Frequency IDentification)
태그(tag) 기술
⑧ 128비트의 길이를 지닌
IPv6
주소체계 : IPv4 대체하는
3.4*10
38IP체계, P2P에서
M2M의 연계
⑨
임베디드 시스템
: 컴퓨터
하드웨어
(CPU 등)와
소프트웨어
(실시간 운용체계 등)
를 조합한
전자제어시스템
으로
자동차나 컴퓨터, 가전, 특정 용도 센서나 칩
에 내장
유비쿼터스 관련 핵심 기술
소형사이즈 (0.4mm*0.4mm) 거의 모든 종류에 tagging 할 수 있으며 종이안에 삽입 가능1장
상지대학교 지형정보연구실
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
18
유비쿼터스의 관련 핵심 기술
관련 기술
주 요 내 용
태그 기술 (Tagging) •RFID와 같은 태그 기술을 사용하여대표적으로물류 관리에 큰 효과적인 센서 기술 • 광, 센서(MEMS)를 사용하여, 사물 또는 인간의위치를 파악(GPS Tag)할 수 있음 • 사물이 움직임에 즉각적 으로 반응하는 IoT 핵심기술 네트워크 기술 (Networking) • Wibro,4G/5G및IPv6와 같은 인터넷 주소체계구축되어야 함 • WiFi, BcN, USN의 다양한유무선 초고속네트워크서비스 필요 미들웨어 기술 (Middleware) • 다양한 기기들을 제어하는데 있어서 필요한 프로그램 컴포넌트 :임베디드 SW • 여러 기기들을 제어 하기 위해 필요한 개방형 프로그램 인터페이스 기술 (Interface) • 사용자가 시스템과 대화 하기 위해서 필수불가결운영체제 • 사용자가가장 접하기 쉬운 형태의 인터페이스가개발 되어야 함 •HCI (Human Computer Interface)연구가 현재 진행텔레메틱스 기술 (Telematics) • 텔레메틱스는 자동차내의 안전에서 엔터테인먼트에 이르기까지 폭 넓은 정보를 통합 관리하는 최신의 무선 음성 데이터 통신 기술 지능형 기술 (Smart) • 지능형 기술(＂스마트기술＂또는 ＂스마트시티＂이라고도 함)이란 미래 신개념의 도시 • 인간의 욕구를 충족시키기 위해안전성, 쾌적성, 편리성 및 표현성을제공 • 각종 서비스를 네트워크화된여러 생활 가전을 통해 질 높은 서비스제공
평면적인 기능의 집적 인구 인구 촌락 광장 궁전 교회 창고 시간제약을 극복하기 위해 물리공간 축소 물리공간 도시화 평면적인 기능의 집적 평면적인 기능의 집적 인구 인구 촌락 광장 궁전 교회 창고 시간제약을 극복하기 위해 물리공간 축소 물리공간
도시화
에너지와 기계 물리공간의 분화와 공간의 생산성 확대 산업화 회사 수도 인구 은행 호텔 학교 공장 역 시장 시청 물리공간 에너지와 기계 에너지와 기계 물리공간의 분화와 공간의 생산성 확대산업화
(산업혁명)
회사 수도 인구 은행 호텔 학교 공장 역 시장 시청 물리공간 보이지 않는 컴퓨터에 의한 사물들의 지능화 전자 – 물리공간 통합을 위해 물리공간에 컴퓨터를 삽입 유비쿼터스 anytime anywhere 전 자 공 간 물 리 공 간 컵, 화분 안경 옷, 신발 도로 냉장고 제3공간 다리 터널 자동차 보이지 않는 컴퓨터에 의한 사물들의 지능화 보이지 않는 컴퓨터에 의한 사물들의 지능화 전자 – 물리공간 통합을 위해 물리공간에 컴퓨터를 삽입유비쿼터스 혁명
anytime anywhere 전 자 공 간 물 리 공 간 컵, 화분 안경 옷, 신발 도로 냉장고 제3공간 다리 터널 자동차 시간제약을 극복하기 위해 물리공간을 컴퓨터에 삽입 물리공간의 활동과 기능을 디지털화 정보화 전 자 공 간 물 리 공 간 e-은행 e-학교 e-시청 e- 쇼핑몰 학교 은행 시청 쇼핑몰 인터넷(웹) 시간제약을 극복하기 위해 물리공간을 컴퓨터에 삽입 물리공간의 활동과 기능을 디지털화 물리공간의 활동과 기능을 디지털화정보화
(IT혁명)
전 자 공 간 물 리 공 간 e-은행 e-학교 e-시청 e- 쇼핑몰 학교 은행 시청 쇼핑몰 인터넷(웹)유비쿼터스 공간 패러다임의 변화
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
20
4차 산업혁명의 개념
4차 산업혁명
증기
기관(18세기 후반)->전기(19세기 후반)->전자(1960말) ->산업+ICT
융합
(2016)
모든 산업에 인공지능, 사물인터넷과 같은 ICT 핵심기술이
융합
하여 새로운 고부가가치
를 만들어내는 환경
2016년 세계경제포럼(WEF)에서 전 세계적 화두
4차 산업혁명의 주요 기술
4차 산업혁명의 주요 기술
AI :
인공지능
VR/AR :
가상현실/증강현실
IoT :
사물인터넷
Big Data :
빅데이터
Cloud Computing :
클라우드컴퓨팅
Drone/Robot/자율주행차 :
융합기술
3D 프린팅 :
프로스틱 및 금속프린팅
기존 산업
ICT 기술
(SMART)
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
22
Vitual reality Drone/UAV 사물인터넷 시스템통합 Microsoft Bing 모든 분야가 위치상관성 이큼 공간정보오픈플랫폼전쟁중 국토교통부 7대 신산업 • 자율주행차 • 드론 • 공간정보 • 해수담수화 • 스마트시티 • 제로에너지빌딩 • 리츠4차 산업혁명의 주요 기술
인공지능(AI) 기술
인간의 지능이 갖고 있는 기능을 갖춘 컴퓨터 시스템이며, 인간이 지닌 지적 능력
의 일부 또는 전체를 인공적으로 구현한 것 :
Artificial Intellegence
AI의 분류
AGI(Artificial General Intelligence)
: 강인공지능이라 하며 인간의 할 수 있는 행동은
물론 인간의 능력보다 더 뛰어난 능력의 지니 존재
EX. Machina(2015) 의 아이바
ANI(Artificial Narrow Intelligence)
: 약인공지능이라 하며
한가지 범위로 국한된 AI
로
현재 산업분야 인공지능 대부분은 여기에 속함
페이스북의 얼굴인식, 각종 Smart speaker, 자율주행차, 웹서치, 추천시스템, 농장
과 공장의 AI
엑스마키나의 AI 아니바(ava) 페이스북의 얼굴인식 기능 국내 AI 스피커1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
24
인공지능(AI) 기술의 분류
AI 분야 기술 분류 :
인공지능⊃머신러닝⊃인공신경망⊃딥러닝
기계학습(머신러닝: Machine Learning) :
기본적인 규칙만 주어진 상태에서 입력받은
정보를 활용해 스스로 학습하는 것
인공신경망(Artificial Neutral Network) :
인간의 뉴런 구조를 본떠 만든 기계 학습 모델
중 하나로 주로 패턴인식에 쓰이는 기술
딥러닝(Deep Learning) :
입력과 출력 사이에 있는 인공 뉴런들을 여러개 층층히 쌓고 연
결한 인공신경망 기법을 주로 다루는 분야로 단일 층이 아닌 실제 뇌처럼 여러 계층으로 되
어있음 :
이미지인식, 음성인식, 추천시스템, 자연어처리(NLP) 알파고
AI 학습법의 분류
기계학습(머신러닝)의 분류 : AI를 달성하기 위한 수단
지도학습(Supervised Learning) :
대상에 대한 데이터의 레이블을 통한 학습으로 통계
와 확률을 통한 특징을 추출하고 분류 수행
비지도학습(Unsupervised Learning) :
오로지 입력데이터만으로 자율적 학습하므로 빅
데이터 및 복잡한 패턴인식 모델이 필요
강화학습(Deep Learning) :
인공 뉴런이나 시놉스를 계층화하여 여러개 연결한 인공신
경망 강화학습 기법으로 빅데이터와 활성화 함수 및 HW의 발전으로 최근 급격히 발전
CNN(Convolutional Neural Network) : 인공의 신경구조와 유사한합성곱 신경망학습법으 로문장분류 및 이미지 인식을 통한 얼굴인식에 사용
RNN(Recurrent Neural Network) : 반복적 학습을 통한순환신경망으로 주로음성인식과번 역기에 사용
GAN(Generative Adversarial Network) : 생성적 적대 신경망으로두개의 네트워크가 서로 겨루어 학습하는 심층신경망으로 가장 주목받는 딥러닝 학습법
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
26
AI 기술을 이용한 도로 및 건물 추출
딥러닝 모델 선정 :
Deep U-net 모델
위성영상 기반 영상 분류에 U-net 모델 적용 사례로 성능 입증 Deep U-net은 U-net을 기반으로 만들어진 개선 모델
U-net 보다 작은 객체 및 디테일 부분에서 성능 우수 [Deep U-net의 상세구조]
고해상도 위성영상을 통한 딥러닝(CNN기법) 기반 농경지 객체 추출 및 세분화
256 pixel 256 pi xel Sliding window 256 pixel 256 pi xel 훈련지역 건물 라벨링 결과 훈련지역 도로 라벨링 결과 훈련지역 건물 데이터셋 구축 훈련지역 도로 데이터셋 구축 KOMPSAT-3A 영상의 Test 지역을 제외한 지역을 사용하여 데이터셋 구축AI 기술을 이용한 도로 및 건물 추출
구분 TP(Pixel) TN(Pixel) FP(Pixel) FN(Pixel) AC(%)
시험지역 2900939 15657948 959714 779572 약 91.4%
Test Image Ground Truth Prediction
Test Image Ground Truth Prediction
시험지역건물결과 구 분 Deep U-net(건물) Precision 0.751411484015787 (75.1%) Recall 0.788189194380889 (78.8%) Accuracy 0.9143131748852471 (91.4%) 시험지역도로결과 시험지역 정확도(Pixel Accuracy) 분석 결과 구 분 Deep U-net(도로) Precision 0.5400723808345448 (54.0%) Recall 0.8690946452160484 (86.9%) Accuracy 0.9663784502367997 (96.7%)
구분 TP(Pixel) TN(Pixel) FP(Pixel) FN(Pixel) AC(%)
시험지역 680940 18934776 579891 102565 약 96.7%
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
28
딥러닝을 이용한 농경지 세분화 연구
고해상도 위성영상을 통한 딥러닝(CNN기법) 기반 농경지 객체 추출 및 세분화
-Test 1는원주지역데이터총504장중에404장학습. -Test2는개발된모델성능일반화의판단기준을파악하기 위해김제, 담양, 문산, 정읍영상2,050장을학습에사용하고, 원주데이터504장에테스트. -Test 1 품질기준을달성(75.6%), Test 2불규칙한결과나타냄(47.6%). -정사영상의패턴이다양하므로일반화성능을높이는연구진행중. -현재개선을위해사용된Backbone Network는Resnet-101로변경하고, 위성사진의객체크기의고려가필요하므로모듈에적절한보간기법연구 중. 연구방법 제안모델 분석결과 연구결과 논 밭 비닐하우스 기타 Input Ground truth Output인공지능(AI) 기술의 활용분야
헬스케어 : 맞춤의료, X-ray 판독, 신약개발 등
왓슨
소매 : 상품 추천 및 소비자 구매결정 지원
제조업 : 공장 IoT데이터 분석, 작업량과 수요예측
스포츠 : 경기이미지 캐쳐후 수비위치 및 전략 최적화 등
AI 기술의 주요 활용분야
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
30
사이버공간(VR)
vs. 유비쿼터스공간(AR)
인터넷공간 사이버 공간 실제 공간 사람 사물 장비 로봇 유비쿼터스 공간증강현실
(Augmented Reality)
사이버 공간 : 물리공간과 전자공간을 연결할 수 있는 매개체(PC)가 있어야 가능하며, 가상현실 기술로 구현 종이지도를 디지털지도, 실세계를 컴퓨터공간에 구현 유비쿼터스 공간 : 물리공간과 사이버공간이 혼재되어 있는 제3의 공간이라고도 하며, 증강현실 기술로 구현 실세계에 가상현실을 구현하는증강현실 적용VS.
인터넷공간 (전자공간) (사이버공간) user user가상현실
(Virtual Reality)
실세계 (물리공간) 컴퓨터VR 및 AR 기술
VR 및 AR 기술의 예
VS.
매트릭스 : 사이버공간의 예 (1999년 워쇼스키형제) 아이언 맨3 : 유비쿼터스공간의 예 (2013년 셰인 블랙 감독) Cyber space (가상현실) Ubiquitous space (증강현실) AI기반 생체 인식 시스템 미디어보드, 미디어 사인 그리드 손목 PDA ITS 정보검색 등1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
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증강현실 예 : 아이언 맨
렌즈로 통해 본 상황을 자비스라는AI가 정보 제공 상황 정보 취득 • 정적상황: 위치정보 • 동적상황: 어디서 어디로? • 내부상황: 주인공의 성향(신용, 병력, 등) 증강현실 제공 (맞춤형정보) 위치인식은위치결정시스템만으로 주어지지 않고 지리학적 상황인 지도 즉 공간정보 가 있어야 함 : 공간정보오픈플랫폼 상황인식 = 위치인식+지리학적 상황(디지털지도(Geographic Context Awareness)
상황= 정적상황(GIS DB)+동적상황(위치센서)+내부적상황(user의 내부상태)
즉, 유비쿼터스 기술의 핵심개념인상황인식을 위해서는 위치인식기술과 기본플랫폼인 공간정보인 공간정보오픈플랫폼이 가장 필수불가결한 요소가 됨 : 유비쿼터스 GIS
증강현실 기술의 활용
증강현실
(Augmented Reality :
AR
)
• 가상현실(Virtual Reality : VR)의 한 분야로혼합현실(Mixed Reality:MR)이라고도 함
• 실제 환경에 가상 사물을 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터그래픽기법 • 현실 세계의 기반위에 가상의 사물을 합성하여 현실 세계 만으로는 얻기 어려운 부가적인 정보들을
보강해 제공할 수 있는 특징
• 다양한 현실 환경에 응용이 가능하여VR에 비해 사용자에게 보다 나은 현실감 제공 • 유비쿼터스 환경에 적합한 차세대 디스플레이 기술(HMD)로 각광 받고 있음
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
가상현실(VR) :100% 가짜로 만든 공간 증강현실(AR) : 눈에 보이는 실제 공간 + 각종 정보가 융합된 가상공간 P O I Search vector GNSS/GPS Digital Compass smartphone GVID server 파리 지점 증강현실을 이용하여 프로그램을 통해원하는 장소 나 위치를 찾아 갈 수 있음 증강현실 앱의 구동 원리 ◎카메라: 스마트폰의 눈. 책 표지나 음반 재킷을 스캔하여 해당 정보를 제공. 지역정보를 제공하는 App 에서 는현실 공간을 보여주는 창 구실을 함 ◎GPS : 스마트폰을 들고 있는 사용자 의정확한 위치를 파악하여, 증강 현실 App이 그 주변 정보 데이터를 불러 올 수 있도록 함 ◎디지털 나침반: 스마트폰이 향해 있는방위를 파악 ◎가속도계: 스마트폰의3차원 기울기를 인식하는 장치스마트폰의 증강현실 서비스
스마트폰의 증강현실 서비스
스마트폰 증강현실 서비스 예
스마트폰에 내장된GPS와Digital 콤파스, 가속도계(Accelerometer), 자동평형기 (Gyroscope)을 이용한위치인식기술(좌표와 방향)과 디지털 카메라를 통한상황인식기술 (화각에 의한 뷰잉 면적)을 이용하여 현 위치에서 바라보는 현실 세계에 관계되는 디지털 정보를 제공하는 서비스-Ovjet, Scan Search 스마트폰 앱서비스
실제로는 기 구축된 지형공간정보와 관련 데이터 베이스가 바탕이 되어야 함 디지털 정보를 동시에 제공 • 블로그 및 카페 정보 연계 • 최적 경로 검색 (네비게이션 기능) • 주변 정보 검색 (관광명소, 맛집 등) • 자동 전화 연결(Smart Phone) • 증강현실 프로그램 오브제(Ovjet) 예
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
사물인터넷(IoT) : Internet of Things
사람, 사물
, 데이터 등 모든 것이
유무선 인터넷으로 연결
되어, 정보가
생성(센서)·
수집(부품·디바이스)· 공유(클라우드)· 활용(빅데이터·응용SW)
되는 기술과 서비스를 통칭
하는 개념으로 주로
자동차분야, 농업분야(과수원, 재해, 화훼 등) 헬스케어분야, 사회안전
분야 등
에 활용
P2P : 사람 대 사람 M2P : 사물 대 사람 M2M : 사물 대 사물IoT(Internet of Things),
RFID, IPV6, MEMS
사물인터넷(IoT) 기술
사물인터넷(IoT)의 핵심 기술
센싱 기술
온도, 습도, 열, 가스, 위치, 속도, 및 조도 등과 같은 물리량을 다양한 방법을 이용해 측정하는 기술 인터넷 공유를 위해 신호처리 및 알고리즘 수행이 가능한 모듈이 내장된 스마트 센서 기술 인터페이스 기술
인터페이스 기술은 사물인터넷의 주요 구성요소(인간·사물·서비스)를 통해 특정 기능 을 수행하는 응용 서비스와 연동하는 기술 주요 인터페이스 기술 ① 검출정보 기반 기술: 정보의 검출, 가공, 정형화, 추출, 처리 및 저장 기능 등 ② 위치정보 기반 기술: 위치 판단 및 위치확인 기능, 상황 인식 및 인지기능 등 ③ 보안 기능: 정보보안 및 프라이버시 보호기능, 인증 및 인가기능 등 ④ 온톨로지 기술을 통해 서비스 제공 * Ontology : 인간이 보고 듣고 느끼고 생각하는 것에 대해 컴퓨터에서 처리할 수 있는 형태로 표현한 모델 기술 네트워킹 기술
다양한 디바이스들의 물리적인 연결을 수행 하는 유무선 네트워킹 기술 WPAN(Wireless Personal Area Networks), 와이파이(Wirelwss Fidelity), 3G·4G·LTE·5G, 블루투스, 이더넷, BcN(Broadband convergence Networks), 위성통신 등
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
38
사물인터넷(IoT)의 핵심 기술
* 참조 : “사물인터넷(IoT) 실시간 유해물질 탐지 시스템 개발”,한국기초과학지원연구원, 2016.1
인터넷 연결 기반의 센서, 스마트기기 융합 기술 구조 외부 센서와 스마트 기기의 직접 연결을 이용한 기술 융합
사물인터넷(IoT) 기술의 활용
스마트 팩토리
• 작업공정 모니터링과 기록을
센서와 SW가 통합 관리
하면서 공장이
스스로 제품을
생산
하고, 공정을 통제 및 수리, 작업장 안전 관리 등을
스스로 제어하는 기능
을 갖춘
생산시스템
네스트(Nest)의 학습형 온도조절기 스마트 팩토리 제조기술1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
40
사물인터넷(IoT) 기술의 활용
사물인터넷 기술을 이용한 실시간 유해물질 탐지시스템
무선네트워크와 질량분석기를 융합한 유해물질 발생지역 예측 개념도 무선통신과 사물인터넷을 융합한 실시간 환경감시시스템 구현 데이터의 엄청난 증가
빅데이터
빅데이터 처리 기술
빅데이터 가치 입증
사람들의 빅데이터에 대한 관심 급증
빅데이터 정의 및 개요
대용량 데이터를 활용/분석
하여
가치있는 정보를 추출
하고, 생성된 지식을 바탕
으로
능동적으로 대응
하거나
변화를 예측
하기 위한
정보화 기술
출처: 빅데이터 분석의 활용과 가치, 이현종 ㈜빅스터1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
42
빅데이터 시대 도래
新가치창출 엔진, 빅 데이터의 새로운 가능성과 대응전략, 한국정보화진흥원, 정지선, 2011. 12
1 제타바이트(ZB:1021) : 1024엑사바이트(EB:10181024페타바이트(PB:1015) 1조 1000억 GB(109)
구 분
기존 데이터 환경
빅데이터 환경
데이터
(Volume,
Variety,
Velocity)
• 정형화된 수치 자료 중심 (DBMS 데이터, Excel 데이터) • 비정형/반정형 대용량 데이터 • 문자 데이터 (SNS, 검색어, 로그정보) • 영상 데이터 (CCTV, 동영상, 의료영상) • 스트림 데이터 (센서, 스마트폰) • 과학기술 실험 데이터하드웨어
(Infrastructure)
• 고가의 컴퓨팅 장치 (저장, 관리, 처리) • 데이터베이스 서버 • 데이터웨어하우스 서버 • 클라우드 컴퓨팅 인프라(IaaS: Infrastructure as a Service) 활용 • 가상화 기반 저가의 컴퓨팅 장치 통합 활용 • IDC (Integrated Data Center)
소프트웨어
/분석 방법
• 관계형 데이터베이스 (저장) • 통계 패키지(SAS, SPSS) • 데이터마이닝 도구 (분석) • Knowledge Discovery (분석) • 오픈소스 형태의 무료 소프트웨어 • Hadoop (분산 파일 시스템, 분산 처리), NoSQL DBMS (비정형 데이터 저장 관리), 오 픈소스 통계분석 도구 (R), • 텍스트 마이닝, 온라인 데이터 마이닝, …기존 데이터와 빅데이터 비교
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
44
공간 빅데이터의 특성
3V
4V
•
Veracity(신뢰성)
공간 빅데이터를 이용, 분석한 결과를 활용한 서비 스가 가지고 있는 신뢰성을 의미하며, 결과에 대한 진정성, 판별성 등의 다양한 요인들에 정의되는 신 뢰성을 의미함•
Visualization(시각성)
분석결과를 어떻게 이용자들에게 전달하는가에서 나타나는 특성으로 결과의 전달력, GUI 등의 구성 등에서 나타날 수 있음•
Versatile(다목적성)
미래의 가치에 대해 공간 빅데이터를 활용하여 다 양한 분야에 활용할 수 있는 것을 말함•
Value(가치)
수집되는 데이터에 새로운 가치를 부여하는 주요 한 특성으로 예측된 분석, 가설 등에 의해 나타남공간빅데이터의 활용적 특성 :
4V
공간빅데이터의 특성공간 빅데이터 기술
정형 데이터 (보유 데이터) 수치지도, 지적도, 지형도, DEM, 지하시설물도, BIM 정보, … (연계 데이터) 통계정보, 공공정보, … 비정형 데이터 위성영상, 항공사진, 지오센서, 위치정보, VGI 정보, 위치기반SNS 정보, 스마트폰 정보, … 재난재해정보, Smart City 센서정보, IoT 정보, …
공간정보 기반 빅데이터 자원 인프라 일부 보유 (외부정보 연계 및 빅데이터 환경 구축 부족) 기술 인프라 일부 보유 (GeoWeb, SensorWeb 등) 인력 인프라 미확보
공간 빅데이터 활용
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
국가공간정보통합체계구축사업 부동산행정정보일원화사업 지능형국토정보혁신기술개발 공간정보오픈플랫폼 서비스(VWORLD) www.vworld.kr공간 빅데이터 인프라 확보
개방.공유.연계.확산
저비용 신가치 창출
공간 빅데이터의 활용분야
46
드론 기술
드론과 VR·자율주행차
등을
융합
한 새로운 형태 드론
공개
- Parrot이 공개한 차세대 드론 Disco는VR 기반의 HMD 장비를 통해 1인칭 시점(FPV : First Person View)으로 조종이 가능
- DJI는 린스피드社의자율주행차 ‘이토스’와 드론을 융합, 드론이 자율주행차 를 따라다니며 공중에서 교통상황 등을 실시간으로 자동차에 전달
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
드론의 종류
UAV(Unmanned Aerial Vehicle) : 고정익(fixed wing), 회전익(rotor type)
드론사진측량시스템의 구성
비측량용디지털카메라 소형 GPS 및 INS • GPS : 촬영점 위치 정보 • INS : 카메라 회전각 정보 •Direct Georeferencing 표정(지상기준점 최소) 고정익 UAV 회전익 UAV 해석 소프트웨어 드론사진측량시스템Point Cloud DSM, DEM
Digital Ortho Image
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
드론의 활용분야
토목현장 건설현장 관리 택배 Delivery전문촬영 풍력발전기관리Thermal Camera Image
송전탑관리
Thermal Camera Image
Thermal Camera Image 송전탑관리 Thermal Camera Image 댐 관리 공공 안전 재난 관리 환경 감시 산불 감시 산림 관리 드론 라이다 촬영 드론 과학영농
50
• <뉴욕타임스>는 지난 2013년 6월토요판‘자동차 문화의 종말 (The End of Car Culture)’이라는 제목의 기사를 게재
• 미국내 자동차 총 주행거리는2005년을 기준으로 정점을 찍은 뒤 감소하고 있다는 내용 • 청년들의 운전도 2001년과 2009년 사이에 29%나 감소 • 미국 드렉셀대학교 사회학 교수인 미미 셸러는 “21세 기에 태어난 밀레니엄 세대는자동차보다 어떤 IT기기를 가졌느냐에 더 관심을 쏟는 경우가 많음
• 자율주행차(Auto Driving Car)의 시대 도래
• 정밀도로지도의 필요성 대두
유비쿼터스 핵심 기술의 주요 동향
1989 : 월드와이트웹 개발 (버너스 리 : 스위스 입자물리연구소) 1994 : amazon.com(인터넷 쇼핑몰의 표준) 1998 : Google 검색엔진 출시(세르게이 부린, 래리페이트) 1999 : Blogger사이트 시작(개인용 웹저작도구) 2003 : Google이 Blogger 합병 2004 : 유비쿼터스 환경에 전환기 • Google 1GB Gmail 서비스 시작 • Picasa 서비스 시작 : 편집과 공유가 쉬운 포토앨범 •Keyhole사인수 : 전세계 위성영상 정보를 3차원으로 서비스하는 회사 • 대표적인SNS인facebook 서비스시작(Mark Zuckerberg)2005 : Google Earth 서비스 시작(6월)
• 모든 정보를 저장할 수 있는 만능Geospatial Web 플랫홈 •정보의 공간화 : 디지털 정보에 위치정보를 붙여 관리하는 개념
•소비자 맞춤형 정보제공 가능
2006 :Microsoft Virtual Earth 서비스 시작 : 향후 10억달러 투자(Bing map)
• twitter 서비스 시작(Jack Dorsey)
2007 : 노키아(Naviteg : 81억달러) 및 MS는 중소 지도제작 업체 무차별인수
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
54
해외 공간정보 서비스의 주요동향
전 세계적으로지형공간정보산업은 연평균 20% 이상 성장 2008년 하반기 세계 브랜드 가치 1위 기업: Google 2004년 10월구글이 디지털영상지도제작업체인키홀(Keyhole)인수 -퀵버드(미국) 위성 최고 GSD 61cm급세계 위성사진 확보 2008년 10월 8일구글맵스가 지오아이(GeoEye-1)가 촬영한 첫 사진 공개 : GSD 50cm급 2006년 3월Microsoft사가 대형디지털항측카메라인Ultracam과 원거리 센서와 위성 장비 등을 생산하는벡셀(Vexcel)사 인수 MS사가픽토메트리(Pictometry)와 제휴해버추얼 어스서비스 노키아(NOKIA)사가 2007년 10월 세계 1위 전자지도 제조업체인 나브텍 (Navteq)을 81억 달러에 인수. : 나브텍은 구글, MS, 야후 등에 지도를 공급하고 있으며, 세계 전자지도시장의 약 70%를 점유하고 있고 보행자용 네비게이션인Map 2.0발표 네델란드 네비게이션 업체인톰톰(TomTom)이 세계 2위 전자지도 업체인텔레아틀라스를 28억달러에 인수. 교통정보를 텔레아틀라스 전자지도제작에 활용 Google, MicroSoft 등 글로벌 IT 업체들은 디지털 정보에 실세계 위치 서비스를 제공하기 위한 컨텐츠 무료 제공 - 공간정보오픈플랫폼Google Earth, Virtual Earth 의 3 차 원 서비스(상) :LOD 3~4급 현실감 있는 거리 사진 연동 서비스 –스트리트 뷰(하) 구글지도 47%, 플리커 11% 유튜브 9% 아마존 7% 야후 3%
공간정보오픈플랫폼의 출현 : 유비쿼터스 시대 정보 플랫폼
Ⅰ
국내 공간정보 서비스의 주요동향
코스닥 시가총액 1위에서 유가증권시장으로 당당히 이전한민간포털사이트네이버(NHN)
웹 2.0 시대의 킬러 컨텐츠인UCC(User Created Content, 이용자가 만든 컨텐츠)를 30억 개 이상 보유한다음(Daum) 등 공간정보 분야의 슈퍼파워들의 무한경쟁 치열 : 다음지도의 고도화
정보지식의 의미는 곧집단성으로 끊임없이교류, 참여, 공유, 개방하며 부가하고 변화하는 네트워크 상에서의살아 움직이는 지식
개방과 교류의 장에서공간정보 지식은 업데이트되고 부가되고 수정/갱신되며 지속적으로 변화
2012년 한국형 Geospatial Web 서비스인 브이월드(www.vworld.kr) 서비스 시작
공간정보의 가치 극대화 : 관주도방식민간주도방식
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
56
매쉬업 서비스의 출현
매쉬업(Mash-Up)서비스
Web 2.0서비스의 하나로 두가지 이상의 자원이나 서비스를 혼합하여 새로운 자원이나 서비스 만드는 기술 하우징맵(www.housingmaps.com)의 부동산 정보 서비스가 대표적 사례 • 구글맵(maps.google.com)+크레이그리스트(www.craigslist.org)가 혼합 • 처음에는 구글맵을 해킹하여 제작(폴 레이드매처 : Paul Rademacher) • 구글에서 Mash-Up서비스의 확장성과 가능성을 인정해 구글맵 API 공개매쉬업 서비스의 특성
매쉬업 서비스의 장단점
장점
• 공개 API를 활용하여 서비스 비용이 거의 들지 않음 • 서비스 개발 시간이 매우 짧음 • 기존 시장에 없고 상상만 했던 서비스가 가능함단점
• 1차 자원이 되는 서비스에 종속적임 : 1차 자원의 서비스가 사라지거나 비공개시 • 소스차원이 아닌 API차원에서 개발되어 한계가 있음 : 버그수정이나 성능향상 한계매쉬업 서비스의 안정화 방안
1차 자원이 되는 서비스의 안정적인 제공에 대한 약속과 신뢰 필요 소스 수준에 가까운 API 제공 필요 양사 협력에 의한 GPL 서비스와 오픈소스에 의한 혼합서비스 확장1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
58
국내 매쉬업 서비스
공개 API의 부족으로 다양한 서비스가 없다가 네이버의 API공개후 다양화
• 2006년 하반기 각종 프로그램과 도구 및 웹사이트에 적용할 혼합 서비스 출현 • 엑스와이어(www.xwire.co.kr) : 지도+뉴스+블로그+웹사이트+개인기록 혼합 • 테터툴즈(www.tattertools.com) 블로그 프로그램중 상당수 혼합서비스 : NGMap1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
60
웹커뮤니케이션의 구분
공개
비공개
소통형
저장형
미투데이
트위터
공개된 커뮤니케이션
블로그
위키피디아
공개된 아카이브
인트라넷 위키
이메일
비공개 아카이브
메신저
비공개 커뮤니케이션
좋아요
주의
치명적
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
62
유비쿼터스 기술의 발전 방향
향후 유비쿼터스 IT시대를 대비한
차세대 정보유통망(u-NGcN)
에 접속되는
전용장비가
기하급수적으로 증가될
예정
Post PC+전기제품+제조물+도시시설물+로봇
등이 네트워크망으로 연결
사람 대 사람
(P to P)
통신에서 사람과 기계
(P to M),
기계 대 기계
(M to M)
그리고 사물과 사물
(T to T)
의 통신으로
패러다임 전환
사물의 지능화(Things That Think) 및 공간 지능화(Smart space)
의 진전 :
AI+사물인터넷+디지털트윈(공간정보오픈플랫폼)
각종 센서 및 스마트 태그
(RFID칩)
등이 구조물, 의자, 교량 등
모든 일상
사물과 도시공간에 접속
:
스마트시티
이용자 중심의 유비쿼터스 환경 변화
유비쿼터스 서비스 확대 요인
*참조 : 유비쿼터스 IT적용서비스 현황 및 발전방향(제4호:2008.4)
유비쿼터스 인프라 확충 :
WiBro 및 BcN, RFID/USN, IPv6, DMB 등
사용자요구사항 변화 :
디지털웰빙(통크족, 유비노마드, 트랜슈머 등)
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
64
관련 기술 표준 제정
U-교통을 위한 ITS 표준 제정 U-홈 건설을 위한 표준 제정관련 법 정비
사이버 윤리 추락
바이러스 해킹 확산
감시 사회 강화
개인 정보 침해 확대
사이버 범죄 범람
원격 진료 금지
산업간 협력 앞당겨
(IICㆍInter-Industry Collaboration)
유비쿼터스 기술 확산의 저해요인
유비쿼터스 기술 발전의 저해 요인
유비쿼터스 기술의 GIS 활용 영역
Home Networking 디지털홈 LBS 위성 DMB CNS/telematics 물류유통관리 고해상도 위성영상 GPS 3D GIS 기반 시설물 관리 uCRM RS GPS/INS항공측량 항공LiDAR측량 모바일GIS * 친환경생태관리 * 경관관리, 비오톱지도,산림바이오매스 SRP교통, 방송/통신, 국토관리, 방재, 생활정보, 시설물관리, 국방/안보, 물류/유통 등
생활
전반에 걸쳐
GIS의 수요 및 적용영역은 증가/다양화하고 있으며,
3D/4D GIS,
RS, LBS, 4S VAN
등 적용 기술 역시 발전
유비쿼터스 기반조성에 따라
Ubi GIS
활용 영역 확대
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
66
유비쿼터스 활용 분야
참조 : 정보통신부(2006)유비쿼터스 인프라, 기술, 각종 활용분야에서 모든 기본 플랫폼으로
고품질 공간정보오픈플랫폼
이 요구됨
방송+인터넷+통신1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
68
u-city 개념
u-IT
에 기반한
차세대 지능화된 도시로
한국형
21세기 정보통신 융합 도시
첨단정보인프라와
u-IT서비스를 융합하여
도시 생활의 편의 증대와 삶의
질 향상
, 체계적인 도시관리에 의한
안전, 주민복지, 신산업 창출
등 구현
u-city
개념
u-IT환경
스마트시티 : 디지털트윈
교 통
: 대중교통 정보 연계, 자율주행 셔틀 · 택시
물 관리
: 친환경 수자원 이용 · 관리, 재해와 재난 예측 · 대응
에너지
: 전기차 충전 인프라, 신재생에너지 활용 마이크로그리드
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
70
u-교통서비스 활용
u-IT
에 기반한
차세대 지능화된 교통체계
: Telematics, ITS
첨단정보인프라와 u-IT서비스를 융합하여
도로와 교통체계
및 이에 연관된
각종 서비스 구현
자율주행자동차
1장
유비쿼터스 개념 및 핵심기술
72
u-home 개념
유비쿼터스 기술이
단순한 휴식공간인 주거공간을 디지털공간으로
변화
홈네트워크 기술
: 가정내
통신 및 가전기기를 하나의 통신망으로 연결/제어
디지털 웹빙 개념의 대두
u 기술이
웰빙
개념과 결합하여 생활패턴을 디지털화는
디지털 웰빙 개념 진화
적용분야 :
웰빙 김치냉장고, 당뇨폰, 다이어트폰(체지방율 검사), 스트레스폰
(맥박체크 센서), 인포테인먼트 거실, 플로팅 디자인 TV(소니) 등
통크족(Two only no kids), 슬로비족(Slobbie), 로하스족(Lohas) 등 물질보다는 자연친화적이고 심플한 삶을 추구하는 계층이 확산
