KR102253946B1 - Computer device for prediction sleep state based on data measured in user's sleep environment - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 수면 환경에서 획득되는 사용자의 수면 데이터에 기반하여 수면 상태에 관한 정보를 제공하는 것으로, 보다 구체적으로, 인공 신경망을 활용하여 사용자의 수면 상태에 대응하는 분석 정보 및 건강 관리 정보를 제공하기 위함이다.The present disclosure provides information on a sleep state based on a user's sleep data acquired in a sleep environment, and more specifically, providing analysis information and health management information corresponding to a user's sleep state using an artificial neural network It is for sake.
건강을 유지하고 개선시키는 방법에는 운동, 식이요법 등 다양한 방법이 있지만, 하루 중 약 30% 이상의 시간을 차지하는 수면을 잘 관리하는 것이 무엇보다 중요하다. 하지만, 현대인들은 기계의 단순한 노동 대체 및 삶의 여유에도 불구하고 불규칙한 식습관과 생활습관 및 스트레스로 인해 숙면을 취하지 못하고, 불면증, 과다수면, 수면 무호흡 증후군, 악몽, 야경증, 몽유병 등과 같은 수면 질환으로 고통받고 있다. There are many ways to maintain and improve your health, such as exercise and diet, but it is most important to manage your sleep, which takes about 30% or more of the day. However, modern people are unable to get a good night's sleep due to irregular eating habits, lifestyle habits, and stress despite the simple replacement of labor by machines and life, and suffer from sleep disorders such as insomnia, excessive sleep, sleep apnea syndrome, nightmares, nightmares, and sleepwalking. Are receiving.
국민건강보험 공단에 따르면, 국내 수면장애 환자가 2014년부터 2018년까지 연 평균 약 8%씩 증가하는 것으로 나타났으며, 2018년 국내에서 수면장애로 진료받은 환자는 약 57만명에 달한다. According to the National Health Insurance Corporation, the number of patients with sleep disorders in Korea increased by an average of about 8% per year from 2014 to 2018, and about 570,000 patients were treated for sleep disorders in Korea in 2018.
특히, 수면 질환 중 가장 일반적이나 위험한 수면무호흡증의 경우, 대한민국 성인 6명 중 1명이 겪고 있다. 이러한 수면 무호흡증은, 숙면을 방해할 뿐만 아니라 심장 질환, 정신 질환 및 뇌 질환 등의 주 원인으로 간주되고 있다.In particular, in the case of sleep apnea, which is the most common but dangerous among sleep disorders, 1 in 6 adults in Korea suffers from it. Sleep apnea is considered to be a major cause of heart disease, mental disease, and brain disease, as well as disturbing sleep.
숙면이 신체적 또는, 정신적 건강에 영향을 미치는 중요한 요소로 인식되면서 숙면에 대한 관심이 증가하고 있지만, 수면 질환의 개선을 위해서는 전문 의료 기관을 직접 방문해야하며, 별도의 검사 비용이 요구되고, 그리고 지속적인 관리가 어려움에 따라 치료에 대한 사용자들의 노력이 미비한 실정이다. As sound sleep is recognized as an important factor affecting physical or mental health, interest in sound sleep is increasing.However, in order to improve sleep disorders, you need to visit a specialized medical institution in person, and separate test costs are required, and continuous Due to the difficulty of management, users' efforts for treatment are insufficient.
이에 따라, 대한민국 공개 특허 2003-0032529는 사용자의 신체 정보를 입력받고, 수면 중 사용자의 신체 상태에 따라 반복적인 학습에 의해 검출한 주파수 대역의 진동 및/또는 초음파를 출력하여 최적의 수면 유도가 가능하도록 하는 취침 유도기 및 수면 유도 방법에 대해 개시하고 있다.Accordingly, Korean Patent Publication 2003-0032529 receives user's body information and outputs vibration and/or ultrasonic waves in a frequency band detected by repetitive learning according to the user's body state during sleep, enabling optimal sleep induction. Disclosed is a sleep induction device and a sleep induction method.
다만, 종래의 기술은 신체 착용형 장비로 인해 야기되는 불편함으로 수면의 질이 감소될 우려가 있으며, 장비의 주기적인 관리가(예컨대, 충전 등)이 필요하다. 추가적으로, 종래의 기술은 단순히 최적의 수면을 유도하는 정보만을 제공할 뿐, 수면에서 얻을 수 있는 정보와 동반질환들의 상관관계가 고려되지 않음에 따라, 향후 질환 발생 가능성에 대한 예측 정보를 제공할 수 없으므로, 의학적인 진단 및 정보 전달이 불가능하다. However, in the conventional technology, there is a concern that the quality of sleep may be reduced due to inconvenience caused by the wearable equipment, and periodic management of the equipment (eg, charging, etc.) is required. In addition, the conventional technology simply provides information that induces optimal sleep, and as the correlation between the information obtained from sleep and the accompanying diseases is not considered, it can provide predictive information on the possibility of future disease occurrence. Therefore, medical diagnosis and information transmission are impossible.
따라서, 당 업계에는 비접촉식으로 사용자의 수면 환경과 관련된 데이터들을 수집하여 지속적인 수면 질환에 대한 진단이 가능함과 동시에, 수면 질환과 동반되는 동반질환들(예컨대, 심장 질환, 정신 질환 및 뇌 질환)의 발생 가능성을 예측할 수 있는 컴퓨팅 장치에 대한 수요가 존재할 수 있다.Therefore, in the industry, it is possible to continuously diagnose sleep disorders by collecting data related to the user's sleeping environment in a non-contact manner, and at the same time, the occurrence of accompanying diseases (e.g., heart disease, mental disease, and brain disease). There may be a demand for computing devices that can predict the likelihood.
본 개시는 전술한 배경 기술에 대응하여 안출된 것으로, 사용자 개개인의 수면 환경에서 측정되는 데이터에 기반하여 수면 상태에 관련한 정보들을 제공하고, 그리고 수면 질환 및 수면 질환과 동반되는 동반질환의 발생 가능성을 예측하여 사용자에게 의학적인 진단 정보를 제공하기 위함이다.The present disclosure was conceived in response to the above-described background technology, and provides information related to the sleep state based on data measured in the sleep environment of each user, and the possibility of occurrence of sleep diseases and accompanying diseases accompanying sleep diseases. It is to predict and provide medical diagnosis information to the user.
본 개시가 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Problems to be solved by the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 개시 일 실시예에서 사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 수신하고, 상기 수면 센싱 데이터를 수면 평가 모델에 입력으로 하여 상기 사용자의 수면 분석 정보를 산출하는 프로세서, 상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 저장하는 메모리 및 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 네트워크부를 포함하고, 그리고 상기 수면 센싱 데이터는, 상기 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안 획득되는 상기 사용자의 호흡 정보를 포함하며, 상기 수면 분석 정보는, 상기 사용자의 무호흡증 발생 정도에 관한 무호흡 중증도 정보 및 질환 발생 가능성에 관한 질환 예측 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present disclosure for solving the above-described problem, a computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment is disclosed. The computing device includes a processor configured to receive the user's sleep sensing data and input the sleep sensing data to a sleep evaluation model to calculate sleep analysis information of the user, a memory storing program codes executable in the processor, and And a network unit that transmits and receives data to and from a user terminal, and the sleep sensing data includes breathing information of the user acquired during a predetermined time period in relation to the sleep environment of the user, and the sleep analysis information includes: It may include at least one of apnea severity information on a user's apnea incidence degree and disease prediction information on a probability of disease occurrence.
대안적인 실시예에서, 상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 센서부를 더 포함하고, 상기 센서부는, 특정 주파수의 전파를 송신하는 하나 이상의 송신 모듈 및 상기 특정 주파수의 전파에 대응하여 생성된 반사파를 수신하는 수신 모듈을 포함하고, 그리고 상기 반사파의 이동 거리에 따른 위상차, 또는 주파수 변화를 검출함으로써, 비접촉식으로 상기 사용자로부터 상기 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다. In an alternative embodiment, further comprising a sensor unit for acquiring the user's sleep sensing data, wherein the sensor unit receives at least one transmission module for transmitting a radio wave of a specific frequency and a reflected wave generated in response to the radio wave of the specific frequency Including a receiving module, and by detecting a phase difference or a frequency change according to the moving distance of the reflected wave, it is possible to obtain the sleep sensing data from the user in a non-contact manner.
대안적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 수면 진단 데이터를 포함하는 수면 진단 데이터 세트를 수신하고, 상기 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 사전 결정된 시간 기간 동안의 사용자의 호흡, 심박수 및 움직임에 관한 정보를 추출하여 학습 입력 데이터 세트를 생성하고, 상기 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 무호흡 지수에 관한 정보, 수면 상태에 관한 정보 및 질환 발생 유무에 관한 정보 중 적어도 하나를 추출하여 학습 출력 데이터 세트를 생성하고, 상기 학습 입력 데이터 세트와 상기 학습 출력 데이터 세트를 매칭시켜 라벨링된 학습 데이터 세트를 생성하고, 그리고 상기 라벨링된 학습 데이터 세트를 이용하여 하나 이상의 네트워크 함수를 학습시켜 상기 수면 평가 모델을 생성할 수 있다. In an alternative embodiment, the processor receives a sleep diagnosis data set including a plurality of sleep diagnosis data corresponding to each of a plurality of users, and the user's breathing for a predetermined time period from each of the plurality of sleep diagnosis data , Extracting information on heart rate and movement to generate a learning input data set, and extracting at least one of information on apnea index, information on sleep state, and information on whether or not a disease occurs from each of the plurality of sleep diagnosis data A learning output data set is generated, the learning input data set and the learning output data set are matched to generate a labeled training data set, and the sleep by learning one or more network functions using the labeled training data set. You can create an evaluation model.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 평가 모델은, 상기 프로세서가 상기 학습 입력 데이터 세트 각각을 상기 하나 이상의 네트워크 함수에 입력시키고, 상기 하나 이상의 네트워크 함수로 연산된 출력 데이터 각각과 상기 학습 입력 데이터 세트 각각의 라벨에 해당하는 상기 학습 출력 데이터 세트 각각을 비교하여 오차를 도출하고, 상기 오차에 기초하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 가중치를 역전파(backpropagation) 방식으로 조정하고, 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 학습이 사전 결정된 에폭 이상 수행된 경우, 검증 데이터를 이용하여 학습의 중단 여부를 결정하고, 그리고 테스트 데이터 세트를 이용하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 성능을 테스트하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 활성화 여부를 결정함으로써 생성될 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep evaluation model, wherein the processor inputs each of the training input data sets to the one or more network functions, and output data calculated by the one or more network functions and each of the training input data sets An error is derived by comparing each of the training output data sets corresponding to a label, and the weight of the one or more network functions is adjusted in a backpropagation method based on the error, and the learning of the one or more network functions is performed in advance. When more than the determined epoch is performed, it is generated by determining whether to stop learning using verification data, and by testing the performance of the one or more network functions using a test data set to determine whether to activate the one or more network functions. I can.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 평가 모델은, 상기 수면 센싱 데이터에 기반하여 상기 사용자의 수면 상태 및 질환 발생 가능성을 예측하기 위한 모델로, 하나 이상의 네트워크 함수를 포함하며, 상기 하나 이상의 네트워크 함수는, 입력 데이터에 대한 손실 없이 장기 연관관계(long-term relationship)를 강화시키기 위한 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(Dilated-Convolutional Neural Network)를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep evaluation model is a model for predicting the user's sleep state and the likelihood of disease occurrence based on the sleep sensing data, and includes one or more network functions, and the one or more network functions, A Dilated-Convolutional Neural Network for reinforcing a long-term relationship without loss of input data may be included.
대안적인 실시예에서, 상기 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크는, 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력과 관련한 필터의 리셉티브 필드(receptive field)를 확장시켜 상기 장기 연관관계를 강화시키고, 그리고 상기 입력에 관련한 필터에 제로 패딩(zero pedding)을 추가하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력과 출력의 길이를 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an alternative embodiment, the extended convolutional neural network enhances the long-term association by expanding a receptive field of a filter related to the input of the one or more network functions, and the filter related to the input. Zero padding may be added to maintain lengths of inputs and outputs of the one or more network functions.
대안적인 실시예에서, 상기 질환 예측 정보는, 수면 질환, 정신 질환, 뇌 질환 및 심혈관 질환 중 적어도 하나의 질환에 대한 예측 정보를 포함하고, 그리고 상기 프로세서는, 상기 수면 평가 모델에 입력되는 상기 사용자의 수면 센싱 데이터에 포함된 사전 결정된 시간 기간 동안의 호흡 정보를 변화시킴으로써 출력되는 상기 질환 예측 정보의 변화량에 기초하여 상기 수면 센싱 데이터 및 상기 질환 예측 정보 간의 상관 관계를 도출할 수 있다. In an alternative embodiment, the disease prediction information includes prediction information on at least one of a sleep disorder, a mental disorder, a brain disorder, and a cardiovascular disorder, and the processor includes the user input to the sleep evaluation model. A correlation between the sleep sensing data and the disease prediction information may be derived based on the amount of change in the disease prediction information output by changing the respiratory information for a predetermined time period included in the sleep sensing data of.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 센싱 데이터는, 사전 결정된 시간 기간 동안의 움직임 정보 및 심박수 정보를 포함하며, 상기 수면 분석 정보는, 상기 사용자의 수면 환경에 관련하여 시간 변화에 따른 하나 이상의 수면 상태의 변화에 대한 수면 단계 정보를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep sensing data includes motion information and heart rate information for a predetermined period of time, and the sleep analysis information includes at least one sleep state according to time change in relation to the user's sleep environment. May contain sleep phase information for changes.
대안적인 실시예에서, 상기 사용자의 신체 온도, 실내 온도, 실내 습도, 실내 음향 및 실내 조도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 실내 환경 정보를 획득하기 위한 하나 이상의 환경 센싱 모듈을 포함하는 센서부를 더 포함하고, 그리고 상기 프로세서는, 상기 수면 단계 정보 및 상기 실내 환경 정보에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성할 수 있다. In an alternative embodiment, the sensor unit further comprising at least one environment sensing module for acquiring indoor environment information including information on at least one of the user's body temperature, room temperature, room humidity, room sound, and room illuminance. In addition, the processor may generate sleep degradation factor information based on the sleep stage information and the indoor environment information.
대안적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 수면 단계 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질이 저하되는 제 1 시점을 식별하고, 상기 제 1 시점에 대응하여 상기 실내 환경 정보의 변화량에 관련한 특이점을 식별하고, 그리고 상기 식별된 특이점에 기초하여 상기 수면 저하 요인 정보를 생성할 수 있다.In an alternative embodiment, the processor identifies a first time point at which the user's sleep quality is deteriorated based on the sleep stage information, and identifies a singular point related to the amount of change in the indoor environment information corresponding to the first time point. And generate the sleep degradation factor information based on the identified singularity.
대안적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 시점에 대응하여 상기 실내 환경 정보에 포함된 하나 이상의 정보 각각의 변화량이 사전 결정된 임계 변화량을 초과하는지 여부에 기초하여 상기 실내 환경 정보의 변동성에 관련한 특이점을 식별할 수 있다. In an alternative embodiment, the processor relates to the variability of the indoor environment information based on whether a change amount of each of the one or more pieces of information included in the indoor environment information exceeds a predetermined threshold change amount corresponding to the first time point. Singularity can be identified.
대안적인 실시예에서, 상기 사용자의 수면 환경에 관련한 실내 환경을 조성하기 위해 온도, 습도, 음향 및 조도 중 적어도 하나를 조정하는 실내 환경 조성부를 더 포함하고, 그리고 상기 프로세서는, 상기 수면 저하 요인 정보에 기초하여 상기 실내 환경 조성부를 제어하기 위한 환경 제어 신호를 생성할 수 있다. In an alternative embodiment, further comprising an indoor environment creation unit for adjusting at least one of temperature, humidity, sound, and illuminance to create an indoor environment related to the user's sleeping environment, and the processor includes information on the sleep deterioration factor On the basis of, an environment control signal for controlling the indoor environment creation unit may be generated.
대안적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 수면 평가 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면 환경 및 건강을 증진시키기 위한 건강 관리 정보를 생성하여 상기 사용자의 사용자 단말로 전송할 것을 결정하고, 상기 건강 관리 정보는, 식습관에 관한 정보, 운동량에 관한 정보 및 최적의 수면 환경에 관한 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the processor determines to generate health management information for improving the user's sleep environment and health based on the sleep evaluation information and transmit it to the user terminal of the user, and the health management information is , Information on eating habits, information on exercise amount, and information on an optimal sleeping environment may include at least one of information.
본 개시의 다른 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태 및 질환을 예측하는 방법이 개시된다. 상기 방법은: 상기 프로세서가 상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 수신하는 단계, 상기 프로세서가 상기 센싱 데이터를 수면 평가 모델의 입력으로 하여 상기 사용자의 수면 분석 정보를 산출하는 단계 및 상기 프로세서가 상기 수면 분석 정보를 상기 사용자의 사용자 단말로 전송할 것을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, a method of predicting a sleep state and a disease based on data measured in a user's sleep environment performed by one or more processors of a computing device is disclosed. The method includes: receiving, by the processor, the user's sleep sensing data, calculating, by the processor, the sensing data as an input of a sleep evaluation model, and calculating the sleep analysis information of the user, and the processor, the sleep analysis information It may include the step of determining to transmit to the user terminal of the user.
본 개시의 또 다른 실시예에서 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 사용자의 수면 환경에서 획득된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 이하의 동작들을 수행하며, 상기 동작들은: 상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 수신하는 동작, 상기 프로세서가 상기 센싱 데이터를 수면 평가 모델의 입력으로 하여 상기 사용자의 수면 분석 정보를 산출하는 동작 및 상기 프로세서가 상기 수면 분석 정보를 상기 사용자의 사용자 단말로 전송할 것을 결정하는 동작을 포함할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, a computer program stored in a computer-readable storage medium is disclosed. When the computer program is executed on more than one processor, it performs the following operations for predicting a sleep state based on data acquired in the user's sleep environment, the operations: receiving the user's sleep sensing data , An operation of calculating, by the processor, the user's sleep analysis information by using the sensing data as an input of a sleep evaluation model, and an operation of determining, by the processor, to transmit the sleep analysis information to the user's user terminal. .
본 개시의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific matters of the present disclosure are included in the detailed description and drawings.
본 개시는 전술한 배경 기술에 대응하여 안출된 것으로, 사용자 개개인의 수면 환경에서 측정되는 데이터에 기반하여 수면 질환에 관련한 정보들을 제공할 수 있으며, 이와 동시에 수면 질환과 동반되는 동반질환의 발생 가능성을 예측하여 사용자에게 의학적인 진단 정보를 제공함으로써, 건강 관리의 효율을 증진시키는 효과를 제공할 수 있다.The present disclosure has been devised in response to the above-described background technology, and can provide information related to sleep disorders based on data measured in each user's sleep environment, and at the same time, the possibility of occurrence of sleep disorders and accompanying diseases. By predicting and providing medical diagnosis information to the user, it is possible to provide an effect of improving the efficiency of health management.
본 개시의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경과 관련한 수면 환경 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 다양한 양태가 구현될 수 있는 시스템을 나타낸 개념도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경과 관련한 수면 환경 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터를 획득하는 컴퓨팅 장치의 예시도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면 평가 모델의 학습 과정을 예시적으로 나타낸 예시도를 도시한다.
도 5은 본 개시의 일 실시예와 관련된 하나 이상의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하는 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.Various aspects are now described with reference to the drawings, wherein like reference numbers are used collectively to refer to like elements. In the examples that follow, for illustrative purposes, a number of specific details are presented to provide a comprehensive understanding of one or more aspects. However, it will be apparent that such aspect(s) may be practiced without these specific details.
1 is a conceptual diagram illustrating a system in which various aspects of a computing device for providing sleep analysis information for providing sleep analysis information based on sleep environment sensing data related to a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure may be implemented.
2 is a block diagram of a computing device for providing sleep analysis information based on sleep environment sensing data related to a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure.
3 is an exemplary diagram of a computing device that acquires sleep sensing data related to a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure.
4 is an exemplary diagram illustrating a learning process of a sleep evaluation model related to an embodiment of the present disclosure.
5 is a schematic diagram illustrating one or more network functions related to an embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating a method of providing sleep analysis information based on sleep sensing data related to a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present disclosure, and a method of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms. It is provided to fully inform the technical person of the scope of the present disclosure, and the present disclosure is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 개시의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present disclosure. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same elements, and "and/or" includes each and all combinations of one or more of the mentioned elements. Although "first", "second", and the like are used to describe various elements, it goes without saying that these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present disclosure.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.
명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.The term "unit" or "module" used in the specification refers to a hardware component such as software, FPGA or ASIC, and the "unit" or "module" performs certain roles. However, "unit" or "module" is not meant to be limited to software or hardware. The “unit” or “module” may be configured to be in an addressable storage medium, or may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example, "sub" or "module" refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, Includes procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. Components and functions provided within "sub" or "modules" may be combined into a smaller number of components and "sub" or "modules" or into additional components and "sub" or "modules". Can be further separated.
본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.In the present specification, a computer means all kinds of hardware devices including at least one processor, and may be understood as encompassing a software configuration operating in the corresponding hardware device according to embodiments. For example, the computer may be understood as including all of a smartphone, a tablet PC, a desktop, a laptop, and a user client and application running on each device, and is not limited thereto.
당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시 적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.Those of skill in the art would further describe the various illustrative logical blocks, configurations, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein, including electronic hardware, computer software, or a combination of both. It should be recognized that it can be implemented as To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or as software depends on the specific application and design restrictions imposed on the overall system. Skilled technicians can implement the described functionality in various ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.Each of the steps described herein is described as being performed by a computer, but the subject of each step is not limited thereto, and at least some of the steps may be performed by different devices according to embodiments.
도 1은 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치의 다양한 양태가 구현될 수 있는 시스템을 나타낸 예시도를 도시한다.1 is an exemplary diagram illustrating a system in which various aspects of a computing device for predicting a sleep state based on measured data in a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure may be implemented.
본 개시의 실시예들에 따른 시스템은 컴퓨팅 장치(100), 사용자 단말(10), 외부 서버(20) 및 네트워크를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 컴퓨팅 장치(100), 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20)는 네트워크를 통해, 본 개시의 일 실시예들에 따른 시스템을 위한 데이터를 상호 송수신할 수 있다. A system according to embodiments of the present disclosure may include a
본 개시의 실시예들에 따른 네트워크는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.Networks according to embodiments of the present disclosure include Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), and Very High Speed DSL (VDSL). ), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and local area network (LAN).
또한, 여기서 제시되는 네트워크는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.In addition, the networks presented here include Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), Single Carrier-FDMA (SC-FDMA), and Various wireless communication systems such as other systems can be used.
본 개시의 실시예들에 따른 네트워크는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.The network according to the embodiments of the present disclosure may be configured regardless of its communication mode, such as wired or wireless, and is composed of various communication networks such as a short-range communication network (PAN) and a local area network (WAN). Can be. In addition, the network may be a known World Wide Web (WWW), and a wireless transmission technology used for short-range communication such as infrared (IrDA) or Bluetooth may be used. The techniques described herein may be used not only in the networks mentioned above, but also in other networks.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터를 획득하고, 그리고 수면 센싱 데이터에 기초하여 사용자의 수면 상태에 관련한 수면 분석 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 라벨링된 학습 데이터 세트를 이용하여 하나 이상의 네트워크 함수를 학습시켜 수면 센싱 데이터에 기초한 수면 분석 정보를 출력하도록 하는 수면 평가 모델을 생성할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터를 획득하고, 수면 센싱 데이터를 학습된 신경망 모델인 수면 평가 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(100)가 제공하는 수면 분석 정보는, 사용자의 수면과 관련한 무호흡증 발생 정도에 관한 무호흡 중증도 정보, 수면 상태의 변화에 대한 수면 단계 정보 및 질환 발생 가능성에 관한 질환 예측 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다시 말해, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자 개개인의 수면 환경에서 측정되는 데이터에 기반하여 수면 질환에 관련한 정보들과 수면 단계를 파악하기 위한 정보들을 제공할 수 있으며, 이와 동시에 수면 질환과 동반되는 동반질환의 발생 가능성을 예측하여 사용자에게 의학적인 진단 정보를 제공함으로써, 건강 관리의 효율을 증진시키는 효과를 제공할 수 있다. 본 개시의 컴퓨팅 장치(100)의 구체적인 구성 및 해당 구성에 따른 효과들은 하기의 도 2를 참조하여 자세히 후술하도록 한다.According to an embodiment of the present disclosure, the
또한, 컴퓨팅 장치(100)는 단말 또는 서버일 수 있으며, 임의의 형태의 장치는 모두 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 디지털 기기로서, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웹 패드, 이동 전화기와 같이 프로세서를 탑재하고 메모리를 구비한 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 서비스를 처리하는 웹 서버일 수 있다. 전술한 서버의 종류는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.In addition, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말(10)은 컴퓨팅 장치(100)와의 정보 교환을 통해 사용자의 수면과 관련한 정보를 제공받을 수 있는 단말로, 사용자가 소지한 단말을 의미할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말(10)은 자신의 수면 습관에 관련한 정보들을 통해 건강을 증진시키고자 하는 사용자와 관련한 단말일 수 있다. 사용자는 사용자 단말(10)을 통해 자신의 수면과 관련한 정보, 동반질환 발생 가능성에 대한 예측 정보, 질환 발생 가능성을 저감시키기 위한 정보 또는 건강을 증진시키기 위한 정보 등을 수신할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the user terminal 10 is a terminal capable of receiving information related to a user's sleep through information exchange with the
이러한 사용자 단말(10)은 고객 단말기(UE), 모바일, 무선 통신이 가능한 PC, 핸드폰, 키오스크, 셀룰러 폰, 셀룰러, 셀룰러 단말, 가입자 유닛, 가입자국, 이동국, 단말, 원격국, PDA, 원격 단말, 엑세스 단말, 사용자 에이전트, 셀룰러 전화, 무선 전화, 세션 개시 프로토콜(SIP) 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 국, 무선 접속 기능을 구비하는 휴대용 장치, 무선 모델과 같은, 무선 메커니즘을 사용할 수 있는 임의의 장치 등으로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 사용자 단말(10)은, 유선 팩스, 유선 모델을 구비한 PC, 유선 전화, 유선 통신이 가능한 단말 등과 같은 유선 접속 메커니즘을 사용할 수 있는 임의의 장치 등으로 지칭될 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다.These user terminals 10 include customer terminals (UE), mobiles, PCs capable of wireless communication, mobile phones, kiosks, cellular phones, cellular phones, cellular terminals, subscriber units, subscriber stations, mobile stations, terminals, remote stations, PDAs, and remote terminals. , Access terminals, user agents, cellular telephones, wireless telephones, session initiation protocol (SIP) telephones, wireless local loop (WLL) stations, portable devices with wireless access capabilities, and any wireless mechanisms capable of using a wireless model. It may be referred to as a device of, but is not limited thereto. In addition, the user terminal 10 may be referred to as a wired fax machine, a PC equipped with a wired model, a wired telephone, an arbitrary device capable of using a wired connection mechanism such as a terminal capable of wired communication, but is not limited thereto. Does not.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 외부 서버(20)는 복수의 사용자들에 대한 건강검진 정보 또는 수면검진 정보 등을 저장하는 서버일 수 있다. 예를 들어, 외부 서버(20)는 병원 서버 및 정보 서버 중 적어도 하나일 수 있으며, 복수의 수면다원검사 기록, 전자건강기록 및 전자의료기록 등에 관한 정보를 저장하는 서버일 수 있다. 예를 들어, 수면다원검사 기록은 수면검진 대상자의 수면 동안의 뇌파, 안구운동, 근육의 움직임, 호흡, 심전도 등에 대한 정보 및 해당 정보들에 대응하는 수면 진단 결과(예컨대, 수면무호흡증, 수면 장애 등)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 수면다원검사 기록은, 검진 대상자의 질환 여부에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 수면다원검사의 대상자가 심장질환(허혈성 심근경색, 심장마비, 부정맥 등), 뇌질환(출혈성 뇌졸중, 허혈성 뇌졸중, 일과성 허혈증, 뇌경색 등) 및 정신 질환(우울증, 불안 장애, 조울증, 공황장애, 치매, 망상 장애 등) 중 적어도 하나에 관련한 질환을 보유한다는 정보를 포함할 수 있다. 외부 서버(20)에 저장된 정보들은 본 개시에서의 신경망을 학습시키기 위한 학습 데이터, 검증 데이터 및 테스트 데이터로 활용될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the external server 20 may be a server that stores health checkup information or sleep checkup information for a plurality of users. For example, the external server 20 may be at least one of a hospital server and an information server, and may be a server that stores information on a plurality of polysomnographic records, electronic health records, and electronic medical records. For example, the sleep polysomnography record includes information on brain waves, eye movements, muscle movements, respiration, electrocardiogram, etc. during sleep of the sleep test subject, and the results of sleep diagnosis corresponding to the information (e.g., sleep apnea, sleep disorder, etc.). ) Can be included. In addition, the polysomnography record may include information on whether or not the person to be examined has a disease. For example, the subject of the polysomnography test has heart disease (ischemic myocardial infarction, heart attack, arrhythmia, etc.), brain disease (bleeding Stroke, ischemic stroke, transient ischemia, cerebral infarction, and the like) and mental disorders (depression, anxiety disorder, manic depression, panic disorder, dementia, delusional disorder, etc.). Information stored in the external server 20 may be used as training data, verification data, and test data for training the neural network in the present disclosure.
본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 외부 서버(20)로부터 건강검진 정보 또는 수면검진 정보 등을 수신하고, 해당 정보들에 기초하여 학습 데이터 세트를 구축할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수를 포함하는 수면 평가 모델을 학습시킴으로써, 사용자에 대응하는 수면 분석 정보를 산출하기 위한 수면 평가 모델을 생성할 수 있다. 본 개시의 신경망 학습을 위한 학습 데이터 세트를 구축하는 구성 및 학습 데이터 세트를 활용한 학습 방법에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 후술하도록 한다. The
외부 서버(20)는 디지털 기기로서, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웹 패드, 이동 전화기와 같이 프로세서를 탑재하고 메모리를 구비한 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다. 외부 서버(20)는 서비스를 처리하는 웹 서버일 수 있다. 전술한 서버의 종류는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The external server 20 is a digital device, and may be a digital device equipped with a processor, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, and a mobile phone, and equipped with a memory and a computing capability. The external server 20 may be a web server that processes a service. The types of servers described above are only examples, and the present disclosure is not limited thereto.
이하에서는, 도 2를 참조하여 컴퓨팅 장치(100)가 수면 환경 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.Hereinafter, a method of providing sleep analysis information by the
도 2은 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경과 관련한 수면 환경 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한다.2 is a block diagram of a computing device for providing sleep analysis information based on sleep environment sensing data related to a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure.
도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크부(110), 메모리(120), 센서부(130), 환경 조성부(140) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 전술한 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 컴포넌트들은 예시적인 것으로서 본 개시내용의 권리범위가 전술한 컴포넌트들로 제한되지 않는다. 즉, 본 개시내용의 실시예들에 대한 구현 양태에 따라서 추가적인 컴포넌트들이 포함되거나 또는 전술한 컴포넌트들 중 일부가 생략될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20)와 데이터를 송수신하는 네트워크부(110)를 포함할 수 있다. 네트워크부(110)는 본 개시의 일 실시예에 따른 수면 환경 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하는 방법을 수행하기 위한 데이터 등을 다른 컴퓨팅 장치, 서버 등과 송수신할 수 있다. 즉, 네트워크부(110)는 컴퓨팅 장치(100)와 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20) 간의 통신 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(110)는 병원 서버로부터 복수의 사용자들에 대한 수면검진기록 및 전자건강기록을 수신할 수 있다. 추가적으로, 네트워크부(110)는 컴퓨팅 장치(100)로 프로시저를 호출하는 방식으로 컴퓨팅 장치(100)와 사용자 단말(10) 및 외부 서버(20) 간의 정보 전달을 허용할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크부(110)는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.The
또한, 본 명세서에서 제시되는 네트워크부(110)는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다.In addition, the
본 개시에서 네트워크부(110)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들뿐만 아니라, 다른 네트워크들에서도 사용될 수 있다.In the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 본 개시의 일 실시예에 따른 수면 분석 정보를 제공하는 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있으며, 저장된 컴퓨터 프로그램은 프로세서(150)에 의하여 판독되어 구동될 수 있다. 또한, 메모리(120)는 프로세서(150)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(110)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 사용자의 수면에 관련한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터, 수면 분석 정보, 건강 증진 정보 등)을 임시 또는 영구 저장할 수도 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(120)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 센서부(130)를 이용하여 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다. 센서부(130)는 사용자의 수면 환경과 관련한 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다. 수면 센싱 데이터는, 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안 획득되는 사용자의 호흡 정보를 포함할 수 있다. 또한, 수면 센성 데이터는 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안 획득되는 사용자의 움직임 정보 및 심박수 정보를 더 포함할 수도 있다. 즉, 센서부(130)는 사용자의 수면 환경에 관련하여 사용자로부터 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하기 위한 센서 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 센서부(130)는 특정 주파수의 전파를 송신하는 하나 이상의 송신 모듈 및 특정 주파수의 전파(예컨대, 극초단파(microwave))에 대응하여 생성된 반사파를 수신하는 수신 모듈을 포함하여 구비될 수 있다. 이 경우, 센서부(130)는 송신 모듈에서 송신된 전파에 대응하는 반사파의 이동 거리에 따른 위상차, 또는 주파수 변화를 검출함으로써, 비접촉식으로 사용자로부터 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 송신 모듈을 통해 송신된 전파가 객체에 부딪혀서 반사되는 경우, 위상차 또는, 주파수가 달라질 수 있다. 예컨대, 송신 모듈에 객체가 보다 근접하는 경우, 반사파의 주파수가 짧아지고, 점점 멀어지는 경우, 반사파의 주파수가 길어질 수 있다. 즉, 센서부(130)는 반사파의 위상차 또는 주파수의 변화상태에 기반하여 사용자의 신체(예컨대, 복부 또는 흉부 등)의 움직임을 감지함으로써 사용자의 호흡에 관련한 수면 센싱 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서부(130)는 사용자의 수면 시, 사용자가 수면을 취하는 공간 일 영역에 위치할 수 있다. 센서부(130)는 송신 모듈을 통해 특정 주파수를 가진 전파를 송신할 수 있으며, 상기 전파에 대응하여 사용자의 신체에서 반사되는 반사파를 수신 모듈을 통해 수신할 수 있다. 또한, 센서부(130)는 수신 모듈을 통해 수신한 반사파의 위상차, 또는 주파수 변화에 기반하여 사용자의 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득할 수 있다. 다만, 본 개시의 센서부가 구비되는 위치는 도 3에 도시된 위치에 제한되지 않으며, 사용자가 수면을 취하는 공간 내에 다양한 영역에 복수개로 구비될 수도 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
또한, 센서부(130)는 상술한 바와 같이, 송신 모듈 및 수신 모듈을 구비하여 RF(Radio Frequency) 센싱 방식을 통해 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있으나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 추가적인 실시예에서, 본 개시의 센서부(130)는 wifi 전파를 송신 및 검출하는 센서 모듈 및 사용자의 호흡과 관련한 공기의 흐름(airflow)을 검출하기 위한 센서 모듈 등을 더 포함하여 구성되어 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다. In addition, as described above, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 센서부(130)는 사용자의 수면 환경과 관련하여 사용자의 신체 온도, 실내 온도, 실내 기류, 실내 습도, 실내 음향 및 실내 조도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 실내 환경 정보를 획득하기 위한 하나 이상의 환경 센싱 모듈을 포함할 수 있다. 실내 환경 정보는, 사용자의 수면 환경과 관련한 정보로서, 사용자의 수면 단계의 변화에 관련한 수면 상태를 통해 사용자의 수면에 대한 외부적 요인의 영향을 고려하기 위한 기준이 되는 정보일 수 있다. 하나 이상의 환경 센싱 모듈은 예를 들어, 온도 센서, 기류 센서, 습도 센서, 음향 센서, 조도 센서 중 적어도 하나의 센서 모듈을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 사용자의 수면에 영향을 줄 수 있는 다양한 센서들을 더 포함할 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 환경 조성부(140)를 통해 사용자의 수면 환경을 조정할 수 있다. 구체적으로, 환경 조성부(140)는 하나 이상의 구동 모듈을 포함할 수 있으며, 프로세서(150)로부터 수신한 환경 제어 신호에 기초하여 온도, 풍향, 습도, 음향 및 조도 중 적어도 하나에 관련한 구동 모듈을 동작시킴으로써, 사용자의 수면 환경을 조정할 수 있다. 환경 제어 신호는, 사용자의 수면 단계의 변화에 따른 수면 상태 판정에 기초하여 프로세서(150)에 의해 생성된 신호일 수 있으며, 예를 들어, 사용자의 수면 환경에 관련하여 온도를 낮추거나, 습도를 올리거나, 조도를 낮추거나 또는 음향을 낮추도록 하는 신호일 수 있다. 전술한 환경 제어 신호에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. According to an embodiment of the present disclosure, the
하나 이상의 구동 모듈은 예를 들어, 온도 제어 모듈, 풍향 제어 모듈, 습도 제어 모듈, 음향 제어 모듈 및 조도 제어 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 하나 이상의 구동 모듈은 사용자의 수면 환경에 변화를 가져올 수 있는 다양한 구동 모듈들을 더 포함할 수 있다. 즉, 환경 조성부(140)는 프로세서(150)의 환경 제어 신호에 기초하여 하나 이상의 구동 모듈을 구동시킴으로써, 사용자의 수면 환경을 조정할 수 있다.The one or more driving modules may include, for example, at least one of a temperature control module, a wind direction control module, a humidity control module, a sound control module, and an illuminance control module. However, the present invention is not limited thereto, and the one or more driving modules may further include various driving modules capable of causing a change in a user's sleeping environment. That is, the
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 환경 조성부(140)는 사물 인터넷(IOT, Internet of Things)을 통한 연계를 통해 구현될 수도 있다. 구체적으로, 환경 조성부(140)는 사용자가 수면을 위해 위치하는 공간에 관련하여 실내 환경의 변화를 줄수 있는 다양한 기기들과의 연계를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 환경 조성부(140)는 사물 인터넷을 통한 연계에 기반한 스마트 에어컨, 스마트 히터, 스마트 보일러, 스마트 창문, 스마트 가습기, 스마트 제습기 및 스마트 조명 등으로 구현될 수 있다. 전술한 환경 조성부에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이제 제한되지 않는다.According to another embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
프로세서(150)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따라 프로세서(150)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(150)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. The
또한, 프로세서(150)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.In addition, at least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the
본 명세서에서 네트워크 함수는 인공 신경망, 뉴럴 네트워크와 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 본 명세서에서 네트워크 함수는 하나 이상의 뉴럴 네트워크를 포함할 수도 있으며, 이 경우 네트워크 함수의 출력은 하나 이상의 뉴럴 네트워크의 출력의 앙상블(ensemble)일 수 있다.In the present specification, the network function may be used interchangeably with an artificial neural network or a neural network. In the present specification, the network function may include one or more neural networks, and in this case, the output of the network function may be an ensemble of outputs of one or more neural networks.
본 명세서에서 모델은 네트워크 함수를 포함할 수 있다. 모델은 하나 이상의 네트워크 함수를 포함할 수도 있으며, 이 경우 모델의 출력은 하나 이상의 네트워크 함수의 출력의 앙상블일 수 있다.In the present specification, the model may include a network function. The model may include one or more network functions, and in this case, the output of the model may be an ensemble of the outputs of one or more network functions.
프로세서(150)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 수면 평가 모델을 제공할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(150)는 수면 센싱 데이터에 기초하여 수면 분석 정보를 산출하기 위한 계산을 수행할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(150)는 수면 평가 모델을 학습시키기 위한 계산을 수행할 수 있다. The
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 통상적으로 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 프로세서(150)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(120)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자 단말에게 적정한 정보 또는, 기능을 제공하거나 처리할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 센서부(130)로부터 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터를 수신할 수 있다. 수면 센싱 데이터는, 센서부(130)를 통해 획득되는 정보로, 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안의 사용자의 호흡 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 센싱 데이터는, 60분 동안 획득되는 사용자의 호흡 정보일 수 있다. 수면 센싱 데이터는 10Hz 주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 호흡 정보일 수 있으며, 3600 x 10의 매트릭스 크기를 갖는 시계열 정보일 수 있다. 수면 센싱 데이터에 대한 구체적인 수치에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이제 제한되지 않는다. 수면 센싱 데이터는, 신경망 모델인 수면 평가 모델을 통해 결과값(즉, 수면 분석 정보)을 산출하기 위해 수면 평가 모델에 입력으로 처리되는 입력 데이터일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
추가적인 실시예에서, 수면 센싱 데이터는, 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안 센서부(130)를 통해 획득되는 사용자의 움직임 정보 및 심박수 정보를 더 포함할 수 있다. 즉, 센서부(130)의 구현 양태에 따라, 수면 센싱 데이터는, 사용자의 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 수면 센싱 데이터는, 예를 들어, 10Hz주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 호흡 정보, 1Hz 주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 움직임 정보 및 심박수 정보를 포함할 수 있다. 전술한 수면 센싱 데이터의 구체적인 수치적 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.In an additional embodiment, the sleep sensing data may further include user motion information and heart rate information acquired through the
일 실시예에 따르면, 본 개시에서 수면 센싱 데이터에 기반하여 수면 평가 모델이 산출하는 수면 분석 정보는, 센서부(130)를 통해 획득되는 요소가 3가지(즉, 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보)인 경우, 보다 높은 정확도로 산출될 수 있다. 다만, 본 개시에서의 수면 분석 정보를 산출하기 위한 수면 평가 모델의 입력으로 센서부(130)를 통해 획득되는 3가지 요소(즉, 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보)가 필수적으로 요구되는 것은 아니다. According to an embodiment, the sleep analysis information calculated by the sleep evaluation model based on sleep sensing data in the present disclosure includes three elements acquired through the sensor unit 130 (ie, respiration information, motion information, and heart rate information). ), it can be calculated with higher accuracy. However, three elements (ie, breathing information, motion information, and heart rate information) acquired through the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 수면 분석 정보를 산출할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 사용자의 수면 센싱 데이터를 수면 평가 모델에 입력으로 하여 사용자의 수면 분석 정보를 산출할 수 있다. 이때, 수면 평가 모델은 사용자의 수면 상태 및 질환 발생 가능성을 예측하기 위한 모델로, 사용자의 수면으로부터 획득된 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
수면 평가 모델은 수면 센싱 데이터에 기반하여 사용자의 수면 상태 및 질환 발생 가능성 중 적어도 하나에 대한 정보를 산출하기 위한 모델로, 하나 이상의 네트워크 함수를 포함함 수 있다.The sleep evaluation model is a model for calculating information on at least one of a user's sleep state and a possibility of disease occurrence based on sleep sensing data, and may include one or more network functions.
수면 평가 모델은 하나 이상의 네트워크 함수로 구성되며, 하나 이상의 네트워크 함수는 일반적으로 '노드'라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 '노드'들은 '뉴런(neuron)'들로 지칭될 수도 있다. 하나 이상의 네트워크 함수는 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 하나 이상의 네트워크 함수를 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 '링크'에 의해 상호 연결될 수 있다. The sleep evaluation model consists of one or more network functions, and one or more network functions may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as'nodes'. These'nodes' may also be referred to as'neurons'. One or more network functions include at least one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting one or more network functions may be interconnected by one or more'links'.
신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 전술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. In a neural network, one or more nodes connected through a link may relatively form a relationship between an input node and an output node. The concepts of an input node and an output node are relative, and any node in an output node relationship with respect to one node may have an input node relationship in a relationship with another node, and vice versa. As described above, the input node to output node relationship can be created around the link. One or more output nodes may be connected to one input node through a link, and vice versa.
하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호연결하는 노드는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In the relationship between the input node and the output node connected through one link, the value of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a node interconnecting the input node and the output node may have a weight. The weight may be variable, and in order for the neural network to perform a desired function, it may be changed by a user or an algorithm. For example, when one or more input nodes are interconnected to one output node by respective links, the output node includes values input to input nodes connected to the output node and a link corresponding to each input node. The output node value may be determined based on the weight.
전술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호연결 되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들 사이의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in a neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and an output node relationship in the neural network. The characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, the association relationship between the nodes and the links, and a weight value assigned to each of the links. For example, when there are the same number of nodes and links, and two neural networks having different weight values between the links exist, the two neural networks may be recognized as being different from each other.
신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 전술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.Some of the nodes constituting the neural network may configure one layer based on distances from the initial input node. For example, a set of nodes having a distance n from an initial input node may constitute n layers. The distance from the first input node may be defined by the minimum number of links that must be traversed to reach the node from the first input node. However, the definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of the layer in the neural network may be defined in a different manner from that described above. For example, the layer of nodes may be defined by the distance from the last output node.
최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드가 출력 레이어에 가까운 히든 레이어의 노드보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다.The first input node may mean one or more nodes to which data is directly input without going through a link in a relationship with other nodes among nodes in the neural network. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may mean one or more nodes that do not have an output node in a relationship with other nodes among nodes in the neural network. In addition, the hidden node may refer to nodes constituting a neural network other than the first input node and the last output node. The neural network according to an embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes of the input layer may be greater than the nodes of the hidden layer close to the output layer, and the number of nodes decreases as the input layer proceeds to the hidden layer.
신경망은 하나 이상의 히든 레이어를 포함할 수 있다. 히든 레이어의 히든 노드는 이전의 레이어의 출력과 주변 히든 노드의 출력을 입력으로 할 수 있다. 각 히든 레이어 별 히든 노드의 수는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 입력 레이어의 노드의 수는 입력 데이터의 데이터 필드의 수에 기초하여 결정될 수 있으며 히든 노드의 수와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 입력 레이어에 입력된 입력 데이터는 히든 레이어의 히든 노드에 의하여 연산될 수 있고 출력 레이어인 완전 연결 레이어(FCL: fully connected layer)에 의해 출력될 수 있다.A neural network may include one or more hidden layers. The hidden node of the hidden layer can take the output of the previous layer and the output of the neighboring hidden node as inputs. The number of hidden nodes for each hidden layer may be the same or different. The number of nodes of the input layer may be determined based on the number of data fields of the input data, and may be the same as or different from the number of hidden nodes. Input data input to the input layer may be calculated by a hidden node of the hidden layer and may be output by a fully connected layer (FCL) that is an output layer.
보다 자세히 설명하면, 프로세서(150)는 수면 평가 모델을 학습시키기 위한 학습 데이터 세트를 구축할 수 있다. 프로세서(150)는 복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 수면 진단 데이터 각각을 포함하는 수면 진단 데이터 세트를 수신할 수 있다. 이러한 수면 진단 데이터들은 외부 서버(20)로부터 수신된 정보일 수 있다. 수면 진단 데이터는 특정 사용자의 수면 검진에 관련한 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 수면다원검사에 관련한 정보일 수 있다. 사용자의 수면다원검사에 관련한 정보는, 수 시간 동안의 뇌파, 안전도, 턱 근전도, 호흡, 심전도, 동맥혈중산소포화도, 전비골근 근전도, 기타 생리적 및 신체적 변수들에 대한 정보들을 포함할 수 있다. In more detail, the
또한, 수면다원검사에 관련한 정보는, 상기와 같은 정보들을 통해 분석되는 수면 분석 결과에 대한 정보를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 사용자의 수면 기간 동안 획득된 정보들의 진단 결과, 수면 무호흡 지수에 관련한 무호흡-저호흡 지수(AHI, Apnea-Hypopnea Index)가 21이라는 정보, 특정 시점의 사용자의 수면 단계가 REM 수면이라는 정보를 포함할 수 있다. 무호흡-저호흡 지수는 수면무호흡증을 판단하기 위한 기준이 되는 정보로, 일반적으로 AHI가 5미만으로 측정되는 경우는 정상, AHI가 5 이상 15 미만인 경우는 경도 수면 무호흡, AHI가 15 이상 30 미만은 중등도 수면 무호흡, AHI가 30 이상인 경우는 중증의 수면 무호흡으로 분류될 수 있다.Also, the information related to the polysomnography may include information on a sleep analysis result analyzed through the above information. For example, the diagnosis result of the information acquired during the user's sleep period, the information that the Apnea-Hypopnea Index (AHI) related to the sleep apnea index is 21, and the sleep stage of the user at a specific time is REM sleep. It may contain the information. The apnea-hypnea index is information used as a criterion for determining sleep apnea. In general, if the AHI is less than 5, it is normal, if the AHI is 5 or more and less than 15, mild sleep apnea, and the AHI is 15 or more and less than 30. Moderate sleep apnea, AHI of 30 or higher can be classified as severe sleep apnea.
프로세서(150)는 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 사전 결정된 시간 기간 동안의 사용자의 호흡, 심박수 및 움직임에 관한 정보를 추출하여 학습 입력 데이터 세트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 수면 진단 데이터로부터 1시간 동안의 사용자의 호흡에 관련한 정보를 추출할 수 있다. 이 경우, 학습 입력 데이터는 10Hz 주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 호흡 정보일 수 있으며, 3600 x 10의 매트릭스 크기를 갖는 시계열 정보일 수 있다. The
즉, 학습 입력 데이터 세트는 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 추출된 사전 결정된 시간 동안의 호흡, 심박수 및 움직임에 관한 정보 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.That is, the learning input data set may include information on at least one of information on respiration, heart rate, and movement for a predetermined period of time extracted from each of the plurality of sleep diagnosis data.
또한, 프로세서(150)는 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 무호흡 지수에 관한 정보, 수면 상태에 관한 정보 및 질환 발생 유무에 관한 정보 중 적어도 하나를 추출하여 학습 출력 데이터를 생성할 수 있다.In addition, the
구체적인 예를 들어, 프로세서(150)는 A 사용자의 수면 진단 데이터로부터 A 사용자의 무호흡 지수에 관한 정보(예컨대, AHI가 19)를 추출할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(150)는 B 사용자의 수면 진단 데이터로부터 B 사용자가 부정맥에 관련한 심장질환을 보유한다는 정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 프로세서(150)는 C 사용자의 수면 진단 데이터로부터 C 사용자의 시점 별 수면 단계에 대한 정보를 추출할 수 있다. 전술한 학습 출력 데이터에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.For a specific example, the
즉, 프로세서(150)는 복수의 수면 진단 데이터 각각에 기초하여 학습 출력 데이터 세트를 생성할 수 있다. 다시 말해, 학습 출력 데이터 세트는 복수의 진단 데이터 각각으로부터 추출된 수면 측정 결과(또는 수면 진단 결과)에 관련한 정보일 수 있다. That is, the
또한, 프로세서(150)는 학습 입력 데이터 세트와 학습 출력 데이터 세트를 매칭시켜 라벨링된 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 사용자의 수면 진단 데이터로부터 사전 결정된 시간 기간 동안 측정된 호흡에 대한 정보(예컨대, 1시간 동안 측정된 호흡에 관련한 시계열 데이터)를 추출하여 제 1 학습 입력 데이터를 생성하고, 제 1 사용자의 수면 진단 데이터로부터 상기 사전 결정된 시간 기간 동안에 측정된 정보에 대응하는 수면 진단 결과가 AHI가 19라는 정보를 추출하여 제 1 학습 출력 데이터를 생성한 경우, 프로세서(150)는 동일한 시점에 동일한 사용자인 제 1 사용자로부터 획득된 제 1 학습 입력 데이터 및 제 1 학습 출력 데이터를 매칭시켜 라벨링된 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 학습 입력 데이터 각각과 대응되는 학습 출력 데이터 각각을 매칭시켜 라벨링 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. Further, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 수면 평가 모델을 학습시킬 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 라벨링된 학습 데이터 세트를 이용하여 수명 평가 모델을 구성하는 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 학습 입력 데이터 세트 각각을 하나 이상의 네트워크 함수에 입력시키고, 하나 이상의 네트워크 함수로 연산된 출력 데이터 각각과 학습 입력 데이터 세트 각각의 라벨에 해당하는 학습 출력 데이터 세트 각각을 비교하여 오차를 도출할 수 있다. 즉, 신경망의 학습에서 학습 입력 데이터는 하나 이상의 네트워크 함수의 입력 레이어에 입력될 수 있으며, 학습 출력 데이터는 하나 이상의 네트워크 함수의 출력과 비교될 수 있다. 프로세서(150)는 학습 입력 데이터에 대한 하나 이상의 네트워크 함수의 연산 결과와 학습 출력 데이터(라벨)의 오차에 기초하여 신경망을 학습시킬 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
또한, 프로세서(150)는 오차에 기초하여 하나 이상의 네트워크 함수의 가중치를 역전파 방식으로 조정할 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 학습 입력 데이터에 대한 하나 이상의 네트워크 함수의 연산 결과와 학습 출력 데이터의 오차에 기초하여 하나 이상의 네트워크 함수의 출력이 학습 출력 데이터에 가까워지도록 가중치를 조정할 수 있다. In addition, the
프로세서(150)는 하나 이상의 네트워크 함수의 학습이 사전 결정된 에폭 이상 수행된 경우, 검증 데이터를 이용하여 학습의 중단 여부를 결정할 수 있다. 사전 결정된 에폭은 전체 학습 목표 에폭의 일부일 수 있다. 검증 데이터는 라벨링된 학습 데이터 세트 중 적어도 일부로 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 학습 데이터 세트를 통해 신경망의 학습을 수행하며, 신경망의 학습이 사전결정된 에폭 이상 반복된 후, 검증 데이터를 이용하여 신경망의 학습 효과가 사전 결정된 수준 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 100개의 학습 데이터를 이용하여 목표 반복 학습 횟수가 10회인 학습을 수행하는 경우, 사전결정된 에폭인 10회의 반복 학습을 수행한 후, 10개의 검증 데이터를 이용하여 3회의 반복 학습을 수행하여, 3회의 반복 학습 동안 신경망 출력의 변화가 사전결정된 수준 이하인 경우 더 이상의 학습이 무의미한 것으로 판단하고 학습을 종료할 수 있다. 즉, 검증 데이터는 신경망의 반복 학습에서 에폭별 학습의 효과가 일정 이상인지 이하인지 여부에 기초하여 학습의 완료를 결정하는 데 이용될 수 있다. 전술한 학습 데이터, 검증 데이터의 수 및 반복 횟수는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.When learning of one or more network functions is performed by more than a predetermined epoch, the
프로세서(150)는 테스트 데이터 세트를 이용하여 하나 이상의 네트워크 함수의 성능을 테스트하여 하나 이상의 네트워크 함수의 활성화 여부를 결정함으로써, 수면 평가 모델을 생성할 수 있다. 테스트 데이터는 신경망의 성능을 검증하기 위하여 사용될 수 있으며, 학습 데이터 세트 중 적어도 일부로 구성될 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 세트 중 70%는 신경망의 학습(즉, 라벨과 비슷한 결과값을 출력하도록 가중치를 조정하기 위한 학습)을 위해 활용될 수 있으며, 30%는 신경망의 성능을 검증하기 위한 테스트 데이터로써 활용될 수 있다. 프로세서(150)는 학습이 완료된 신경망에 테스트 데이터 세트를 입력하고 오차를 측정하여 사전 결정된 성능 이상인지 여부에 따라 신경망의 활성화 여부를 결정할 수 있다. 프로세서(150)는 학습이 완료된 신경망에 테스트 데이터를 이용하여 학습 완료된 신경망의 성능을 검증하고 학습 완료된 신경망의 성능이 사전결정된 기준 이상인 경우 해당 신경망을 다른 어플리케이션에서 사용하도록 활성화할 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 학습 완료된 신경망의 성능이 사전결정된 기준 이하인 경우 해당 신경망을 비활성화하여 폐기할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 정확도(accuracy), 정밀도(precision), 재현율(recall) 등의 요소를 기준으로 하여 생성된 신경망 모델의 성능을 판단할 수 있다. 전술한 성능 평가 기준은 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(150)는 각각의 신경망을 독립적으로 학습시켜 복수의 신경망 모델을 생성할 수 있으며, 성능을 평가하여 일정 성능 이상의 신경망만을 수면 분석 정보 산출을 위해 사용할 수 있다.The
이하에서는, 하나 이상의 네트워크 함수(또는, 신경망)의 데이터 연산 과정을 도 4를 참조하여 보다 자세히 서술하도록 한다. Hereinafter, a data operation process of one or more network functions (or neural networks) will be described in more detail with reference to FIG. 4.
본 개시에서 신경망의 입력으로 활용되는 수면 환경 센싱 데이터(300)는, 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안 획득되는 사용자의 호흡 정보(320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 센싱 데이터(300)는, 60분 동안 획득되는 사용자의 호흡 정보(320)일 수 있다. 이 경우, 수면 센싱 데이터(300)는 10Hz 주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 호흡 정보(320)일 수 있으며, 3600(60분을 초로 환산) x 10의 매트릭스 크기를 갖는 시계열 정보일 수 있다. 즉, 본 개시에서 신경망의 입력으로 활용되는 데이터는 비교적 길이(length)가 긴 데이터일 수 있다. 신경망의 입력으로 활용되는 데이터의 긴 시계열 데이터임에 따라, 신경망의 연산이 어려울 수 있다.In the present disclosure, the sleep environment sensing data 300 used as an input of a neural network may include the user's
예를 들어, 일반적인 컨볼루션 뉴럴 네트워크의 경우, 커널 사이즈(kenal size)를 크게하거나 또는 최대한 깊게(depth=필터 수) 쌓아 리셉티브 필드(receptive field)를 확장시킬 수 있다. 리셉티브 필드는, 신경망의 입력에 관련한 데이터를 처리하기 위한 필터의 영역에 관련한 것일 수 있다. 예를 들어, 리셉티브 필드가 늘어날수록 출력을 계산하는 과정에서 사용되는 정보의 양이 증가할 수 있으며, 리셉티브 필드가 줄어들수록 출력을 계산하는 과정에서 사용되는 정보의 양이 감소할 수 있다. For example, in the case of a general convolutional neural network, a receptive field may be expanded by increasing the kernel size or stacking it as deeply as possible (depth = number of filters). The receptive field may be related to an area of a filter for processing data related to an input of a neural network. For example, as the receptive field increases, the amount of information used in the process of calculating the output may increase, and as the receptive field decreases, the amount of information used in the process of calculating the output may decrease.
다만, 상술한 바와 같이, 커널 사이즈를 크게하거나, 또는 깊이를 깊게 하는 경우, 파라미터 수가 증가함에 따라 오버피팅(overfitting)이 발생할 우려가 있다. 또한, 일반적인 컨볼루션 뉴럴 네트워크의 연산 과정에서, 필터의 위치를 적용하는 위치 간격에 관련한 스트라이드에 따라, 입력에 대응하는 출력단의 길이가 감소할 수 있다. 예컨대, 스트라이드가 2인 경우, 필터의 간격이 2임에 따라, 출력 길이는 입력 길이의 1/2일 수 있다. 또한, 일반적인 CNN의 풀링(pooling) 과정에서 데이터 손실이 발생할 수 있다. 예컨대, 맥스 풀링(max pooling)의 경우, 특정 커널 사이즈에 포함된 레코드들 중 최대값의 레코드만을 피처로 추출하기 때문에, 나머지 레코드들에 대응하는 피처값의 손실이 발생할 수 있다. 시계열 데이터는 입력 포인트들의 위치가 유지되어야 하는데, 연산 과정에서 입력단과 출력단 각각의 데이터의 길이가 상이해질 수 있다. However, as described above, when the kernel size is increased or the depth is increased, there is a concern that overfitting may occur as the number of parameters increases. In addition, in the process of calculating a general convolutional neural network, the length of the output terminal corresponding to the input may be reduced according to the stride related to the position interval to which the position of the filter is applied. For example, when the stride is 2, the output length may be 1/2 of the input length, as the interval of the filter is 2. In addition, data loss may occur during a general CNN pooling process. For example, in the case of max pooling, since only a record having a maximum value among records included in a specific kernel size is extracted as a feature, feature values corresponding to the remaining records may be lost. In time series data, the positions of the input points must be maintained, and the length of the data at the input and output terminals may be different during the calculation process.
즉, 본 개시의 신경망의 입력에 관련한 수면 환경 센싱 데이터(즉, 길이가 긴 시계열 데이터)를 일반적인 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 통해 연산하고자 하는 경우, 파라미터의 증가에 따라 오버 피팅이 발생할 우려가 존재하며, 그리고 입력과 출력의 길이 변화에 의해 시계열 데이터의 시간적 관계에 대한 학습이 어려울 수 있다. That is, when a sleep environment sensing data (i.e., long time series data) related to the input of the neural network of the present disclosure is to be calculated through a general convolutional neural network, there is a concern that overfitting may occur as a parameter increases, In addition, it may be difficult to learn about the temporal relationship of time series data due to changes in the length of the input and output.
추가적인 실시예에서, 수면 센싱 데이터(300)가 사전 결정된 시간 동안의 사용자의 움직임 정보(310) 및 심박수 정보(330)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 수면 센싱 데이터는 10Hz주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 호흡 정보(320), 1Hz 주기로 측정된 60분 동안의 사용자의 움직임 정보(310) 및 심박수 정보(330)를 포함함에 따라, (3600 x 10) + (3600 x 1) + (3600 x 1)의 매트릭스 크기를 갖는 시계열 정보일 수 있다. 이 경우, 호흡 정보(320)만을 포함하는 수면 센싱 데이터 보다 더욱 긴 데이터가 신경망의 입력으로써 활용됨에 따라, 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 통한 연산 및 학습의 효율이 더욱 저하될 수 있다.In an additional embodiment, the sleep sensing data 300 may further include
이에 따라, 본 개시의 수면 평가 모델을 구성하는 하나 이상의 네트워크 함수는, 입력 데이터에 대한 손실없이 장기 연관관계를 강화시키기 위한 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(Dilated-Convolutional Neural Network)(430)를 포함할 수 있다. 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(430)는, 하나 이상의 네트워크 함수의 입력과 관련한 필터의 리셉티브 필드를 확장시켜 장기 연관관계를 강화시키고, 그리고 입력에 관련한 필터에 제로 패딩을 추가하여 하나 이상의 네트워크 함수의 입력과 출력의 길이를 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적으로, 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크는 커널 사이의 간격인 dilation rate를 파라미터로 고려함으로써, 리셉티브 필드를 확장시킬 수 있다. 예를 들어, dilation rate가 2인 3x3 커널의 경우, 5x5 커널과 동일한 시야를 가질 수 있어, 리셉티브 필드가 확장될 수 있다. 즉, dilation 연산을 활용하여, 파라미터의 수를 유지한 상태에서 리셉티브 필드를 높여 장기 연관관계를 강화시킴으로써, 긴 시계열 데이터에 처리가 가능해질 수 있다. 또한, 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(430)는, dilation 연산 과정에서 발생할 수 있는 손실 레코드(즉, skip되는 레코드)에 제로 패딩을 추가함으로써, 손실을 방지할 수 있다. 이에 따라. 피처의 손실을 줄임과 동시에 입력과 출력의 길이를 유지(temporal correlation 유지)시킬 수 있다. Accordingly, one or more network functions constituting the sleep evaluation model of the present disclosure include an extended convolutional
또한, 하나 이상의 네트워크 함수는 1D-CNN(440)을 포함할 수 있다. 1D-CNN(440)은 긴 시계열 데이터의 차원을 감소시키기 위한 네트워크 함수일 수 있다. 1D-CNN(440)은 신경망의 후반부에 위치하여 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(430)로부터 전달되는 데이터의 차원을 감소(또는, 압축)하기 위한 네트워크 함수일 수 있다.In addition, one or more network functions may include 1D-CNN (440). The 1D-
즉, 입력 레이어에 입력된 입력 데이터(예컨대, 수면 환경 센싱 데이터 및 학습 입력 데이터)는 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(430)를 통한 연산과정을 거쳐 1D-CNN(440)을 통해 차원이 감소되며, 출력 레이어인 완전 연결 레이어(FCL: fully connected layer)(450)에 의해 출력될 수 있다.That is, the input data (e.g., sleep environment sensing data and learning input data) input to the input layer undergoes a calculation process through the extended convolutional
본 개시의 수면 평가 모델은 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 통해 연산에 필요한 파라미터의 개수를 유지한 상태에서 리셉티브 필드를 증가시켜 장기 연관관계를 강화시킬 수 있으며, 연산 과정에서 발생하는 피처의 손실을 방지함과 동시에 입력과 출력의 길이를 유지(temporal correlation 유지)시킬 수 있다. 이에 따라, 프로세서(150)는 학습 데이터 세트를 통해 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크를 포함하여 구성된 신경망 모델에 대한 학습을 수행함으로써, 수면 센싱 데이터에 기반한 수면 분석 정보(500)를 산출하기 위한 수면 평가 모델을 생성할 수 있다.The sleep evaluation model of the present disclosure can enhance long-term correlation by increasing the receptive field while maintaining the number of parameters required for calculation through an extended convolutional neural network, and reduce the loss of features occurring in the calculation process. At the same time, the length of the input and output can be maintained (temporal correlation). Accordingly, the
이러한 수면 평가 모델은, 수면 관련 센싱 데이터를 입력으로 하여 수면 분석 정보(500)를 출력할 수 있다. 수면 분석 정보(500)는 사용자의 수면과 관련한 무호흡증 발생 정도에 관한 무호흡 중증도 정보, 수면 상태의 변화에 대한 수면 단계 정보 및 질환 발생 가능성에 관한 질환 예측 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The sleep evaluation model may output sleep
무호흡 중증도 정보는, 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 동안의 측정되는 무호흡-저호흡 지수(AHI, Apnea-Hypopnea Index)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무호흡 중증도 정보는, 90분 동안의 무호흡-저호흡 지수가 8이라는 정보를 포함할 수 있으며, 해당 지수에 기반하여 사용자가 경도 수면 무호흡에 해당하는 것으로 판별될 수 있다. 수면 단계 정보는, 사용자의 수면 환경에 관련하여 시간 변화에 따른 하나 이상의 수면 상태의 변화에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 단계 정보는, 사전 결정된 시간 동안의 사용자의 시점 별 수면 단계에 대한 정보 또는, 수면 단계의 비율에 대한 정보를 포함할 수 있다. 질환 예측 정보는, 수면 질환, 정신 질환, 뇌 질환 및 심혈관 질환 중 적어도 하나의 질환에 대한 예측 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 질환 예측 정보는, 3년 이내 사용자의 뇌 질환 발병 확률이 40%라는 정보를 포함할 수 있다. 전술한 무호흡 중증도 정보, 수면 단계 정보 및 질환 예측 정보에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The apnea severity information may include information on an apnea-hypopnea index (AHI) measured for a predetermined time in relation to the user's sleeping environment. For example, the apnea severity information may include information that the apnea-hypnea index for 90 minutes is 8, and based on the index, it may be determined that the user corresponds to mild sleep apnea. The sleep stage information may include information on changes in one or more sleep states according to time changes in relation to the user's sleep environment. For example, the sleep stage information may include information on a sleep stage for each viewpoint of a user for a predetermined time or information on a ratio of a sleep stage. The disease prediction information may include prediction information on at least one of sleep disorders, mental disorders, brain disorders, and cardiovascular disorders. For example, the disease prediction information may include information that a user's probability of developing a brain disease within 3 years is 40%. The detailed description of the above-described apnea severity information, sleep stage information, and disease prediction information is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
즉, 본 개시의 수면 평가 모델은 시계열 정보인 입력 데이터(수면 센싱 데이터)에 대한 별도의 전처리 과정 없이 출력 데이터(즉, 수면 분석 정보)를 출력하는 Raw data to output(또는, End to End deep learning) 모델일 수 있다. 다시 말해, 신경망을 활용한 데이터 연산 과정에서 데이터의 전처리 과정이 생략될 수 있다.That is, the sleep evaluation model of the present disclosure is Raw data to output (or End to End deep learning) that outputs output data (i.e., sleep analysis information) without a separate preprocessing process for input data (sleep sensing data), which is time series information. ) Can be a model. In other words, the pre-processing of data may be omitted in the data operation process using a neural network.
또한, 수면 평가 모델의 입력으로 처리되는 수면 센싱 데이터는 사전 결정된 시간 기간 동안 측정된 사용자의 호흡 정보를 포함할 수 있다. 즉, 본 개시의 수면 평가 모델은 최소한의 요소(즉, 사용자의 호흡 정보)만을 기반으로 상술한 바와 같은 수면 분석 정보를 산출하는 신경망 모델일 수 있다. 일반적으로 수면 평가(또는, 분석)를 위해서는 다양한 정보(예컨대, 뇌파, 안전도, 턱 근전도, 호흡, 심전도, 동맥혈중산소포화도, 전비골근 근전도, 기타 생리적 및 신체적 변수들 등)들이 요구될 수 있다. 본 개시는 사용자로 하여금 수면 평가 정보 획득에 대한 편의성을 제공하기 위한 것으로, 사용자의 수면 시, 호흡에 관한 정보만을 입력 데이터로써 활용하는 신경망 모델(즉, 수면 평가 모델)을 제공할 수 있다. 이에 따라, 다수의 입력 데이터를 획득하기 위한 센싱 과정이 축소될 수 있다. 이는, 실생활에서 사용자의 수면 평가(또는 분석)를 용이하게 함에 따라, 지속적인 건강 관리에 편의성을 제공할 수 있다.In addition, sleep sensing data processed as an input of the sleep evaluation model may include user's breathing information measured during a predetermined time period. That is, the sleep evaluation model of the present disclosure may be a neural network model that calculates sleep analysis information as described above based on only a minimum number of elements (ie, user's breathing information). In general, a variety of information (e.g., EEG, safety, jaw EMG, respiration, electrocardiogram, arterial blood oxygen saturation, anterior peroneal muscle EMG, other physiological and physical variables, etc.) may be required for sleep evaluation (or analysis). . The present disclosure is to provide convenience for a user to obtain sleep evaluation information, and may provide a neural network model (ie, a sleep evaluation model) that uses only information about breathing when a user sleeps as input data. Accordingly, a sensing process for acquiring a plurality of input data can be reduced. This facilitates the user's sleep evaluation (or analysis) in real life, thereby providing convenience for continuous health management.
추가적인 실시예에서, 수면 센싱 데이터는, 사전 결정된 시간 기간 동안 측정된 사용자의 움직임 정보 및 심박수 정보를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 수면 평가 모델은 3가지 요소(즉, 사용자의 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보)에 기초하여 수면 분석 정보를 제공하도록 학습된 신경망 모델일 수 있다. 이 경우, 수면 센싱 데이터가 사용자의 호흡 정보, 움직임 정보 및 심박수 정보를 포함함에 따라, 신경망의 입력 데이터가 3가지 요소를 포함할 수 있다. 즉, 입력 데이터로써 3가지 요소가 고려됨에 따라, 수면 평가 모델을 통해 산출되는 수면 분석 정보의 정확도가 보다 향상될 수 있다. In an additional embodiment, the sleep sensing data may further include user motion information and heart rate information measured during a predetermined time period. In this case, the sleep evaluation model may be a neural network model trained to provide sleep analysis information based on three factors (ie, user's breathing information, motion information, and heart rate information). In this case, since the sleep sensing data includes the user's breathing information, motion information, and heart rate information, the input data of the neural network may include three elements. That is, as three factors are considered as input data, the accuracy of the sleep analysis information calculated through the sleep evaluation model may be further improved.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 수면 분석 정보에 기초하여 사용자의 수면 환경 및 건강을 증진시키기 위한 건강 관리 정보를 생성할 수 있다. 건강 관리 정보는, 식습관에 관한 정보, 운동량에 관한 정보 최적의 수면 환경에 관한 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
구체적인 예를 들어, 수면 분석 정보가 AHI가 13으로 산출됨에 따라 경도 수면 무호흡에 해당한다는 정보를 포함하는 경우, 프로세서(150)는 '운동을 통한 체중 감량을 권고하는 정보 또는, 근육의 이완시키는 약물을 지양한다는 정보' 등을 포함하는 건강 관리 정보를 생성할 수 있다. For a specific example, when the sleep analysis information includes information that it corresponds to mild sleep apnea as the AHI is calculated as 13, the
다른 예를 들어, 수면 분석 정보가 AHI가 32로 산출됨에 따라 중증의 수면 무호흡에 해당한다는 정보를 포함하는 경우, 프로세서(150)는 '양압기 치료를 권장한다는 정보'를 포함하는 건강 관리 정보를 생성할 수 있다. For another example, when the sleep analysis information includes information that it corresponds to severe sleep apnea as the AHI is calculated as 32, the
또 다른 예를 들어, 수면 분석 정보가 향후 3년 이내 부정맥의 발생 확률이 70%라는 정보를 포함하는 경우, 프로세서(150)는 '동물성 기름보다는 콩기름, 들기름, 참기름 같은 식물성 기름을 사용하고 달걀, 생선 등 콜레스테롤 함량이 많은 식품은 1주일에 2~3회 이하로 섭취하라는 식습관에 관한 정보 또는, 과도한 근력운동을 지양하고, 하루 30분 유산소 운동을 권장한다는 운동량에 관한 정보' 등을 포함하는 건강 관리 정보를 생성할 수 있다. 전술한 수면 분석 정보 및 건강 관리 정보에 포함된 정보들에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For another example, if the sleep analysis information includes information that the probability of occurrence of arrhythmia within the next 3 years is 70%, the
또한, 프로세서(150)는 수면 분석 정보에 기초하여 생성된 건강 관리 정보를 사용자 단말(10)로 전송할 것을 결정할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 자신의 수면에 따른 무호흡증을 개선하거나 또는, 동반질환의 발병 확률을 낮추기 위한 정보들을 용이하게 인지할 수 있다. In addition, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 수면 평가 모델에 입력되는 사용자의 수면 센싱 데이터에 포함된 사전 결정된 시간 기간 동안의 호흡 정보를 변화시킴으로써 출력되는 질환 예측 정보의 변화량에 기초하여 수면 센싱 데이터 및 질환 예측 정보 간의 상관 관계를 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
예를 들어, 프로세서(150)는 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터에 포함된 사전 결정된 시간 기간 동안의 호흡 정보를 조정할 수 있다. 이 경우, 신경망 모델(즉, 수면 평가 모델)의 입력이 변화됨에 따라, 질환 예측 정보가 변동되어 출력될 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 신경망의 입력에 관련한 수면 센싱 데이터에 변화에 따라 변동되어 출력되는 수면 분석 정보 간의 상관 관계를 도출할 수 있다. 예를 들어, 수면 센싱 데이터 및 질환 예측 정보 간의 상관 관계는, 수면 중 사용자의 무호흡이 발생하는 주기가 짧아짐에 따라 심혈관 질환의 발병 확률이 높아진다는 정보(즉, 무호흡 지수가 동일하더라도, 발생 주기에 따라 질환 발병 확률이 달라지는 등)일 수 있다. 전술한 수면 센싱 데이터 및 질환 예측 정보 간의 상관 관계에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.For example, the
다시 말해, 일반적으로 알려진 수면 시 호흡과 해당 호흡에 대응하여 예측되는 질환 이외에 신경망에 의하여 호흡 정보와 질환 예측 정보 간의 상관 관계를 도출함으로써, 호흡과 질환 간의 관계에 대한 유의미한 통찰을 제공할 수 있다. In other words, by deriving a correlation between respiratory information and disease prediction information using a neural network in addition to commonly known breathing during sleep and a disease predicted in response to the corresponding breath, it is possible to provide meaningful insight into the relationship between breathing and disease.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 수면 단계 정보 및 실내 환경 정보에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성할 수 있다. 실내 환경 정보는 센서부(130)에 의해 획득되는 사용자의 수면 환경에 관한 정보로, 사용자의 신체 온도, 사용자가 위치한 실내의 실내 온도, 실내 습도, 실내 음향 및 실내 조도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
수면 저하 요인 정보는 사용자의 수면 과정에서 사용자의 수면의 질을 저해하는 외부적 요인에 관한 정보일 수 있다. 예를 들어, 수면 저하 요인 정보는, 특정 시점에 실내의 온도 낮아짐에 따라, 사용자의 수면의 질을 저해하였다는 정보를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 특정 시점에 조도가 높아짐에 따라, 사용자의 수면의 질을 저해하였다는 정보를 포함할 수 있다. 전술한 수면 저하 요인 정보에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The sleep degradation factor information may be information on an external factor that impairs the user's sleep quality during the user's sleep process. For example, the sleep deterioration factor information may include information that the quality of sleep of a user is impaired as the indoor temperature decreases at a specific point in time. For another example, it may include information that the quality of sleep of the user is impaired as the illuminance increases at a specific point in time. The detailed description of the above-described sleep deterioration factor information is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
보다 구체적으로, 프로세서(150)는 수면 단계 정보에 기초하여 사용자의 수면의 질이 저하되는 제 1 시점을 식별할 수 있다. 일반적으로, 수면 단계는 사용자의 숙면 정도에 따라 하나 이상의 단계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 수면 단계는 1 단계 내지 4 단계로 구분될 수 있으며, 단계가 상승할수록 사용자가 깊은 수면을 취하는 것일 수 있다. 이러한 수면 단계들은 사용자의 하루의 수면 동안 일정 시간 기간을 기준(예컨대, 1시간 30분)으로 여러차례 반복될 수 있다. 이 경우, 프로세서(150)는 수면 평가 모델을 통해 산출된 수면 분석 정보에 포함된 수면 단계 정보를 통해, 사용자의 수면의 질이 저하되는 제 1 시점을 식별할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 오전 3시 10분에 사용자의 수면 단계가 제 3 단계에서 제 1 단계로 변화된 경우(즉, 수면의 반복 주기와 관계 없이 깊은 수면에서 얕은 수면으로 변화된 경우), 프로세서(150)는 해당 시점(즉, 3시 10분)을 사용자의 수면의 질이 저하된 제 1 시점으로 식별할 수 있다. 전술한 제 1 시점에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. More specifically, the
또한, 프로세서(150)는 제 1 시점에 대응하여 실내 환경 정보의 변화량에 관련한 특이점을 식별할 수 있다. 실내 환경 정보는, 사용자의 수면을 취하는 공간의 환경에 관련한 정보로, 사용자의 신체 온도, 실내 온도, 실내 기류, 실내 습도, 실내 음향 및 실내 조도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 센서부(130)를 통해 획득될 수 있다.In addition, the
자세히 설명하면, 프로세서(150)는 제 1 시점에 대응하여 실내 환경 정보에 포함된 하나 이상의 정보 각각의 변화량이 사전 결정된 임계 변화량을 초과하는지 여부에 기초하여 실내 환경 정보의 변동성에 관련한 특이점을 식별할 수 있다. In detail, the
구체적인 예를 들어, 사용자의 수면의 질이 저하된 제 1 시점이 오전 2시 40분인 경우, 프로세서(150)는 해당 시점(즉, 2시 40분)에 대응하여 실내 환경 정보에 포함된 하나 이상의 정보들에 대한 변화량을 식별할 수 있다. 이 경우, 온도의 변화량은 +3℃로 식별될 수 있으며, 온도에 대응하여 사전 결정된 임계 변화량은 ±2℃임에 따라, 프로세서(150)는 실내의 온도가 실내 환경 정보의 변동성에 관련한 특이점인 것으로 식별할 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 수면 중 사용자의 수면의 질을 저하시킨 요소가 온도인 것으로 식별할 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 식별된 특이점에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 2시 40분 실내 온도 변화에 의해 사용자의 수면의 질이 저하되었다는 수면 저하 요인 정보를 생성할 수 있다. 즉, 프로세서(150)에 의해 생성된 수면 저하 요인 정보는 사용자의 수면이 질이 저하된 시점에 관한 정보 및 수면의 질 저하에 관련한 외부 요인 정보를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상술한 바와 같은 온도 변화는, A 사용자의 수면 단계 변화에 영향을 미치지 않지만(즉, A 사용자의 수면의 질을 저하시키지 않음), B 사용자의 수면 단계 변화에는 영향을 미칠 수 있다(즉, B 사용자의 수면의 질을 저하시킴). 즉, 수면 저하 요인 정보는 개개인의 수면과 관련한 특성이 반영된 것일 수 있다. 전술한 제 1 시점, 실내 환경 정보의 변화량 및 사전 결정된 임계 변화량에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.For a specific example, when the first time point at which the user's sleep quality is deteriorated is 2:40 am, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)는 수면 저하 요인 정보에 기초하여 환경 조성부(140)를 제어하기 위한 환경 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 수면 저하 요인 정보가 2시 40분, 실내 온도 변화에 의해 사용자의 수면의 질이 저하되었다는 정보를 포함하는 경우, 프로세서(150)는 상기 수면 저하 요인 정보에 기초하여 해당 시점에 대응하여 환경 조성부(140)가 온도를 조정하도록 하는 환경 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 프로세서(150)는 수면 저하 요인 정보에 포함된 특정 시점 및 수면 저하 요인에 기초하여 사용자의 수면을 취하는 공간의 실내 환경을 변화시키기 위하여 환경 조성부(140)를 제어하기 위한 환경 제어 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 환경 조성부(140)는 환경 제어 신호에 기초하여 하나 이상의 구동 모듈을 동작시켜 사용자가 위치한 실내 환경을 조정할 수 있다. 이 경우, 수면 저하 요인 정보는, 개개인의 수면 단계의 변화에 기반하여 생성된 것이며, 환경 제어 신호는 상기와 같은 수면 저하 요인 정보를 기반으로 생성된 정보이므로, 본 개시에서의 수면 환경 조정 동작은 수면 환경과 관련한 사용자 개개인의 특성이 반영된 것일 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
즉, 프로세서(150)는 수면 저하 요인 정보에 기초하여 환경 조성부(140)에 포함된 하나 이상의 구동 모듈을 구동시키기 위한 환경 제어 신호를 생성함으로써, 복수의 사용자 각각에 대응하여 최적의 수면 환경을 제공할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 수면 효율이 증대될 수 있다.That is, the
도 5는 본 개시의 일 실시예에 관련된 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.5 is a schematic diagram showing a network function related to an embodiment of the present disclosure.
딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨벌루셔널 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. A deep neural network (DNN) may mean a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can be used to identify potential structures in data. In other words, it is possible to grasp the potential structure of photos, texts, videos, voices, and music (e.g., what objects are in photos, what are the content and emotions of the text, what are the contents and emotions of the voice, etc.) . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, Generative Adversarial Networks (GANs), and restricted Boltzmann machines (RBMs). boltzmann machine), deep belief network (DBN), Q network, U network, and Siam network. The description of the above-described deep neural network is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더를 포함할 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함할 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어가 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 차원 감소 레이어와 차원 복원 레이어의 노드는 대칭일 수도 있고 아닐 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 남은 센서들의 수와 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.In an embodiment of the present disclosure, the network function may include an auto encoder. The auto encoder may be a kind of artificial neural network for outputting output data similar to input data. The auto encoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be disposed between the input/output layers. The number of nodes of each layer may be reduced from the number of nodes of the input layer to an intermediate layer called a bottleneck layer (encoding), and then reduced and expanded symmetrically from the bottleneck layer to an output layer (symmetric with the input layer). The nodes of the dimensionality reduction layer and the dimensionality restoration layer may or may not be symmetrical. Auto encoders can perform nonlinear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers may correspond to the number of sensors remaining after pre-processing of input data. In the auto-encoder structure, the number of nodes of the hidden layer included in the encoder may have a structure that decreases as it moves away from the input layer. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and the decoder) is too small, a sufficient amount of information may not be delivered, so more than a certain number (e.g., more than half of the input layer, etc.) ) May be maintained.
뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 및 반교사학습(semi supervised learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.The neural network may be learned in at least one of supervised learning, unsupervised learning, and semi supervised learning. Learning of neural networks is to minimize output errors. In learning of a neural network, iteratively inputs training data to the neural network, calculates the output of the neural network for the training data and the error of the target, and reduces the error from the output layer of the neural network to the input layer. This is a process of updating the weight of each node of the neural network by backpropagation in the direction. In the case of teacher learning, learning data in which the correct answer is labeled in each learning data is used (ie, labeled learning data), and in the case of non-satellite learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, in the case of teacher learning related to data classification, the learning data may be data in which a category is labeled with each learning data. Labeled training data is input to a neural network, and an error may be calculated by comparing an output (category) of the neural network with a label of the training data. As another example, in the case of comparative history learning regarding data classification, an error may be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is backpropagated in the neural network in the reverse direction (ie, from the output layer to the input layer), and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the backpropagation. A change amount may be determined according to a learning rate in the connection weight of each node to be updated. The computation of the neural network for the input data and the backpropagation of the error can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently according to the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, a high learning rate is used in the early stages of training of a neural network, so that the neural network quickly secures a certain level of performance to increase efficiency, and a low learning rate can be used in the later stages of training to increase accuracy.
뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 생략하는 드롭아웃(dropout) 등의 방법이 적용될 수 있다.In the learning of a neural network, in general, the training data may be a subset of actual data (that is, data to be processed using the learned neural network), and thus, errors in the training data decrease, but errors in the actual data occur. There may be increasing learning cycles. Overfitting is a phenomenon in which errors in actual data increase due to over-learning on learning data. For example, a neural network that learns a cat by showing a yellow cat may not recognize that it is a cat when it sees a cat other than a yellow cat. Overfitting can be a cause of increased errors in machine learning algorithms. Various optimization methods can be used to prevent such overfitting. In order to prevent overfitting, methods such as increasing training data, regularization, and dropout in which some nodes of the network are omitted during the training process may be applied.
본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. (이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다.) 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수를 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 트레이닝을 위한 손실 함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.Throughout this specification, a computational model, a neural network, a network function, and a neural network may be used with the same meaning. (Hereinafter, it will be unified and described as a neural network.) The data structure may include a neural network. In addition, the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. The data structure including the neural network may also include data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, an active function associated with each node or layer of the neural network, and a loss function for learning the neural network. have. The data structure including the neural network may include any of the components disclosed above. That is, the data structure including the neural network is the data input to the neural network, the weight of the neural network, the hyper parameter of the neural network, the data obtained from the neural network, the active function associated with each node or layer of the neural network, the loss function for training the neural network, etc. It may be configured to include any combination of. In addition to the above-described configurations, the data structure including the neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. In addition, the data structure may include all types of data used or generated in a neural network operation process, and is not limited to the above-described matters. Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. The neural network includes at least one or more nodes.
도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하는 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다. 6 is a flowchart illustrating a method of providing sleep analysis information based on sleep sensing data related to a user's sleep environment according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다(610). According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 수면 센싱 데이터를 수면 평가 모델의 입력으로 하여 사용자의 수면 분석 정보를 산출할 수 있다(620). According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 수면 분석 정보를 사용자 단말로 전송할 수 있다(630). According to an embodiment of the present disclosure, the
전술한 도 6에 도시된 단계들은 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 즉, 전술한 단계는 본 개시의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 권리 범위는 이에 제한되지 않는다.The order of the steps illustrated in FIG. 6 may be changed as necessary, and at least one or more steps may be omitted or added. That is, the above-described steps are only one embodiment of the present disclosure, and the scope of the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present disclosure may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. Software modules include Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present disclosure pertains.
본 개시의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.Components of the present disclosure may be implemented as a program (or application) and stored in a medium to be executed by being combined with a computer that is hardware. Components of the present disclosure may be executed as software programming or software elements, and similarly, embodiments include various algorithms implemented with a combination of data structures, processes, routines or other programming components, including C, C++ , Java, assembler, or the like may be implemented in a programming or scripting language. Functional aspects can be implemented with an algorithm running on one or more processors.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.A person of ordinary skill in the art of the present disclosure includes various exemplary logical blocks, modules, processors, means, circuits and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein, electronic hardware, (convenience). For the sake of clarity, it will be appreciated that it may be implemented by various forms of program or design code or a combination of both (referred to herein as "software"). To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. A person of ordinary skill in the art of the present disclosure may implement the described functions in various ways for each specific application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다. 용어 "기계-판독가능 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. The various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term “article of manufacture” includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable device. For example, computer-readable media include magnetic storage devices (e.g., hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (e.g., CD, DVD, etc.), smart cards, and flash memory. Devices (eg, EEPROM, card, stick, key drive, etc.). In addition, the various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information. The term “machine-readable medium” includes, but is not limited to, wireless channels and various other media capable of storing, holding, and/or transmitting instruction(s) and/or data.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the presented processes is an example of exemplary approaches. Based on the design priorities, it is to be understood that within the scope of this disclosure a specific order or hierarchy of steps in processes may be rearranged. The appended method claims provide elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.A description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art, and general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (15)
상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 수신하고, 상기 수면 센싱 데이터를 수면 평가 모델에 입력으로 하여 상기 사용자의 수면 분석 정보를 산출하는 프로세서;
상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 저장하는 메모리;
사용자 단말과 데이터를 송수신하는 네트워크부; 및
상기 사용자의 신체 온도, 실내 온도, 실내 습도, 실내 음향 및 실내 조도 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 실내 환경 정보를 획득하기 위한 하나 이상의 환경 센싱 모듈을 포함하는 센서부;
를 포함하고,
상기 수면 센싱 데이터는,
상기 사용자의 수면 환경에 관련하여 사전 결정된 시간 기간 동안 획득되는 상기 사용자의 호흡 정보를 포함하며,
상기 수면 분석 정보는,
상기 사용자의 무호흡증 발생 정도에 관한 무호흡 중증도 정보, 질환 발생 가능성에 관한 질환 예측 정보 및 상기 사용자의 수면 환경에 관련하여 시간 변화에 따른 하나 이상의 수면 상태의 변화에 대한 수면 단계 정보를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 수면 단계 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질이 저하되는 제 1 시점을 식별하고, 상기 제 1 시점에 대응하여 상기 실내 환경 정보의 변화량에 관련한 특이점을 식별하고, 상기 식별된 특이점에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
In a computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment,
A processor configured to receive the user's sleep sensing data and input the sleep sensing data into a sleep evaluation model to calculate sleep analysis information of the user;
A memory storing program codes executable in the processor;
A network unit for transmitting and receiving data to and from a user terminal; And
A sensor unit including at least one environment sensing module for acquiring indoor environment information including information on at least one of the user's body temperature, room temperature, room humidity, room sound, and room illuminance;
Including,
The sleep sensing data,
Includes breathing information of the user acquired during a predetermined period of time in relation to the sleeping environment of the user,
The sleep analysis information,
Apnea severity information on the degree of apnea occurrence of the user, disease prediction information on the likelihood of disease occurrence, and sleep stage information on changes in one or more sleep states according to time changes in relation to the user's sleeping environment,
The processor,
Identify a first point in time at which the quality of sleep of the user is deteriorated based on the sleep stage information, identify a singular point related to the amount of change in the indoor environment information corresponding to the first point, and based on the identified singular point To generate sleep-depressing factor information,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 센서부;
를 더 포함하고,
상기 센서부는,
특정 주파수의 전파를 송신하는 하나 이상의 송신 모듈; 및
상기 특정 주파수의 전파에 대응하여 생성된 반사파를 수신하는 수신 모듈;
을 포함하고, 그리고
상기 반사파의 이동 거리에 따른 위상차 또는 주파수 변화를 검출함으로써, 비접촉식으로 상기 사용자로부터 상기 수면 센싱 데이터를 획득하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
A sensor unit for acquiring the user's sleep sensing data;
Including more,
The sensor unit,
One or more transmission modules for transmitting radio waves of a specific frequency; And
A receiving module for receiving a reflected wave generated in response to the radio wave of the specific frequency;
Contains, and
Obtaining the sleep sensing data from the user in a non-contact manner by detecting a phase difference or a frequency change according to the moving distance of the reflected wave,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 프로세서는,
복수의 사용자 각각에 대응하는 복수의 수면 진단 데이터를 포함하는 수면 진단 데이터 세트를 수신하고,
상기 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 사전 결정된 시간 기간 동안의 사용자의 호흡, 심박수 및 움직임에 관한 정보를 추출하여 학습 입력 데이터 세트를 생성하고,
상기 복수의 수면 진단 데이터 각각으로부터 무호흡 지수에 관한 정보, 수면 상태에 관한 정보 및 질환 발생 유무에 관한 정보 중 적어도 하나를 추출하여 학습 출력 데이터 세트를 생성하고,
상기 학습 입력 데이터 세트와 상기 학습 출력 데이터 세트를 매칭시켜 라벨링된 학습 데이터 세트를 생성하고, 그리고
상기 라벨링된 학습 데이터 세트를 이용하여 하나 이상의 네트워크 함수를 학습시켜 상기 수면 평가 모델을 생성하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
The processor,
Receiving a sleep diagnosis data set including a plurality of sleep diagnosis data corresponding to each of the plurality of users,
Extracting information on the user's breathing, heart rate, and movement for a predetermined time period from each of the plurality of sleep diagnosis data to generate a learning input data set,
Extracting at least one of information about an apnea index, information about a sleep state, and information about whether or not a disease occurs from each of the plurality of sleep diagnosis data to generate a learning output data set,
Matching the training input data set and the training output data set to generate a labeled training data set, and
Generating the sleep evaluation model by learning one or more network functions using the labeled training data set,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 수면 평가 모델은,
상기 프로세서가 상기 학습 입력 데이터 세트 각각을 상기 하나 이상의 네트워크 함수에 입력시키고, 상기 하나 이상의 네트워크 함수로 연산된 출력 데이터 각각과 상기 학습 입력 데이터 세트 각각의 라벨에 해당하는 상기 학습 출력 데이터 세트 각각을 비교하여 오차를 도출하고, 상기 오차에 기초하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 가중치를 역전파(backpropagation) 방식으로 조정하고, 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 학습이 사전 결정된 에폭 이상 수행된 경우, 검증 데이터를 이용하여 학습의 중단 여부를 결정하고, 그리고 테스트 데이터 세트를 이용하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 성능을 테스트하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 활성화 여부를 결정함으로써 생성되는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 3,
The sleep evaluation model,
The processor inputs each of the training input data sets to the one or more network functions, and compares each of the output data calculated by the one or more network functions with each of the training output data sets corresponding to labels of each of the training input data sets. To derive an error, adjust the weight of the one or more network functions based on the error in a backpropagation method, and when learning of the one or more network functions is performed more than a predetermined epoch, using the verification data It is generated by determining whether to stop learning, and by testing the performance of the one or more network functions using a test data set to determine whether to activate the one or more network functions,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 수면 평가 모델은,
상기 수면 센싱 데이터에 기반하여 상기 사용자의 수면 상태 및 질환 발생 가능성을 예측하기 위한 모델로, 하나 이상의 네트워크 함수를 포함하며, 상기 하나 이상의 네트워크 함수는, 입력 데이터에 대한 손실 없이 장기 연관관계(long-term relationship)를 강화시키기 위한 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크(Dilated-Convolutional Neural Network)를 포함하며,
상기 확장된 컨볼루션 뉴럴 네트워크는,
상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력과 관련한 필터의 리셉티브 필드(receptive field)를 확장시켜 상기 장기 연관관계를 강화시키고, 그리고 상기 입력에 관련한 필터에 제로 패딩(zero pedding)을 추가하여 상기 하나 이상의 네트워크 함수의 입력과 출력의 길이를 유지시키는 것을 특징으로 하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
The sleep evaluation model,
A model for predicting the user's sleep state and the likelihood of disease occurrence based on the sleep sensing data, and includes one or more network functions, wherein the one or more network functions include a long-term relationship (long-term correlation) without loss of input data. term relationship) to strengthen the extended convolutional neural network (Dilated-Convolutional Neural Network),
The extended convolutional neural network,
The one or more network functions by expanding the receptive field of the filter related to the input of the one or more network functions to enhance the long-term correlation, and adding zero padding to the filter related to the input Characterized in that to maintain the length of the input and output of,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 질환 예측 정보는,
수면 질환, 정신 질환, 뇌 질환 및 심혈관 질환 중 적어도 하나의 질환에 대한 예측 정보를 포함하고, 그리고
상기 프로세서는,
상기 수면 평가 모델에 입력되는 상기 사용자의 수면 센싱 데이터에 포함된 사전 결정된 시간 기간 동안의 호흡 정보를 변화시킴으로써 출력되는 상기 질환 예측 정보의 변화량에 기초하여 상기 수면 센싱 데이터 및 상기 질환 예측 정보 간의 상관 관계를 도출하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
The disease prediction information,
Include predictive information for at least one of sleep disorders, mental disorders, brain disorders, and cardiovascular disorders, and
The processor,
Correlation between the sleep sensing data and the disease prediction information based on the amount of change in the disease prediction information output by changing breathing information for a predetermined time period included in the user's sleep sensing data input to the sleep evaluation model To derive,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 수면 센싱 데이터는,
사전 결정된 시간 기간 동안의 움직임 정보 및 심박수 정보를 포함하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
The sleep sensing data,
Including motion information and heart rate information for a predetermined period of time,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 프로세서는,
상기 수면 단계 정보 및 상기 실내 환경 정보에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 8,
The processor,
Generating sleep deterioration factor information based on the sleep stage information and the indoor environment information,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 프로세서는,
상기 제 1 시점에 대응하여 상기 실내 환경 정보에 포함된 하나 이상의 정보 각각의 변화량이 사전 결정된 임계 변화량을 초과하는지 여부에 기초하여 상기 실내 환경 정보의 변동성에 관련한 특이점을 식별하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하는 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
The processor,
Identifying a singular point related to the variability of the indoor environment information based on whether a change amount of each of the one or more pieces of information included in the indoor environment information exceeds a predetermined threshold change amount corresponding to the first time point,
A computing device that predicts a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 사용자의 수면 환경에 관련한 실내 환경을 조성하기 위해 온도, 습도, 음향 및 조도 중 적어도 하나를 조정하는 실내 환경 조성부;
를 더 포함하고, 그리고
상기 프로세서는,
상기 수면 저하 요인 정보에 기초하여 상기 실내 환경 조성부를 제어하기 위한 환경 제어 신호를 생성하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 9,
An indoor environment creation unit that adjusts at least one of temperature, humidity, sound, and illuminance to create an indoor environment related to the user's sleeping environment;
Including more, and
The processor,
Generating an environment control signal for controlling the indoor environment creation unit based on the sleep deterioration factor information,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 프로세서는,
상기 수면 평가 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면 환경 및 건강을 증진시키기 위한 건강 관리 정보를 생성하여 상기 사용자의 사용자 단말로 전송할 것을 결정하고,
상기 건강 관리 정보는,
식습관에 관한 정보, 운동량에 관한 정보 및 최적의 수면 환경에 관한 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는,
사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하기 위한 컴퓨팅 장치.
The method of claim 1,
The processor,
It is determined to generate health management information for improving the sleep environment and health of the user based on the sleep evaluation information and transmit it to the user terminal of the user,
The above health care information,
Containing at least one of information about eating habits, information about exercise, and information about an optimal sleeping environment,
A computing device for predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment.
상기 프로세서가 상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 수신하는 단계;
상기 프로세서가 상기 수면 센싱 데이터를 수면 평가 모델의 입력으로 하여 상기 사용자의 수면 분석 정보─상기 수면 분석 정보는, 상기 사용자의 무호흡증 발생 정도에 관한 무호흡 중증도 정보, 질환 발생 가능성에 관한 질환 예측 정보 및 상기 사용자의 수면 환경에 관련하여 시간 변화에 따른 하나 이상의 수면 상태의 변화에 대한 수면 단계 정보를 포함함─를 산출하는 단계;
상기 프로세서가 상기 수면 분석 정보를 상기 사용자의 사용자 단말로 전송할 것을 결정하는 단계;
상기 프로세서가 상기 수면 단계 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질이 저하되는 제 1 시점을 식별하는 단계;
상기 프로세서가 상기 제 1 시점에 대응하여 환경 센싱 모듈을 통해 획득된 실내 환경 정보의 변화량에 관련한 특이점을 식별하는 단계; 및
상기 프로세서가 상기 식별된 특이점에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성하는 단계;
를 포함하는,
컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에서 수행되는 사용자의 수면 환경에서 측정된 데이터에 기반하여 수면 상태를 예측하는 방법.
A method of predicting a sleep state and a disease based on data measured in a user's sleep environment performed by one or more processors of a computing device,
Receiving, by the processor, the user's sleep sensing data;
The processor uses the sleep sensing data as an input of a sleep evaluation model, and the user's sleep analysis information--the sleep analysis information includes apnea severity information regarding the degree of occurrence of apnea of the user, disease prediction information regarding the possibility of disease occurrence, and the Calculating—including sleep stage information on changes in one or more sleep states over time in relation to the user's sleep environment;
Determining, by the processor, to transmit the sleep analysis information to the user terminal of the user;
Identifying, by the processor, a first time point at which the sleep quality of the user is deteriorated based on the sleep stage information;
Identifying, by the processor, a singular point related to a change amount of indoor environment information acquired through an environment sensing module in response to the first time point; And
Generating, by the processor, sleep deterioration factor information based on the identified singularity;
Containing,
A method of predicting a sleep state based on data measured in a user's sleep environment performed by one or more processors of a computing device.
상기 사용자의 수면 센싱 데이터를 수신하는 동작;
상기 수면 센싱 데이터를 수면 평가 모델의 입력으로 하여 상기 사용자의 수면 분석 정보─상기 수면 분석 정보는, 상기 사용자의 무호흡증 발생 정도에 관한 무호흡 중증도 정보, 질환 발생 가능성에 관한 질환 예측 정보 및 상기 사용자의 수면 환경에 관련하여 시간 변화에 따른 하나 이상의 수면 상태의 변화에 대한 수면 단계 정보를 포함함─를 산출하는 동작;
상기 수면 분석 정보를 상기 사용자의 사용자 단말로 전송할 것을 결정하는 동작;
상기 수면 단계 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질이 저하되는 제 1 시점을 식별하는 동작;
상기 제 1 시점에 대응하여 환경 센싱 모듈을 통해 획득된 실내 환경 정보의 변화량에 관련한 특이점을 식별하는 동작; 및
상기 식별된 특이점에 기초하여 수면 저하 요인 정보를 생성하는 동작;
을 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs the following operations for predicting a sleep state based on data acquired in a user's sleep environment, the operations :
Receiving the user's sleep sensing data;
Sleep analysis information of the user by using the sleep sensing data as an input to a sleep evaluation model--the sleep analysis information includes information on apnea severity information on the degree of occurrence of apnea of the user, disease prediction information on the possibility of disease occurrence, and sleep of the user. Calculating—including sleep stage information about changes in one or more sleep states over time with respect to the environment;
Determining to transmit the sleep analysis information to the user terminal of the user;
Identifying a first time point at which the sleep quality of the user is deteriorated based on the sleep stage information;
Identifying a singular point related to a change amount of indoor environment information acquired through an environment sensing module in response to the first viewpoint; And
Generating sleep degradation factor information based on the identified singularity;
Containing,
A computer program stored on a computer readable storage medium.
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