KR102154763B1 - System and method for predicting the development of dementia using smart devices - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 스마트 장치를 활용한 치매 발병 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a system and method for predicting the onset of dementia using a smart device.
우리나라 65세 이상 노인의 치매 유병률이 2012년 9.2%(54만 명)로 나타났으며, 2030년에는 127만명, 2050년에는 약 270만명으로 20년마다 약 2배씩 증가할 것으로 예측하고 있다. The prevalence of dementia among the elderly over 65 in Korea was 9.2% (540,000) in 2012, and 1.27 million in 2030 and 2.7 million in 2050, which is predicted to double every 20 years.
우리나라 치매환자 1인당 연간 소요되는 경제적 비용은 2010년 기준으로 평균 1851만원이었으며, 치매로 인한 전체 진료비는 2004년 약 415억 원에서 2009년 약 4528억 원, 2014년 약 1조 455억으로 그 증가율이 매우 크다.The average annual economic cost per person with dementia in Korea was 18.51 million won as of 2010, and the total medical expenses due to dementia increased from about 41.5 billion won in 2004 to about 4528 billion won in 2009 and about 1.45 trillion won in 2014. This is very big.
국내의 U-health 서비스는 공익적 차원에서 정부의 시범사업이 부분적으로 진행 중에 있으나 의료법의 미개정, 보험수가의 미개발, 기술 표준의 미확립, 전문인력의 부족, 기초통계의 부족, 비즈니스 모델 등이 도출되지 못하여 본격적인 활성화가 어려운 실정이다.In terms of public interest, domestic U-health services are partially under way by the government, but the medical law has not been revised, the insurance fee has not been developed, the technical standard has not been established, the lack of experts, lack of basic statistics, business models, etc. It is difficult to revitalize it in earnest as this cannot be derived.
기존의 스마트 장치를 이용한 치매 환자 관리 서비스의 경우 치매 진단을 받은 환자들의 보호와 돌봄 지원을 위한 장치이다. 기존의 스마트 장치를 이용한 치매 환자 관리 서비스는 환자위치 정보를 활용하여 보호자가 설정해 놓은 안전 지역을 벗어날 경우 보호자에게 알림 전송 기능, 목적 없이 배회할 경우 배회 알림 및 구조요청 등의 기능을 제공하고 있다. 치매 진단 전 고위험군을 대상으로 하는 자가 모니터링이 가능한 스마트 장치에 대한 개발이 필요하다.In the case of a dementia patient management service using an existing smart device, it is a device for protecting and caring for patients diagnosed with dementia. The existing dementia patient management service using a smart device provides functions such as sending a notification to the guardian when they leave the safe area set by the guardian, and a roaming notification and a rescue request when they wander without a purpose. It is necessary to develop a smart device capable of self-monitoring targeting high-risk groups before diagnosis of dementia.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1951797호에 개시되어 있다.The technology behind the present application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1951797.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 스마트 센서를 이용하여 일상생활에서 수집이 가능한 치매 예측 인자를 수집하고, 수집된 데이터를 바탕으로 센서를 통해 획득한 신호의 모델을 설계하며, 수집된 데이터를 분석할 수 있는 플랫폼을 구축하고, 지능형 학습 알고리즘을 활용하여 치매를 예측하고 관리할 수 있는 스마트 장치를 활용한 치매 발병 예측 시스템 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present application is to solve the problems of the prior art described above, and collects predictive factors for dementia that can be collected in daily life using various smart sensors, and designs a model of the signal acquired through the sensor based on the collected data. , It aims to provide a system and method for predicting the onset of dementia using a smart device that can predict and manage dementia by building a platform that can analyze the collected data, and using intelligent learning algorithms.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 시스템은, 사용자의 생활 데이터, 생체 신호 데이터 및 행동 데이터를 포함하는 사용자의 상태 데이터를 수집하는 복수의 모니터링 수집 장치, 상기 복수의 모니터링 수집 장치로부터 수집된 상기 상태 데이터를 네트워크를 통해 획득하는 통신부 및 상기 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병을 예측하는 치매 예측 장치를 포함하되, 상기 치매 예측 장치는, 상기 상태 데이터를 기반으로 치매와 연관성이 있는 특징 변수를 도출하고, 도출된 상기 특징 변수와의 치매 발병 가능성의 연관 관계에 기반하여 상기 사용자의 치매 발병을 예측할 수 있다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, the dementia outbreak prediction system according to an embodiment of the present application includes a plurality of monitoring collections that collect user's state data including user's life data, biometric signal data, and behavior data. A device, a communication unit that obtains the state data collected from the plurality of monitoring and collection devices through a network, and a dementia prediction device that predicts the onset of dementia of a user by applying the state data to an artificial intelligence-based learning model, wherein the The device for predicting dementia may derive a feature variable associated with dementia based on the state data, and predict the user's onset of dementia based on a relationship between the derived feature variable and the likelihood of dementia.
또한, 상기 치매 예측 장치는, 획득된 상기 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행하는 전처리부, 전처리된 상기 상태 데이터로부터 특징 변수를 추출하는 특징 변수 추출부, 추출된 상기 특징 변수로부터 치매 발명 예측에 필요한 주성분 변수를 획득하는 주성분 분석부 및 상기 주성분 분석부에서 획득한 상기 주성분 변수를 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병을 예측하는 예측부를 포함할 수 있다. In addition, the dementia prediction apparatus includes a preprocessor for performing preprocessing by applying the obtained state data to a preprocessing algorithm, a feature variable extraction unit for extracting a feature variable from the preprocessed state data, and the invention of dementia from the extracted feature variables. A principal component analysis unit that obtains a principal component variable necessary for prediction, and a prediction unit that predicts the onset of dementia by applying the principal component variable obtained by the principal component analysis unit to a dementia prediction model.
또한, 치매 발병 예측 시스템은, 의학적 진단 결과 및 상기 치매 예측 모델의 예측 결과를 기반으로 상기 치매 예측 모델의 성능을 평가하는 성능 평가부를 더 포함할 수 있다. In addition, the dementia onset prediction system may further include a performance evaluation unit that evaluates the performance of the dementia prediction model based on a medical diagnosis result and a prediction result of the dementia prediction model.
또한, 상기 통신부는, 상기 복수의 모니터링 수집 장치 중 제1모니터링 수집 장치와 네트워크를 통해 통신하는 제1통신부 및 상기 복수의 모니터링 수집 장치 중 제 2모니터링 수집 장치와 네트워크를 통해 통신하는 제2통신부를 포함하되, 상기 제1통신부는, 미리 설정된 시간에 대응하여 상기 제1모니터링 수집 장치로부터 획득된 데이터를 저장한 후 상기 치매 예측 장치로 송신하고, 상기 제2통신부는, 미리 설정된 시간에 대응하여 상기 제2모니터링 수집 장치로부터 수집된 데이터를 획득할 수 있다.In addition, the communication unit includes a first communication unit that communicates with a first monitoring collection device of the plurality of monitoring collection devices through a network, and a second communication unit that communicates with a second monitoring collection device of the plurality of monitoring collection devices through a network. Including, wherein the first communication unit stores the data obtained from the first monitoring and collecting device in response to a preset time and transmits the data to the dementia prediction device, and the second communication unit includes the Data collected from the second monitoring collection device may be acquired.
또한, 상기 복수의 모니터링 수집 장치는, 상기 사용자의 생활 데이터를 수집하는 사용자 단말, 사용자의 신체 일부에 착용되어 상기 생체 신호 데이터를 획득하는 웨어러블 단말 및 사용자가 위치하는 영역의 실내 및 실외에 구비된 센서로부터 사용자의 행동 데이터를 수집하는 센서부를 포함할 수 있다. In addition, the plurality of monitoring and collecting devices may include a user terminal that collects life data of the user, a wearable terminal that is worn on a part of the user's body to obtain the biosignal data, and is provided indoors and outdoors in an area where the user is located. It may include a sensor unit that collects the user's behavior data from the sensor.
또한, 상기 통신부는, 상기 복수의 모니터링 수집 장치로부터 획득된 상기 상태 데이터를 저장하는 저장부를 포함하되, 상기 통신부는 미리 설정된 시간 동안 상기 상태 데이터를 상기 저장부에 저장한 후 상기 치매 예측 장치로 송신할 수 있다. In addition, the communication unit includes a storage unit for storing the state data obtained from the plurality of monitoring and collection devices, wherein the communication unit stores the state data in the storage unit for a preset time and then transmits the data to the dementia prediction device. can do.
본원의 일 실시예에 따르면, 치매 발병 예측 방법은, 복수의 모니터링 수집 장치가 사용자의 생활 데이터, 생체 신호 데이터 및 행동 데이터를 포함하는 사용자의 상태 데이터를 수집하는 단계, 상기 복수의 모니터링 수집 장치로부터 수집된 상기 상태 데이터를 네트워크를 통해 획득하는 단계 및 상기 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병을 예측하는 단계를 포함하되, 상기 치매 발병을 예측하는 단계는, 상기 상태 데이터를 기반으로 치매와 연관성이 있는 특징 변수를 도출하고, 도출된 상기 특징 변수와의 치매 발병 가능성의 연관 관계에 기반하여 상기 사용자의 치매 발병을 예측할 수 있다. According to an embodiment of the present application, a method for predicting the onset of dementia includes the steps of collecting, by a plurality of monitoring and collecting devices, user's state data including the user's life data, biosignal data, and behavioral data, from the plurality of monitoring and collecting devices. Acquiring the collected state data through a network and predicting the onset of dementia of the user by applying the state data to an artificial intelligence-based learning model, wherein the step of predicting the onset of dementia includes the state data Based on, a characteristic variable related to dementia may be derived, and the onset of dementia of the user may be predicted based on a relationship between the derived characteristic variable and the likelihood of developing dementia.
또한, 상기 치매 발병을 예측하는 단계는, 획득된 상기 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행하는 단계, 전처리된 상기 상태 데이터로부터 특징 변수를 추출하는 단계, 추출된 상기 특징 변수로부터 치매 발명 예측에 필요한 주성분 변수를 획득하는 단계 및 상기 주성분 변수를 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병을 예측하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of predicting the onset of dementia may include performing pre-processing by applying the obtained state data to a pre-processing algorithm, extracting a feature variable from the pre-processed state data, and predicting the invention of dementia from the extracted feature variable. It may include obtaining a principal component variable required for and predicting the onset of dementia by applying the principal component variable to a dementia prediction model.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 치매의 위험 요인들이 반영된 스마트 장치의 개발을 통해 모집단 기반(population-based)의 건강증진을 위한 자가 모니터링이 가능할 수 있는 효과가 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, there is an effect that self-monitoring for population-based health promotion is possible through the development of a smart device reflecting the risk factors of dementia.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 치매의 예방뿐만 아니라 치료와 관리를 위한 메커니즘(mechanism)으로 활용될 수 있으며, 수요자 본인이 직접 건강 관련 데이터를 관리함으로써 향후 PHR(Personal Health Record) System을 위한 기반 조성으로 연구의 가치가 있을거라고 예측된다. According to the above-described problem solving means of the present application, it can be used as a mechanism for treatment and management as well as prevention of dementia, and the consumer himself/herself manages health-related data for future PHR (Personal Health Record) System. It is predicted that the foundation will be worth researching.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effect obtainable in the present application is not limited to the effects as described above, and other effects may exist.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 치매 예측 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 치매 예측 장치의 치매 예측 변수 분석 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 시스템의 제1센서를 이용한 특징 값 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 방법의 일 실시예에 대한 동작 흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a system for predicting onset of dementia according to an embodiment of the present application.
2 is a schematic block diagram of an apparatus for predicting dementia according to an embodiment of the present application.
3 is a diagram illustrating a model for analyzing predictive variables of dementia of a device for predicting dementia according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram illustrating a process of obtaining a feature value using a first sensor of a system for predicting onset of dementia according to an embodiment of the present application.
5 is an operation flowchart of a method for predicting onset of dementia according to an embodiment of the present application.
6 is an operation flowchart of an embodiment of a method for predicting the onset of dementia according to an embodiment of the present application.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present application. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present application, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the present specification, when a part is said to be "connected" with another part, it is not only "directly connected", but also "electrically connected" or "indirectly connected" with another element interposed therebetween. "Including the case.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is positioned "on", "upper", "upper", "under", "lower", and "lower" of another member, this means that a member is located on another member. It includes not only the case of contacting but also the case of another member being present between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본원은 스마트 장치를 활용하여 대상자들이 의식하지 못하는 일상생활에서 움직임과 생체신호와 관련된 치매 관련 데이터를 정확하게 수집하고 수집된 데이터를 분석할 수 있는 플랫폼을 구축하여 치매 예측 데이터의 수집 및 분석, 제공이 가능하도록 하기 위한 치매 발병 예측 시스템에 관한 것이다.We use smart devices to accurately collect dementia-related data related to movements and bio-signals in daily life that subjects are not aware of, and build a platform that can analyze the collected data to collect, analyze, and provide dementia prediction data. It relates to a system for predicting the onset of dementia to enable it.
본원은 웨어러블 센서와 고정형 모션 센서를 이용하여 잠재적 치매 환자의 일상생활 정보와 생체신호 정보 모니터링을 통해 얻어진 정보로부터 치매와 연관성이 있는 특징 변수와 발병 가능성의 확률 값을 얻어내는 통합 모니터링 및 분석 시스템이다.This is an integrated monitoring and analysis system that uses a wearable sensor and a fixed motion sensor to obtain characteristic variables related to dementia and probability values of onset probability from information obtained through daily life information and bio-signal information monitoring of potential dementia patients. .
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 시스템(1)의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a dementia
도 1을 참조하면, 치매 발병 예측 시스템(1)은 치매 예측 장치(10), 통신부(20) 및 복수의 모니터링 수집 장치(30)를 포함할 수 있다. 다만, 치매 발병 예측 시스템(1)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 치매 발명 예측 시스템(1)은 외부 서버(미도시)를 포함할 수 있다. 외부 서버(미도시)는 병원 서버, 공공기관 서버(예를 들어, 경찰서, 소방서, 구청, 동사무소 등)를포함할 수 있다. 또한, 치매 발병 예측 시스템(1)은 보호자 단말(미도시)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the dementia
본원의 일 실시예에 따르면, 복수의 모니터링 수집 장치(30)는 사용자의 생활 데이터, 생체 신호 데이터 및 행동 데이터를 포함하는 사용자의 상태 데이터를 수집할 수 있다. 복수의 모니터링 수집 장치(30)는 사용자의 생활 패턴, 생활 환경, 생체 신호 등을 수집하는 장치일 수 있다. 복수의 모니터링 수집 장치(30)는 치매의 위험 요인 관련 간접 데이터를 수집하기 위하여 사용자의 생활 데이터와 생체 신호 데이터를 실내 및 실외에서 수집할 수 있다. 복수의 모니터링 수집 장치(30)는 사용자가 생활하는 영역(예를 들어, 집, 회사 등) 내부에 사각지대가 포함되지 않도록 복수개 구비될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the plurality of monitoring
일예로, 도 1을 참조하면, 복수의 모니터링 수집 장치(30)는 사용자 단말(31), 웨어러블 단말(32) 및 센서부(33)를 포함할 수 있다.As an example, referring to FIG. 1, the plurality of
본원의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말(31)은 사용자의 생활 데이터를 수집할 수 있다. 사용자의 생활 데이터는, 사용자의 휴대폰 사용 관련한 데이터일 수 있다. 일예로, 치매 예측 장치(10)는 사용자 단말(31)로 생활 데이터 수집 메뉴를 제공할 수 있다. 예를 들어, 치매 예측 장치(10)가 제공하는 어플리케이션 프로그램을 사용자 단말(31)이 다운로드하여 설치하고, 설치된 어플리케이션을 통해 생활 데이터 수집 메뉴가 제공될 수 있다. 치매 예측 장치(10)는 사용자 단말(31)과 데이터, 콘텐츠, 각종 통신 신호를 네트워크를 통해 송수신하고, 데이터 저장 및 처리의 기능을 가지는 모든 종류의 서버, 단말, 또는 디바이스를 포함할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the
또한, 사용자 단말(31)은 사용자 정보를 제공할 수 있다. 달리 말해, 사용자 단말(31)은 치매 예측 장치(10)가 제공하는 어플리케이션을 통해 사용자 정보를 제공할 수 있다. 일예로, 사용자 정보는, 사용자의 성별, 나이, 키, 몸무게, 인종, 국적, 흡연량, 음주량, 가족력, 직업, 생활습관, 운동여부, 개인 질병과 관련된 이력, 약 복용 상태 정보 등을 포함할 수 있다.In addition, the
사용자 단말(31) 및 보호자 단말(미도시)은 네트워크를 통해 치매 예측 장치(10)와 연동되는 디바이스로서, 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(Smart Pad), 태블릿 PC, 등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치일 수도 있다.The
본원의 실시예에 관한 설명에서 보호자 단말(미도시)은, 사용자 단말(31)의 사용자의 보호자(부모, 자녀, 가족, 사회복지사 등)에 해당하는 주체가 보유한 단말일 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 보호자 단말(미도시)은 본원의 치매 예측 장치(10)에 의해 제공되는 어플리케이션 기반 서비스에 대한 사용자 단말(31)의 최초 가입 시 또는 어플리케이션 기반 서비스 사용 도중 사용자 단말(31)에 의해 인가되는 보호자 등록 입력에 기초하여 설정되어 치매 예측 장치(10)에 등록되는 것일 수 있다. 특히 본원의 실시예에 관한 설명에서 보호자 단말(미도시)은 사용자 단말(31)에 제공되는 각종 정보, 알람 정보 등을 사용자 단말(31)과 함께 획득할 수 있다.In the description of the embodiment of the present application, the guardian terminal (not shown) may be a terminal owned by a subject corresponding to the guardian (parent, child, family, social worker, etc.) of the user of the
본원의 다른 일 실시예에 따르면, 치매 예측 장치(10)는 통신부(20)를 통해 제공받은 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병률을 예측할 뿐만 아니라, 사용자의 행동 패턴을 분석하여 위급 상황 알림 정보를 보호자 단말(미도시)로 제공할 수 있다. 또한, 치매 예측 장치(10)는 사용자의 행동 패턴을 분석하고, 위급 상황일 경우, 통신부(20)로 위급 상황 정보를 제공할 수 있다. 통신부(20)는 위급 상황 정보를 보호자 단말(미도시) 및 외부 서버로 제공할 수 있다. 즉, 치매 예측 장치(10)는 치매 환자의 행동 패턴, 생활 패턴 등을 분석하고, 위험 요인이 발생할 경우, 위급 상황 알림 정보를 제공할 수 있다. According to another embodiment of the present application, the device for predicting
본원의 일 실시예에 따르면, 웨어러블 단말(32)은 사용자의 신체 일부에 착용되어 생체 신호 데이터를 획득할 수 있다. 웨어러블 단말(32)은 사람의 몸에 부착되어 Heart Rate, Motion, Stress 관련 데이터를 수집할 수 있는 장치로써 PPG, 심전도, 피부 전기전도도, 체온 등의 생체 신호를 획득할 수 있다. 생체 신호 데이터는, 심박수 정보, 호흡량 정보, 혈중 산소 농도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 심전도 정보 등을 포함할 수 있다. 웨어러블 단말(32)은 사용자의 현재 상태 정보를 획득할 수 있다. 생체 신호 데이터는 사용자가 착용한 웨어러블 단말(32)로부터 획득되는 데이터일 수 있다. 일예로, 웨어러블 단말(32)은 사용자의 신체 일부(예를 들어, 손목)에 착용된 디바이스일 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present disclosure, the
또한, 사용자 단말(31) 및 웨어러블 단말(32)은 GPS를 포함할 수 있다. 사용자 단말(31) 및 웨어러블 단말(32)은 사용자의 위치 정보를 제공할 수 있다. 예시적으로, 위치정보는 GPS 정보일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 위치정보는 위도 및 경도 정보일 수 있다. 또는 위치정보는 주소 정보, 위도 및 경도 정보와는 다른 형태의 위치 좌표 등을 포함할 수 있다.In addition, the
본원의 일 실시예에 따르면, 센서부(33)는 사용자가 위치하는 영역의 실내 및 실외에 구비된 센서로부터 사용자의 행동 데이터를 수집할 수 있다. 센서부(33)는 스마트 홈에 설치되어 시간에 따른 사용자의 실내 공간 위치 정보를 수집할 수 있다. 일예로, 센서부(33)는 사용자의 생활공간에 구비될 수 있다. 센서부(33)는 열 감지 센서, 동작 감지 센서, 위치 감지 센서, 동작 감지 센서, 인체 감지 센서, 온도 센서, 무게 감지 센서, 압력 센서 등을 포함할 수 있다. 센서부(33)는 스마트 홈에 포함된 현관문, 창문, 방문 등에 구비되어 문 열림을 감지할 수 있다. 또한, 센서부(33)는 열 감지 센서를 기반으로 사용자의 위치 동선을 획득할 수 있다. 또한, 무게 감지 센서는 화장실에 양변기, 소파, 침대, 의자 등에 구비되어 사용자가 한곳에 머무른 시간 정보 등을 획득할 수 있다. 또한, 센서부(33)는 이미지 획득 장치(예를 들어, CCTV)를 포함할 수 있다. 센서부(33)는 이미지 획득 장치로부터 이미지, 영상 등을 포함하는 사용자의 행동 데이터를 수집할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the
본원의 일 실시예에 따르면, 통신부(20)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 수집된 상태 데이터를 네트워크를 통해 획득할 수 있다. 예시적으로, 통신부(20)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 수집된 상태 데이터를 블루투스 및 지그비(ZigBee) 통신으로 받아서 일시적으로 저장 후 Wi-Fi 또는 LTE 통신을 통하여 치매 예측 장치(10)로 송신할 수 있다. 여기서, 통신부(20)는 블루투스 및 지그비 통신으로 송신 가능한 위치에 구비된 복수의 모니터링 수집 장치(30) 중 적어도 어느 하나로부터 수집된 상태 데이터를 블루투스 및 지그비를 통해 획득할 수 있다. 또한, 통신부(20)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 획득된 상태 데이터를 Wi-Fi 또는 LTE 통신을 통하여 치매 예측 장치(10)로 송신할 수 있다. 여기서, 통신부(20)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)가 특정 영역에 위치하지 않더라도 Wi-Fi 또는 LTE 통신을 통하여 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 수집된 상태 데이터를 획득할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, the
본원의 일 실시예에 따르면, 통신부(20)의 네트워크의 일 예로는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 유무선 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, Wifi 네트워크, NFC(Near Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.According to an embodiment of the present application, an example of a network of the
일예로, 통신부(20)는 제1통신부(미도시), 제2통신부(미도시) 및 저장부(미도시)를 포함할 수 있다. As an example, the
본원의 일 실시예에 따르면, 제1통신부(미도시)는 복수의 모니터링 수집 장치(30) 중 제1모니터링 수집 장치와 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 예시적으로, 제1모니터링 수집 장치는 센서부(33)일 수 있다. 제1통신부(미도시)는 실내에서 수집된 데이터와 분석 결과를 주고받은 통신 장치로서, 실내 전용 게이트웨이(Gateway)일 수 있다. 제1통신부(미도시)는 사용자가 위치하는 공간(예를 들어, 집, 회사 등)에 설치되어 있는 복수의 센서부(33)로부터 수집된 데이터를 블루투스 및 지그비 통신으로 받아서 일시적으로 저장 후 Wi-Fi 또는 LTE 통신을 통하여 치매 예측 장치(10)로 송신할 수 있다. 제1통신부(미도시)를 통해 수집된 상태 데이터는 저장부(미도시)에 일시적으로 저장될 수 있다. 또한, 제1통신부(미도시)는 사용자가 휴대하고 있는 사용자 단말(31) 및 웨어러블 단말(32)이 제1통신부(미도시)가 구비된 영역에 위치할 경우, 블루투스 및 지그비 통신을 통해 수집된 상태 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 제1통신부(미도시)는 미리 설정된 시간에 대응하여 제1모니터링 수집 장치로부터 획득된 데이터를 저장한 후 치매 예측 장치(10)로 송신할 수 있다. 일예로, 미리 설정된 시간은 제1모니터링 수집 장치의 효율적인 전원 사용을 위하여 설정된 시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the first communication unit (not shown) may communicate with the first monitoring collection device among the plurality of
본원의 일 실시예에 따르면, 제2통신부(미도시)는 복수의 모니터링 수집 장치 중 제2모니터링 수집 장치와 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 일예로, 제2모니터링 수집 장치는 사용자 단말(31)일 수 있다. 제2통신부(미도시)는 실외에서 수집된 데이터와 분석 결과를 송수신하는 통신 장치일 수 있다. 제2통신부(미도시)는 사용자가 외출 시 웨어러블 단말(32) 및 사용자 단말(31)로부터 획득된 데이터를 Wi-Fi 또는 LTE 통신을 통하여 치매 예측 장치(10)로 송신할 수 있다. 또한, 제2통신부(미도시)는 미리 설정된 시간에 대응하여 제2모니터링 수집 장치로부터 수집된 데이터를 획득할 수 있다. 일예로, 미리 설정된 시간은 제2모니터링 수집 장치의 효율적인 전원 사용을 위하여 설정된 시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 달리 말해, 제1통신부(미도시) 및 제2통신부(미도시)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)의 효율적인 전원 사용을 위하여 수집된 데이터를 실시간으로 보내지 않고 일정 시간(미리 설정된 시간) 동안 저장 후 간헐적으로 치매 예측 장치(10)로 송신할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, the second communication unit (not shown) may communicate with the second monitoring collection device among the plurality of monitoring collection devices through a network. For example, the second monitoring collection device may be the
본원의 일 실시예에 따르면, 저장부(미도시)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 획득된 상태 데이터를 저장할 수 있다. 일례로, 통신부(20)는 미리 설정된 시간 동안 상태 데이터를 저장부(미도시)에 저장한 후 치매 예측 장치(30)로 송신할 수 있다. 또한, 저장부(미도시)는 네트워크 통신이 불능상태일 경우에 제1통신부(미도시) 및 제2통신부(미도시)가 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 획득한 상태 데이터를 저장 후, 네트워크 통신이 가능상태로 변경되면, 획득된 상태 데이터를 치매 예측 장치(30)로 송신할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the storage unit (not shown) may store state data acquired from the plurality of monitoring and
본원의 일 실시예에 따르면, 통신부(20)는 건강 관련 정보 및 치매 예측 장치(10)의 분석 결과를 디스플레이부(미도시)로 전송할 수 있다. 디스플레이부(미도시)는 화면 및 터치 스크린 기반의 인터페이스일 수 있다. 또한, 통신부(20)는 건강 관련 정보 및 치매 예측 장치(10)의 분석 결과를 사용자 단말(31)로 전송할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, the
본원의 다른 일 실시예에 따르면, 디스플레이부(미도시)는 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전 자기계 시스템(MEMS) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이부(미도시)는 건강 관련 정보 및 치매 예측 장치(10)의 분석 결과를 출력할 수 있다. 디스플레이부(미도시)는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스처, 근점 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다. According to another embodiment of the present application, the display unit (not shown) is, for example, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, an organic light emitting diode (OLED) display, or a micro electric field system (MEMS). It may include a display. The display unit (not shown) may output health-related information and an analysis result of the
본원의 일 실시예에 따르면, 치매 예측 장치(10)는 통신부(20)를 통해 제공받은 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병을 예측할 수 있다. 치매 예측 장치(10)는 수집된 상태 데이터를 관리하고 기계학습 또는 딥러닝을 활용하여 수집된 상태 데이터를 분석할 수 있다. 또한, 치매 예측 장치(10)는 상태 데이터를 기반으로 치매와 연관성이 있는 특징 변수를 도출할 수 있다. 또한, 치매 예측 장치(10)는 도출된 특정 변수와의 치매 발병 가능성의 연관 관계에 기반하여 사용자의 치매 발병을 예측할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, the
치매 예측 장치(10)의 보다 자세한 설명은 이하 도 2를 참조하여 설명하고자 한다. A more detailed description of the
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 치매 예측 장치의 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of an apparatus for predicting dementia according to an embodiment of the present application.
도 2를 참조하면, 치매 예측 장치(10)는 전처리부(11), 특징 변수 추출부(12), 주성분 분석부(13), 예측부(14) 및 성능 평가부(15)를 포함할 수 있다. 2, the
본원의 일 실시예에 따르면, 전처리부(11)는 획득된 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행할 수 있다. 상태 데이터는, 사용자 단말(31)로부터 수집된 생활 데이터, 웨어러블 단말(32)로부터 획득된 생체 신호 데이터 및 센서부(33)로부터 획득된 사용자의 행동 데이터를 포함할 수 있다. 전처리부(11)는 획득된 상태 데이터 중 치매 예측에 필요한 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행할 수 있다. 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 획득된 상태 데이터는 다양한 형태의 시계열 데이터일 수 있다. 전처리부(11)는 시계열 형태의 상태 데이터를 N개의 반복 주기(Cycle) 형태로 전처리할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 인공지능 기반의 학습 모델에 적용할 수 있도록 데이터 전처리 알고리즘을 적용하여 전처리를 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 획득된 상태 데이터를 정규화하는 전처리를 수행할 수 있다. 전처리부(11)는 획득된 상태 데이터의 변수 값들을 일정 기준으로 통일시키는 데이터 정규화를 수행할 수 있다. 전처리부(11)는 획득된 상태 데이터가 가지고 있는 오차를 효과적으로 줄이기 위해, 데이터에서 일정하지 않는 부분, 즉 일정하지 않은 변수 값을 포함하는 데이터를 전처리 알고리즘(예를 들어, MIN/MAX) 방법으로 정규화할 수 있다. 전처리부(11)는 MIN/MAX방법을 통한 정규화로 하여금 수집된 상태 데이터의 변수 값을 최소값 0 내지 최대값 1 사이의 범위 내에서 어느 하나의 값으로 변환시킬 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the
또한, 전처리부(11)는 결측치 처리 및 필터링의 전처리를 중복 또는 다중으로 처리하기 위한 전처리를 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 상태 데이터의 활용 용도에 기반하여 전처리 과정을 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 상태 데이터가 수치형 데이터인 경우 결측치를 최대값, 최빈값, 최소값, 중간값, 평균값, 0, 삭제 중 적어도 어느 하나로 치환하는 전처리를 수행할 수 있다. 결측치는, 누락된 값, 비어있는 값, 측정 오류로 인해 값이 없는 것을 의미할 수 있다In addition, the
다른 일예로, 전처리부(11)는 획득된 상태 데이터가 이미지 데이터일 경우, 특정 형식(예를 들어, JPEG 형식)으로 데이터 변환을 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 이미지 획득 과정에서 초점 이탈, 인공물, 음역 등 품질이 낮거나 낮은 해상도의 이미지가 획득되는 경우, 해당 이미지를 배제할 수 있다. 예시적으로 전처리부(11)는 5단계의 전처리 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 전처리부(11)는 자르기(crop) 단계를 수행할 수 있다. 자르기(crop) 단계는 획득된 이미지에서 사용자를 중심으로 하여 가장자리의 불필요한 부분(예를 들어, 배경)을 잘라낼 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 인공지능 기반의 학습 모델에 적용 가능한 사이즈로 이미지를 자르는 전처리를 수행할 수 있다. As another example, when the acquired state data is image data, the
다음으로, 전처리부(11)는 평행 이동(shift) 단계를 수행할 수 있다. 전처리부(11)는 획득된 이미지를 상하좌우 방향으로 평행 이동시킬 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 뒤집기(flipping) 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 전처리부(11)는 수직으로 획득된 이미지를 뒤집는 전처리를 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 획득된 이미지를 상하방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 뒤집고 이후 좌우방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 뒤집는 전처리를 수행할 수 있다. Next, the
또한, 전처리부(11)는 색상 조정(color adjustment)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 색상 조정 단계에서 전처리부(11)는 전체 데이터 세트의 평균 RGB 값으로 평균 감산 방법을 사용하여 추출된 색상을 기반으로 이미지의 색상 조정을 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 확대/축소(resizing) 단계를 더 수행할 수 있다. 확대/축소(resizing) 단계는 획득된 이미지를 미리 설정된 사이즈로 확대 및 축소하는 단계일 수 있다. 또한, 전처리부(11)는 획득된 이미지 데이터의 데이터 수를 증가시키기 위한 이미지 데이터 증폭 전처리를 수행할 수 있다. In addition, the
일예로, 합성곱신경망을 포함하는 딥러닝 알고리즘을 이용하는 경우, 데이터의 양이 많을수록 좋은 성능을 달성하는 데 유리하지만, 수집된 이미지 데이터의 양이 적은 경우 합성곱 신경망을 활용하여 학습을 수행하기엔 매우 부족할 수 있다. 한편, 전처리부(11)는 획득된 이미지 데이터의 회전, 뒤집기, 자르기, 소음 섞기 중 적어도 하나의 방법을 적용하여 데이터 증폭 (augmentation)과정을 수행할 수 있다. As an example, in the case of using a deep learning algorithm including a convolutional neural network, it is advantageous to achieve good performance as the amount of data increases, but when the amount of collected image data is small, it is very difficult to perform learning using a convolutional neural network. It can be insufficient. Meanwhile, the
본원의 일 실시예에 따르면, 특징 변수 추출부(12)는 전처리된 상태 데이터로부터 특징 변수를 추출할 수 있다. 일예로, 특징 변수는, 수면시간 및 주기, 화장실 방문 시간 및 주기, 실내 장소별 머문 시간 및 주기, 외출 시간 및 주기, 식사 시간 및 주기, 생체신호 데이터, 휴대폰 사용, 등등의 변수들에서 얻을 수 있는 통계적 수치, 즉, 평균, 표준편차, 중간값 등을 포함할 수 있다. 특징 변수 추출부(12)는 전처리된 상태 데이터 즉, 시계열 데이터를 특징 변수로 변환하기 위한 1차 특징값을 획득할 수 있다. 또한, 특징 변수 추출부(12)는 전처리된 상태 데이터를 특징 추출 알고리즘에 적용하여 특징 변수를 추출할 수 있다. 이때 특징 변수 추출부(12)로부터 추출된 특징값을 제1특징값일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the feature
시계열 데이터는, 동적(dynamic)인 성질을 가지므로 정적(static)인 영상과는 다른 방식의 특징 추출 알고리즘이 필요하다. 시계열 신호에서는 주로 퓨리에 변환을 이용하여 단위 시간당 물결(wave)이 몇 번 발생하는지를 나타내는 주파수(frequency)와 물결의 높이를 나타내는 진폭(amplitude)으로 나타낸다. 시계열에서는 특징을 추출하기 위해 보통 신호를 프레임(frame)단위로 나눈다. 한 프레임이 가지는 점이 개수를 k라고 하자. 경계가 되는 지점에 임의성이 발생할 수 있으므로 어느 정도 겹침을 허용하는 것이 일반적이다. 나눠진 프레임에 각각에서 특징 벡터를 추출하면 된다. 결국, 하나의 특징 벡터를 얻는 것이 아니라 특징 벡터의 열을 얻게 된다. 즉, 각 프레임에서 퓨리에 변환을 한 뒤 d 개의 파워스펙트럼을 선택하여 특징으로 사용한다. 시계열 신호에서 특징을 추출하는 것은 퓨리에 특징보다 분별력이 우수한 캡스트럼(cepstrum) 특징도 있다. Since time series data has a dynamic property, a feature extraction algorithm different from that of a static image is required. In time series signals, a Fourier transform is mainly used to represent a frequency indicating how many times a wave occurs per unit time and an amplitude indicating the height of the wave. In time series, signals are usually divided into frames to extract features. Let k be the number of points in one frame. Since randomness can occur at the boundary point, it is common to allow some overlap. Feature vectors can be extracted from each divided frame. In the end, not one feature vector is obtained, but a row of feature vectors is obtained. That is, after Fourier transform is performed in each frame, d power spectra are selected and used as features. Extracting features from a time series signal also has a cepstrum feature that is superior to Fourier features.
일예로, 특징(특질) 변수는 시계열 형태의 측정 데이터의 평균(AVERAGE), 표준편차(STANDARD DEVIATION), 변이계수(COEFFICIENT OF VARIATION), 실효값(ROOT MEAN SQURE), 마루(CREST), SRA(SQURE ROOT OF AMPLITUDE), 한계요인(MARGINAL FACTOR), 파고값(PEAK TO PEAK VALUE), 영향력 지수(IMPACT FACTOR), 첨도(KURTOSIS VALUE), 편포도(SKEWNESS VALUE) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, characteristic (characteristic) variables are average (AVERAGE), standard deviation (STANDARD DEVIATION), COEFFICIENT OF VARIATION, ROOT MEAN SQURE, CREST, SRA ( SQURE ROOT OF AMPLITUDE), MARGINAL FACTOR, PEAK TO PEAK VALUE, IMPACT FACTOR, KURTOSIS VALUE, SKEWNESS VALUE, but may include at least one of , But is not limited thereto.
본원의 일 실시예에 따르면, 주성분 분석부(13)는 추출된 특징 변수로부터 치매 발명 예측에 필요한 주성분 변수를 획득할 수 있다. 일예로, 주성분 분석부(13)는 앞서 언급된 복수의 특징 변수들로 생성된 여러 데이터들이 모여 하나의 분포를 이룰 때 이 분포의 주 성분을 분석할 수 있다. 여기서 주성분이라 함은 그 방향으로 데이터들의 분산이 가장 큰 방향벡터를 의미한다. 이 주성분 변수는 주어진 데이터의 수만큼 새로 생성된다. 달리 말해, 주성분 분석부(13)는 추출된 특징 변수 예를 들어, 수면시간 및 주기, 화장실 방문 시간 및 주기, 실내 장소별 머문 시간 및 주기, 외출 시간 및 주기, 식사 시간 및 주기, 생체신호 데이터, 휴대폰 사용, 등등의 변수들에서 얻을 수 있는 통계적 수치, 즉, 평균, 표준편차, 중간값에 해당하는 데이터들이 모여 하나의 분포를 이룰 때 이 분포의 주 성분을 분석하여 주성분 변수를 획득할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, the principal
또한, 주성분 분석부(13)는 전처리 알고리즘을 통해 획득한 변수를 보다 효율적으로 사용하기 위해서 주성분 분석을 적용하여 높은 연관성을 지닌 주성분 변수로 변환하고 차원을 줄여 최적화된 2차 특징값을 얻고 이를 치매 예측 모델의 입력 변수로 변환할 수 있다. 주성분 분석부(13)는 특징 변수 추출부(12)에서 추출된 1 특징값을 주성분 분석하여 치매 발명 예측에 필요한 주성분 변수를 획득할 수 있다. In addition, the principal
일예로, 주성분 분석(PCA)은 변수들이 통계적으로 상관관계가 없도록 데이터 셋을 회전시키는 기술이다. 회전한 뒤에 데이터를 설명하는 데 얼마나 중요하나에 따라 종종 새로운 특성 중 일부만 선택한다. 이 새로운 특성을 주성분(각 주성분은 기존 데이터의 변수 모두의 영향을 받는다.)이라 하며 일부만 택하였을 경우 차원이 줄어들기에 차원 축소의 용도로 사용하기도 한다.For example, principal component analysis (PCA) is a technique that rotates a data set so that variables are not statistically correlated. After rotation, depending on how important it is to describe the data, it often selects only some of the new features. This new characteristic is called a principal component (each principal component is affected by all variables of the existing data), and if only a part is selected, the dimension is reduced, so it is sometimes used for dimension reduction.
본원의 일 실시예에 따르면, 예측부(14)는 주성분 분석부(13)에서 획득한 주성분 분석을 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병을 예측할 수 있다. 예측부(14)는 주성분 분석부(13)에서 주성분 변수로 변환하여 차원을 줄여 최적화된 상태인 주성분 변수를 치매 예측 모델에 입력하여 치매 발병률을 예측할 수 있다. 일예로, 예측부(14)는 주성분 분석부(13)에서 획득한 주성분 변수를 분류 알고리즘 기반으로 구축된 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병률을 예측할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, the
다른 일예로, 치매 예측 모델은 머신러닝부(미도시)에 의해 구축될 수 있다. 머신러닝부(미도시) 전처리 과정을 거치 복수의 상태 데이터 세트를 입력으로 하고 치매 발병률 예측에 관한 항목을 출력으로 하는 학습을 통해 치매 예측 모델을 구축할 수 있다. 치매 예측 모델은 일예로, 치매 예측 모델은 기계학습(머신러닝) 및 딥러닝 기반으로 구축된 학습 모델일 수 있다. 또한, 치매 예측 모듈은, 회귀모델, 분류모델, 군집모델 및 딥러닝모델 중 적어도 어느 하나에 기반하여 구축된 학습 모델(모듈)일 수 있다. As another example, the dementia prediction model may be built by a machine learning unit (not shown). A machine learning unit (not shown) can construct a model for predicting dementia through learning that receives a plurality of state data sets as inputs through a preprocessing process and outputs items related to predicting the incidence of dementia. The dementia prediction model may be an example, and the dementia prediction model may be a learning model built based on machine learning (machine learning) and deep learning. In addition, the dementia prediction module may be a learning model (module) built based on at least one of a regression model, a classification model, a cluster model, and a deep learning model.
또 다른 일예로, 치매 예측 모델 모델은 회기 알고리즘, 분류 알고리즘, 군집 알고리즘, 딥러닝 알고리즘에 기반하여 생성될 수 있다. 비지도 학습이란 학습용 데이터를 구축하는 것이 아니라 데이터 자체를 분석하거나 군집하면서 학습하는 알고리즘을 의미한다. 머신러닝부(미도시)는 군집 알고리즘에 기초하여 분석 패턴을 군집하여 산출할 수 있고, 분석 패턴 각각의 군집간 분리도에 기초하여 새로운 분석 패턴을 검출할 수 있다. 예시적으로, 비지도 학습을 위한 군집 알고리즘에는 로지스틱 회귀 알고리즘, 랜덤 포레스트 알고리즘, SVM(Support Vector Machine)알고리즘, 의사결정 알고리즘 및 군집 알고리즘이 이용될 수 있다.As another example, the dementia prediction model model may be generated based on a regression algorithm, a classification algorithm, a cluster algorithm, and a deep learning algorithm. Unsupervised learning refers to an algorithm that learns while analyzing or clustering the data itself, rather than building data for learning. The machine learning unit (not shown) may cluster and calculate the analysis patterns based on the clustering algorithm, and detect a new analysis pattern based on the degree of separation between the clusters of each analysis pattern. For example, as a clustering algorithm for unsupervised learning, a logistic regression algorithm, a random forest algorithm, a support vector machine (SVM) algorithm, a decision making algorithm, and a clustering algorithm may be used.
또한, 머신러닝부(미도시)는 상술한 알고리즘 외에도 Extra Tree알고리즘, XG Boost알고리즘 및 Deep Learning 알고리즘, K-means 클러스터링 알고리즘, SOM(Self-Organizing-Maps) 알고리즘 EM & Canopy 알고리즘과 같은 군집 알고리즘을 통해 비지도 학습을 수행할 수 있다. Random Forest알고리즘은 수많은 Decision Tree들이 Forest를 구성하여 각각의 예측결과를 하나의 결과변수로 평균화하는 알고리즘이고, SVM알고리즘은 데이터의 분포공간에서 가장 큰 폭의 경계를 구분하여 데이터가 속하는 분류를 판단하는 비확률적 알고리즘이다. Extra Tree알고리즘은 Random forest와 비슷하나 속도가 Random forest에 비해 빠른 알고리즘이며, XGBoost알고리즘은 Random Forest의 Tree는 독립적이라면 XGBoost의 Tree의 결 과를 다음 트리에 적용하는 boost방식의 알고리즘이다. Deep Learning알고리즘은 다층구조의 Neural Network을 기반으로 변수의 패턴이 결과에 미치는 영향을 가중치로 조절하며 학습하는 알고리즘이다. 또한, K-means 클러스터링 알고리즘은 전통적인 분류기법으로 대상집단을 거리의 평균값(유사도)을 기준으로 K개의 군집으로 반복 세분화하는 기법이고, SOM알고리즘은 인공신경망을 기반으로 훈련집합의 입력 패턴을 가중치로 학습하여 군집화하는 기법이다. 또한 EM & Canopy 알고리즘은 주어진 초기값으로 가능성이 최대인 것부터 반복 과정을 통해 파라미터 값을 갱신하여 군집화하는 기법을 의미한다.In addition, the machine learning unit (not shown) uses clustering algorithms such as Extra Tree algorithm, XG Boost algorithm and Deep Learning algorithm, K-means clustering algorithm, SOM (Self-Organizing-Maps) algorithm, EM & Canopy algorithm, in addition to the above-described algorithm. Through this, unsupervised learning can be performed. The Random Forest algorithm is an algorithm that averages each prediction result into one outcome variable by composing a forest of numerous Decision Trees, and the SVM algorithm determines the classification to which the data belongs by separating the boundary of the largest width in the distribution space of the data. It is a non-probabilistic algorithm. The Extra Tree algorithm is similar to the Random Forest, but the speed is faster than the Random Forest, and the XGBoost algorithm is a boost method that applies the result of the Tree of XGBoost to the next tree if the Tree of the Random Forest is independent. Deep Learning Algorithm is an algorithm that learns by controlling the effect of the pattern of variables on the result based on a multi-layered Neural Network with weights. In addition, the K-means clustering algorithm is a traditional classification technique that repetitively subdivides the target group into K clusters based on the average value (similarity) of the distance, and the SOM algorithm uses the input pattern of the training set as a weight. It is a technique of learning and clustering. In addition, the EM & Canopy algorithm refers to a method of clustering by updating parameter values through an iterative process starting from the one with the maximum possibility with a given initial value.
본원의 일 실시예에 따르면, 성능 평가부(15)는 의학적 진단 결과 및 치매 예측 모델의 예측 결과를 기반으로 치매 예측 모델의 성능을 평가할 수 있다. 일예로, 의학적 진단 결과는 Ground Truth 값일 수 있다. Ground Truth 값은 실측 자료로서, 현장에서 수행되는 다양한 형태의 측정과 관측을 통하여 획득되는 자료로서, 작업을 확인할 수 있는 검증 자료를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 의학적 진단 결과는, 의사가 실제 진료한 환자들의 진단 데이터를 의미할 수 있다. 의학적 진단 결과는, 사용자의 유전적 요소, 환경적 요소, 생체 요소, 등을 정보를 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the
또한, 성능 평가부(15)는 평가 결과를 기반으로 최적화된 치매 예측 모델을 얻을 수 있게 기계 학습 파라미터를 조정할 수 있다. 일예로, 성능 평가부(15)는 알고리즘별(학습모델별)로 하이퍼 파라미터를 적용하여 치매 예측 모델 성능을 높일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 각 층의 뉴런 수, 배치 크기, 매개변수 갱신 시의 학습률, 가중치 감소 등 치매 예측 모델의 성능을 좌우하는 값이다. 성능 평가부(15)는 하이퍼 파라미터의 최적화를 위해, 하이퍼 파라미터 값의 범위를 설정할 수 있다. 또한, 성능 평가부(15)는 설정된 범위에서 하이퍼 파라미터의 값을 무작위로 추출할 수 있다. (단계 1) 또한, 성능 평가부(15)는 앞서 샘플링 한 하이퍼 파라미터 값을 사용하여 모델의 학습을 수행한 후 검증 데이터로 정확도를 평가할 수 있다. (단계 2) 검증 데이터는 하이퍼 파라미터의 적절성을 평가하기 위한 데이터일 수 있다. 성능 평가부(15)는 앞서 설명된 단계 1 및 단계 2를 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 정확도를 판단하고 하이퍼 파라미터의 범위를 재설정할 수 있다. 성능 평가부(15)는 하이퍼 파라미터의 범위를 좁히는 방향으로 재설정할 수 있다. 성능 평가부(15)는 좁혀진 범위에서 하이퍼 파라미터의 값을 선택할 수 있다. 앞서 설명된 하이퍼 파라미터를 적용하여 치매 예측 모델의 성능을 높이는 실시예는 일 실시예 일뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 보다 다양한 실시예가 적용될 수 있다. In addition, the
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 치매 예측 장치의 치매 예측 변수 분석 모델을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram illustrating a model for analyzing predictive variables of dementia of a device for predicting dementia according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
예시적으로 도 3을 참조하면, 치매 예측 장치(10)는 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 시계열 데이터 형태의 상태 데이터를 획득할 수 있다. 치매 예측 장치(10)는 수집된 상태 데이터를 분석하기 위해서 데이터 전처리 알고리즘을 적용하여 시계열 데이터를 특징 변수로 변환하기 위한 1차 특징값을 획득할 수 있다. 또한, 치매 예측 장치(10)는 전처리 알고리즘을 통해 획득한 변수를 보다 효율적으로 사용하기 위해서 주성분 분석을 적용하여 높은 연관성을 지닌 주성분 변수로 변환하고 차원을 줄여 최적화된 2차 특징값을 획득할 수 있다. 또한, 치매 예측 장치(10)는 2차 특징값을 분류(Classification) 알고리즘의 입력 변수로 변환할 수 있다. 치매 예측 장치(10)는 치매 예측 모델을 이용하여 사용자의 치매 발병률을 예측하고 분류할 수 있다. 또한, 치매 예측 장치(10)는 의학적 진단으로 얻어진 Ground Truth 값과 비교하여 치매 예측 모델(학습 모델)의 성능을 평가하고, 평가 결과를 통해 최적화 된 모델을 얻을 수 있게 기계 학습 파라미터 조정할 수 있다. For example, referring to FIG. 3, the device for predicting
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 시스템의 제1센서를 이용한 특징 값 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a process of obtaining a feature value using a first sensor of a system for predicting onset of dementia according to an embodiment of the present application.
예시적으로, 도 4를 참조하면, 치매 발병 예측 시스템(1)은 고정형 모션 센서를 이용하여 특징값을 획득할 수 있다. 일예로, 고정형 모션 센서는 화장실 주변, 화장실 안, 화장실 밖 등 복수개 구비될 수 있다. 치매 발명 예측 시스템(1)은 초기단계, 사용자가 화장실 가기 전 초기상태인 경우, 화장실 주변(0), 화장실(0)로 데이터를 분석할 수 있다. 또한, 치매 발명 예측 시스템(1)은 화장실 주변 모션 센서가 사용자를 인식하면 '화장실 주변' 상태로 상태를 변환할 수 있다. 치매 발명 예측 시스템(1)은 현 상태에서 화장실 주변 센서와 화장실 센서가 동시에 꺼지면 초기단계로 회귀할 수 있다. 또한, 치매 발명 예측 시스템(1)은 화장실 주변에서 화장실 내부 모션 센서가 사용자를 인식하면 화장실 안으로 상태를 변경할 수 있다. 또한, 치매 발명 예측 시스템(1)은 화장실 안에서 일정 시간이 지난 후 화장실 주변 센서가 사용자를 인식하고 화장실 내부 센서가 사용자가 없음을 인식하면 화장실 밖으로 상태를 변환할 수 있다. 참고로, 치매 발명 예측 시스템(1)은 화장실 주변에 구비된 복수개의 센서로부터 획득된 상태 데이터를 분석하여 사용자의 위치를 예측할 수 있다. For example, referring to FIG. 4, the dementia
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Hereinafter, based on the details described above, the operation flow of the present application will be briefly described.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 방법에 대한 동작 흐름도이고, 도6은 본원의 일 실시예에 따른 치매 발병 예측 방법의 일 실시예에 대한 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart of a method for predicting the onset of dementia according to an exemplary embodiment of the present application, and FIG. 6 is a flowchart illustrating an exemplary method for predicting an onset of dementia according to an exemplary embodiment of the present application.
도 5 및 도 6에 도시된 치매 발병 예측 방법은 앞서 설명된 치매 발병 예측 시스템(1)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 치매 발병 예측 시스템(1)에 대하여 설명된 내용은 치매 발병 예측 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The method for predicting the onset of dementia illustrated in FIGS. 5 and 6 may be performed by the
예시적으로 도 5를 참조하면, 단계 S510에서, 복수의 모니터링 수집 장치(30)가 사용자의 생활 데이터, 생체 신호 데이터 및 행동 데이터를 포함하는 사용자의 상태 데이터를 수집할 수 있다. For example, referring to FIG. 5, in step S510, the plurality of monitoring and
단계 S520에서, 치매 발병 예측 시스템(1)은 복수의 모니터링 수집 장치(30)로부터 수집된 상태 데이터를 네트워크를 통해 획득할 수 있다. In step S520, the dementia
단계 S530에서, 치매 발병 예측 시스템(1)은 수집된 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병을 예측할 수 있다. In step S530, the dementia
예시적으로 도 6을 참조하면, 단계 S531에서, 치매 발병 예측 시스템(1)은 획득된 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행할 수 있다. For example, referring to FIG. 6, in step S531, the dementia
단계 S532에서, 치매 발병 예측 시스템(1)은 전처리된 상태 데이터로부터 특징 변수를 추출할 수 있다. In step S532, the dementia
단계 S533에서, 치매 발병 예측 시스템(1)은 추출된 특징 변수로부터 치매 발명 예측에 필요한 주성분 변수를 획득할 수 있다. In step S533, the dementia
단계 S534에서, 치매 발병 예측 시스템(1)은 주성분 변수를 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병을 예측할 수 있다. In step S534, the dementia
상술한 설명에서, 단계 S510 내지 S530 및 S531 내지 S534는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S510 to S530 and S531 to S534 may be further divided into additional steps or may be combined into fewer steps, according to an embodiment of the present disclosure. In addition, some steps may be omitted as necessary, and the order between steps may be changed.
본원의 일 실시 예에 따른 치매 발병 예측 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method for predicting the onset of dementia according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.
또한, 전술한 치매 발병 예측 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the above-described method for predicting the onset of dementia may also be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will be able to understand that it is possible to easily transform it into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present application.
1: 치매 발병 예측 시스템
10: 치매 예측 장치
20: 통신부
30: 복수의 모니터링 수집 장치
31: 사용자 단말
32: 웨어러블 단말
33: 센서부1: Dementia onset prediction system
10: dementia prediction device
20: communication department
30: multiple monitoring collection devices
31: user terminal
32: wearable terminal
33: sensor unit
Claims (9)
사용자의 생활 데이터, 생체 신호 데이터 및 행동 데이터를 포함하는 사용자의 상태 데이터를 수집하는 복수의 모니터링 수집 장치;
상기 복수의 모니터링 수집 장치로부터 수집된 상기 상태 데이터를 네트워크를 통해 획득하는 통신부; 및
상기 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병을 예측하는 치매 예측 장치,
를 포함하되,
상기 치매 예측 장치는,
상기 상태 데이터를 기반으로 치매와 연관성이 있는 특징 변수를 도출하고, 도출된 상기 특징 변수와의 치매 발병 가능성의 연관 관계에 기반하여 상기 사용자의 치매 발병을 예측하고,
획득된 상기 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행하는 전처리부;
전처리된 상기 상태 데이터로부터 특징 변수를 추출하는 특징 변수 추출부;
추출된 상기 특징 변수로부터 치매 발병 예측에 필요한 주성분 변수를 획득하는 주성분 분석부;
상기 주성분 분석부에서 획득한 상기 주성분 변수를 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병을 예측하는 예측부; 및
의학적 진단 결과 및 상기 치매 예측 모델의 예측 결과를 기반으로 상기 치매 예측 모델의 성능을 평가하는 성능 평가부,
를 포함하되,
상기 성능 평가부는,
상기 치매 예측 모델의 성능 평가 결과를 기반으로 상기 치매 예측 모델의 하이퍼 파라미터의 범위를 재설정하는 것인, 치매 발병 예측 시스템. In the dementia incidence prediction system,
A plurality of monitoring collection devices for collecting user's state data including user's life data, biometric signal data, and behavior data;
A communication unit that obtains the status data collected from the plurality of monitoring collection devices through a network; And
A dementia prediction device for predicting the onset of dementia of a user by applying the state data to an artificial intelligence-based learning model,
Including,
The device for predicting dementia,
Deriving a characteristic variable related to dementia based on the state data, predicting the onset of dementia of the user based on the relation between the derived characteristic variable and the likelihood of dementia,
A preprocessor for performing preprocessing by applying the obtained state data to a preprocessing algorithm;
A feature variable extraction unit for extracting a feature variable from the preprocessed state data;
A principal component analysis unit that obtains a principal component variable necessary for predicting the onset of dementia from the extracted characteristic variables;
A prediction unit that predicts the onset of dementia by applying the principal component variable obtained by the principal component analysis unit to a dementia prediction model; And
A performance evaluation unit that evaluates the performance of the dementia prediction model based on the medical diagnosis result and the prediction result of the dementia prediction model,
Including,
The performance evaluation unit,
The dementia onset prediction system to reset the range of the hyper parameter of the dementia prediction model based on the performance evaluation result of the dementia prediction model.
상기 통신부는,
상기 복수의 모니터링 수집 장치 중 제1모니터링 수집 장치와 네트워크를 통해 통신하는 제1통신부; 및
상기 복수의 모니터링 수집 장치 중 제2모니터링 수집 장치와 네트워크를 통해 통신하는 제2통신부,
를 포함하되,
상기 제1통신부는, 미리 설정된 시간에 대응하여 상기 제1모니터링 수집 장치로부터 획득된 데이터를 저장한 후 상기 치매 예측 장치로 송신하고,
상기 제2통신부는, 미리 설정된 시간에 대응하여 상기 제2모니터링 수집 장치로부터 수집된 데이터를 획득하는 것인, 치매 발병 예측 시스템.The method of claim 1,
The communication unit,
A first communication unit communicating with a first monitoring collection device among the plurality of monitoring collection devices through a network; And
A second communication unit that communicates with a second monitoring collection device among the plurality of monitoring collection devices through a network,
Including,
The first communication unit stores data obtained from the first monitoring and collection device according to a preset time and then transmits the data to the dementia prediction device,
The second communication unit is to obtain the data collected from the second monitoring collection device in response to a preset time, dementia outbreak prediction system.
상기 복수의 모니터링 수집 장치는,
상기 사용자의 생활 데이터를 수집하는 사용자 단말;
사용자의 신체 일부에 착용되어 상기 생체 신호 데이터를 획득하는 웨어러블 단말; 및
사용자가 위치하는 영역의 실내 및 실외에 구비된 센서로부터 사용자의 행동 데이터를 수집하는 센서부,
를 포함하는 것인, 치매 발병 예측 시스템. The method of claim 1,
The plurality of monitoring collection devices,
A user terminal collecting life data of the user;
A wearable terminal worn on a part of the user's body to obtain the biosignal data; And
A sensor unit that collects user behavior data from sensors provided indoors and outdoors in the area where the user is located,
That includes, dementia incidence prediction system.
상기 통신부는,
상기 복수의 모니터링 수집 장치로부터 획득된 상기 상태 데이터를 저장하는 저장부를 포함하되,
상기 통신부는 미리 설정된 시간 동안 상기 상태 데이터를 상기 저장부에 저장한 후 상기 치매 예측 장치로 송신하는 것인, 치매 발병 예측 시스템.The method of claim 5,
The communication unit,
Including a storage unit for storing the state data obtained from the plurality of monitoring collection device,
The communication unit stores the state data for a predetermined time in the storage unit and then transmits the data to the dementia prediction device.
복수의 모니터링 수집 장치가 사용자의 생활 데이터, 생체 신호 데이터 및 행동 데이터를 포함하는 사용자의 상태 데이터를 수집하는 단계;
상기 복수의 모니터링 수집 장치로부터 수집된 상기 상태 데이터를 네트워크를 통해 획득하는 단계; 및
상기 상태 데이터를 인공지능 기반의 학습 모델에 적용하여 사용자의 치매 발병을 예측하는 단계,
를 포함하되,
상기 치매 발병을 예측하는 단계는,
상기 상태 데이터를 기반으로 치매와 연관성이 있는 특징 변수를 도출하고, 도출된 상기 특징 변수와의 치매 발병 가능성의 연관 관계에 기반하여 상기 사용자의 치매 발병을 예측하고,
획득된 상기 상태 데이터를 전처리 알고리즘에 적용하여 전처리를 수행하는 단계;
전처리된 상기 상태 데이터로부터 특징 변수를 추출하는 단계;
추출된 상기 특징 변수로부터 치매 발병 예측에 필요한 주성분 변수를 획득하는 단계;
상기 주성분 변수를 치매 예측 모델에 적용하여 치매 발병을 예측하는 단계; 및
의학적 진단 결과 및 상기 치매 예측 모델의 예측 결과를 기반으로 상기 치매 예측 모델의 성능을 평가하는 단계;
를 포함하되,
상기 치매 예측 모델의 성능을 평가하는 단계는,
상기 치매 예측 모델의 성능 평가 결과를 기반으로 상기 치매 예측 모델의 하이퍼 파라미터의 범위를 재설정하는 것인, 치매 발병 예측 방법.In the dementia onset prediction method in which each step is performed by a computer-implemented dementia onset prediction system,
Collecting, by a plurality of monitoring collection devices, user's state data including user's life data, biometric signal data, and behavior data;
Obtaining the status data collected from the plurality of monitoring collection devices through a network; And
Predicting a user's onset of dementia by applying the state data to an artificial intelligence-based learning model,
Including,
Predicting the onset of dementia,
Deriving a characteristic variable related to dementia based on the state data, predicting the onset of dementia of the user based on the relation between the derived characteristic variable and the likelihood of dementia,
Performing preprocessing by applying the obtained state data to a preprocessing algorithm;
Extracting a feature variable from the preprocessed state data;
Obtaining a principal component variable necessary for predicting the onset of dementia from the extracted feature variables;
Predicting the onset of dementia by applying the principal component variable to a dementia prediction model; And
Evaluating the performance of the dementia prediction model based on the medical diagnosis result and the prediction result of the dementia prediction model;
Including,
Evaluating the performance of the dementia prediction model,
Dementia incidence prediction method to reset the range of the hyper parameter of the dementia prediction model based on the performance evaluation result of the dementia prediction model.
A computer-readable recording medium storing a program for executing the method of claim 7 on a computer.
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KR1020200043366A KR102154763B1 (en) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | System and method for predicting the development of dementia using smart devices |
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