[3월 4주차] 4차 산업혁명 훑어보기(2)

 

지난 주에 이어 <4차 산업혁명 기초기술 현장적용 가이드> 교육 중 4-8차시에 해당하는 내용을 정리해보려 한다. 빅데이터와 인공지능에 대한 내용이 주를 이루고 있다 ! 교육을 통해 개념을 확실히 다지는 것 같아 도움이 된다 :) 물론 꾸준히 포스팅을 통해 공부를 해오고 있었기에 이해도 더 쉽고 어렵지 않았던 것도 있었다.

 

[4] 사물인터넷과 빅데이터

 

사물인터넷
개념 최초 제안자는 1999년 케빈 애쉬톤(Kevin Ashton)으로,
그는 센서에 관심이 많았고, 또 컴퓨팅 기능이 없는 사물에 컴퓨터 기능을 탑재하는 것에 관심이 많았다고 한다.
그래서 두 단어를 연결시켜 ‘사물 인터넷’이라는 말을 만들었다고 한다.

 

 

✔ 사물인터넷 정의
- 좁은 의미: 사물들이 단순히 인터넷을 통해 서로 연결되는 것
- 넓은 의미: 사물이나 디바이스가 인터넷에 단순 연결되는 것에 가치를 추가하여 그 가치를 사용자에게 제공하는 기술

 

✔ 실세계와 가상세계에 존재하는 사람, 사물, 공간, 데이터, 프로세스 등 모든 것들이 인터넷으로 연결되어 상호 소통하고 작용하며, 정보가 생성·수집·공유·활용되는 초연결 인터넷을 뜻하는 미래 인터넷 기술

 

사물인터넷 사례
- 상황을 인지한 알람: 기차가 연착된 것을 미리 알고 평소보다 늦게 울리는 알람 시계
- 도난방지 알람: 지갑이 주인과 떨어져 있는 것을 알고 지갑 주인에게 위치를 알려주는 기능 (RFID 활용)
- 날씨 인지 우산: 비 오는 날씨를 인지한 우산이 불빛 깜빡임
- 상황 인지 보안: 특정 위치에서만 특정한 서비스를 이용할 수 있음
- 약 먹을 시간 알림: 약을 제시간에 먹지 않으면 의사에게 통보
- 교통정보시스템, 위치확인시스템, 건강관리시스템 등

 

사물인터넷 활성화 요소
소형화 / 저전력화 / 표준화 / 저가격화

 

사물 통신에서 만물 인터넷으로 – Internet of Everything

 

M2M, IoT, IoE의 포괄적 개념

 

 

빅데이터

데이터의 생성 양·주기·형식 등이 기존 데이터에 비해 너무 크기 때문에, 종래의 방법으로는 수집·저장·검색·분석이 어려운 방대한 데이터를 말함

 

 

 

 

[5] 빅데이터

 

빅데이터의 출현 배경

 

1) 데이터의 증가

• PC와 인터넷 보급
• 모바일 기기 / 스마트폰의 이용
• 영상정보 (교통, 방범CCTV)
• 공공데이터 개방

2) 처리기술의 발전

• 기술: 대량 데이터 저장/전송 분산 병렬 처리
• 자동 패턴 발견, 예측, 의미 추출
• 디지털 ➡ 연결 ➡ 데이터

빅데이터의 "V"

Volume, Velocity, Variety

 

 

3V: 규모, 속도 다양성
4V: 3V + 정확성
5V: 4V + 가치

 

빅데이터 분석 분류

 

1) 비즈니스 관점의 분석

• 현재의 현상과 결과에 대한 비교
• 현재의 품질과 목표 실적에 대한 차이

2) 고급 분석

• 대용량 데이터로부터 숨겨진 패턴을 발견하고 상황을 예측
• 비구조화된 복잡한 형태의 데이터간의 상관관계 분석
• 데이터의 패턴 식별
• 미래의 품질 수준 예측

빅데이터 분석 과정

1. 데이터 수집: 내부정보 수집, 외부데이터 수집
2. 데이터 저장/관리: 유효데이터 식별, 외부데이터 수집
3. 데이터 분석: 키워드 추출, 키워드 통계, 데이터 군집, 데이터 분류, 문장 구조 해석, 감성패턴 식별 및 분석
4. 분석 결과 활용: 트랜스 리포트 서비스, 평판 분석 서비스, 통계 차트 서비스, 외부 API 서비스

데이터 분석 방법

1. 텍스트 마이닝
2. 감정분석(오피니언 마이닝)
3. 감성분석 또는 감정분석
4. 소셜 네트워크 분석
5. 군집 분석

빅데이터 분석방법 1: 텍스트 마이닝

 

 

빅데이터 분석 방법 2: 감성분석(오피니언 마이닝): 긍정? 부정? 판단

 

Discovering people opinions, emotions and feelings about a product or service

 

빅데이터 분석 방법 3: 감성 분석 또는 감정 분석

 

 

빅데이터 분석 방법 4: 소셜 네트워크 분석
영향력 평가 (To identify the most influential users)
커뮤니티 파악 (To extract cohesive social groups such as family or friends)
사회적 역할 추정 (To estimate important social roles such as central connector or mediator)
관계경로 검색 (To search geodesic path and social distance between users)

SNA는 개인 및 집단들 간의 관계를 노드와 링크로서 모델링하여, 그 위상구조, 확산/진화과정을 계량적으로 분석하는 방법론

 

빅데이터 분석 방법 5: 군집 분석
데이터를 통해 그룹을 나눠 그 그룹에 맞는 서비스 개발

 

군집분석 평균의 역설
제트기 좌석 조종석의 평균 키에 맞춰 만들었지만 모두 만족하지 못한다는 한계가 있다.

 

 

[6] 인공지능

 

인공지능 개념

• 지능(Intelligence)
  - 무언가를 이해하고 배우는 능력
  - 오직 인간만 가지고 있는 고유의 성질
  - 본능적으로 행동하는 것이 아니라 생각하고 이해함으로써 행동으로 옮기는 능력
• 인공지능(AI, Artificial Intelligence)
  - 컴퓨터가 학습하고 생각하여 스스로 판단할 수 있도록 만드는 기술
  - 사전적 개념: 철학적인 개념으로, 지성으로 갖춘 존재 또는 시스템에 의해 만들어진 인공적인 지능을 의미
  - 전통적 개념: 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 소프트웨어, 인간이 가진 지적 능력의 일부 또는 전체를 구현한 것
  - 기술적 개념: 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기계발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 컴퓨터 공학 및 정보기술의 한 분야

프로그래밍과 인공지능

• 프로그래밍
  발생할 수 있는 모든 케이스에 대해 사람이 프로그램으로 구현하고 행동
• 인공지능
  컴퓨터가 데이터를 스스로 학습하여 판단하고 행동
  결과물을 주고 단계를 설명하게끔 하는 것

인공지능의 목표
인공지능이라는 단어는 미국의 전산학자이며 인지과학자인 존 맥카시가 만들었다. 존 맥카시는 다트머스 컨퍼런스 개최를 준비하면서 경비 마련을 위해 록펠러 재단에 후원금 요청서를 보냈는데, 이 요청서에 ‘인공지능’이라는 용어를 처음 사용한 것이다. 그는 인공지능에 대한 연구 업적을 인정받아 1971년 튜링상을 수상했다.

 

• 인공지능이라는 단어는 미국의 전산학자이며 인지과학자인 존 맥카시가 만들었다. 존 맥카시는 다트머스 컨퍼런스 개최를 준비하면서 경비 마련을 위해 록펠러 재단에 후원금 요청서를 보냈는데, 이 요청서에 ‘인공지능’이라는 용어를 처음 사용한 것이다. 그는 인공지능에 대한 연구 업적을 인정받아 1971년 튜링상을 수상했다.질병 진단 및 예측 / 통·번역 서비스 / 가상 개인비서(ex. 시리)
• 노동대체 (ex. 아마존의 물류창고 로봇 키바(Kiva))
• RPA (Robotic Process Automation)
  - 사람이 수행하던 규칙적이고 반복적인 업무 프로세스에 소프트웨어 로봇을 적용하여 자동화하는 것
  - 저렴한 비용으로 빠르고 정확하게 업무를 수행하는 디지털 노동 의미
  - 사람 70명이 투입되어 15,628시간 동안 진행되던 업무가 인공지능이 접목된 RPA 1대로 대체 가능

• 자동화
• 개인의 능력 격차 완화
• 인공지능은 다년간의 경험과 깊이 있는 지식을 보유한 전문가만이 할 수 있었던 업무를 비전문가도 쉽게 수행할 수 있도록 도와줌
• 인공지능, 빅데이터 기술이 접목된 로보 어드바이저(Robo-advisor)

인공지능의 역기능

• 멍청한 AI (Dumb AI)
  - 인공지능에 악의적인 정보를 제공하면 잘못된 판단을 하거나 관점이 편향될 수 있음
  - ex) MS의 인공지능 챗봇 테이(Tay)에게 일부 이용자들이 악의적인 정보를 제공하자, 이를 학습한 테이가 인종차별적 발언과 욕설을 쏟아낸 사례
• 법적·윤리적 책임 소재 문제
  - 인공지능은 현행법상 법적 권리나 의무의 주체인 사람(법인)이 아니므로 법적 책임을 물을 수 없음
  - ex) 자율주행차가 사고를 낸 경우, 배상 책임과 처벌 문제
  - ex) 인공지능에 의한 질병검진과 로봇 수술 허용 여부 등
• 인간 일자리의 부족 가능성
  - 인공지능이 인간의 일자리를 대체함으로써 인간의 생계 위협 가능성
  - 인공지능 활성화로 새로운 직업이 창출되기도 하지만, 새로운 기술을 습득하고 활용하는 데에는 많은 시간 필요
  - 시간적, 기술 습득상의 제약으로 인해 배움에서 소외된 사람들은 경제적 어려움 겪을 수 있음
• 예측 불가능한 AI
  - 학습되지 않았거나 추론을 할 수 없는 상황이 발생할 경우, 인공지능은 평소와 달리 엉뚱한 결과를 내놓을 수 있음
  - 바둑기사 이세돌이 알파고와의 대국에서 상대(이세돌)가 유리한 곳에 수를 두자 실수를 연발하기 시작한 것(알파고는 새로운 변수에 대응하지 못하는 기술적인 한계 드러냄)

인공지능의 중요성

• 범용성: 하나의 기술을 여러 용도로 다양한 산업에 사용할 수 있음을 의미
• 최근에는 인공지능의 범용성이 높아짐
• 기존에는 IT 산업에만 인공지능 기술이 적용되었다면, 최근에는 제조, 금융, 의료 등 전 산업에 적용되는 추세
• 빅데이터와 사물인터넷의 적용에 의한 비즈니스의 요구사항
• IT – SW 분석 솔루션
  무인항공/로봇 – 원격탐사, 무인배송, 자율주행차, 다기능 로봇
  농업/에너지 – 기상 데이터 활용 상품 개발, 실시간 석유 시추 의사 결정
  헬스케어 – 인공지능 기반 의료서비스
  투자(금융) – 대출서비스 플랫폼
  법률 – 문서검색 및 분석 서비스
  부동산 – 부동산 마케팅 솔루션
  광고 및 미디어 – 광고 및 미디어 플랫폼
  유통 – 옴니채널 플랫폼
  교육 – 온라인 교육 플랫폼

 

인공지능의 시장성

 

미래 먹거리 좌우할 AI 특허, 한국 건수는 많지만… | 네이트 뉴스

 

 

[7] 드론과 3D 프린터

 

드론의 개념적 정의

• 무인(unmanned): 사람이 탑승하지 않는 형태의 이동수단
• 원격 제어(remote control): 직접적인 조작 없이 통신을 통해 제어하는 방식
• 초경량 항공기(ultralight aircraft): 공중을 날 수 있는 비행체(자체중량 225kg 이하)

드론의 활용

• 배달 (ex. 아마존의 prime AIR)
• 교통수단 드론택시

• 레저용
• 감시, 측량, 농업 및 군사용
• 우리나라 – 우체국 드론 배송 서비스

 

드론 시장 현황 및 전망

 

 

3D 프린터 작동 원리

 

 

3D 프린터 작동 방식

• SLS 분말소결방식
  분말로 된 입자를 레이저의 강한 에너지로 전체 또는 부분을 녹여 붙여 이것을 굳히는 방식
• SLA
  액체광경화성수지가 담긴 수조 안에 저전력·고밀도의 UV 레이저를 투사하여 굳힌 후 쌓아 올리는 방식
• FDM
  플라스틱 소재의 필라멘트를 녹여 노즐을 통해 분사, 재료를 층층이 쌓아 물체를 만드는 방식

3D 프린터 방식의 장단점

 

 

3D콘텐츠 제품화 ‘모델링 프린팅 후가공’ 필수

 

3D 프린터 활용 사례
패션 / 음식 / 건축 / 의료 / 인공장기 생산

 

 

[8] 4차 산업혁명의 주요특징과 주요 키워드

 

4차 산업혁명 주요 특징

• 속도 Velocity
  인류가 이전에 전혀 경험해 보지 못한 빠른 속도의 획기적인 기술 진보
• 범위 Scope
  각국 전 산업 분야에서 파괴적 기술(Disruptive Technology)에 의한 대대적 개편
• 시스템의 영향 System Impact
  생산, 관리, 지배구조 등을 포함하여 전체적으로 시스템의 큰 변화 예상

4차 산업혁명의 주요 키워드

공유경제, 플랫폼 비즈니스

 

플랫폼 비즈니스
수요자와 공급자가 직거래: 수요자 지출이 공급자 수익
플랫폼을 통한 거래: 수요자의 지출 = 플랫폼 운영자의 수익 + 공급자 수익 (ex. 에어비앤비, 배달의민족)

 

공유경제
장소공유 / 물건공유 / 교통공유 / 지식공유

 

 

경쟁의 구도(Landscape of Competition)

 

네트워크 세상의 경쟁, 수확체증, 승자독식: 디지털 세상에는 0과 1만 존재한다 (Competition in Network

 

배달의 민족 사례

 

 

초연결 & 초지능

 

초연결 지능 플랫폼 기술

 

클라우드 서비스
SaaS: Software as a Service
PaaS: Platform as a Service
IaaS: Infrastructure as a Service

 

The Emergence of Augmented Analytics

 

Affine - The Emergence of Augmented Analytics & How it is Helping to Create a Data-Driven Organization?

 

메타버스, AR ·VR, 가상세계

 

 

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4차 산업혁명의 주요 키워드까지 알아보니, 정신없기도 하고 내용도 방대하지만 대체로 이미 이전 포스팅에서 다뤘던 내용들도 있어서 익숙하다. 또 뉴스만 봐도 이미 많이 들은 내용일테니... 오늘 포스팅은 넓고 얕은 IT 지식같은 느낌? 4차 산업의 범위를 확실히 알 수 있어서 좋았다. 😇 다음 차시 내용은 빅데이터 / AI / 분석프로그램 R 실무 / 메타버스 로, 크게 4가지로 나뉘어져 있는데 아마 조금 더 세부적으로 들어갈 것 같다.