Ubiquitous Computing

Ubiquitous Computing 제조통합자동화 연구실박 종 경 2004년 9월 13일

Contents 1. Introduction • Ubiquitous Computing • Ubicomp 2004 • 연구 및 응용 사례 • Ubiquitous Business • Ubiquitous 사회 • 관심 연구 영역 • Discussion 주요 참고 자료 : • 전자신문 특집[유비쿼터스 혁명이 시작됐다] : 2003년도 49회, 2004년도 30회 … • Nomadic 1996 Conference의 Mark Weiser 발표자료(1996년 3월) • Ubicomp 2004( International Conference on Ubiquitous Computing) • Science Direct를 통한 논문

1. Introduction Ubiquitous Computing has roots in many aspects of computing. In its current form, it was first articulated by Mark Weiser in 1988 at the Computer Science Lab at Xerox PARC. He describes it like this: "Ubiquitous computing names the third wave in computing, just now beginning. First were mainframes, each shared by lots of people. Now we are in the personal computing era, person and machine staring uneasily at each other across the desktop. Next comes ubiquitous computing, or the age of calm technology, when technology recedes into the background of our lives." --Mark Weiser

1. Introduction Who is Mark Weiser ? He was born on July 23, 1952 in Chicago, Illinois. While in his 20s he worked for or founded several computer companies. He studied Computer and Communication Science at the University of Michigan, Ann Arbor, receiving an M.A. in 1977 and Ph.D. in 1979. After completing his Ph.D., he joined the Computer Science department at the University of Maryland, College Park for the next twelve years. In 1987, he joined Xerox PARC as a research scientist; the following year, he was made head of the Computer Science Laboratory. In 1994, he returned to Xerox PARC as its CTO, a position he held until his death. Mark was best known for his contributions to the field of mobile computing. He was often referred to as the father of "ubiquitous computing". In addition to his work in computer science, he was the drummer with rock band Severe Tire Damage. He was married with two children. On April 27, 1999, Dr. Mark Weiser passed away. Donations were made to the Mark D. Weiser Excellence in Computing Scholarship Fund at the University of California, Berkeley.

2. Ubiquitous Computing What is ubiquitous computing ? • Mainframe: many people share one computer • Personal Computer: one person with one computer • Ubiquitous Computing: many computers serve each person 출처:Normadic Issues in U. Computing – Mark Weiser(1996)

2. Ubiquitous Computing New Forms of Computing context-aware computing wearable computing disappearing computer pervasive computing ubiquitous computing mobile computing 출처:지용구 박사 서울대 발표자료(2004)

2. Ubiquitous Computing 출처:Normadic Issues in U. Computing – Mark Weiser(1996)

2. Ubiquitous Computing Some implications for Normadicity • Each person uses many devices - Total nomadic devices >> number of people • Large number of fixed devices - Many computers imbeded in environment - Normadic devices must interact with fixed infrastructure • Many normadic devices are essentially “PC Peripherals”

2. Ubiquitous Computing The Normadic PC Peripheral • Soon everyone in a world will have a PC in their life • New devices must integrate with our existing PCs • The internet provides the raw glue tying together PCs and Normadics

2. Ubiquitous Computing What is Appliance Computing? More shared Computation less visible ASP: Application Service Provider TiVO: DVR(Digital Video Recorder)제품명 ATM: Automated Teller Machine Drawing the boundaries ( from What is Appliance Computing?-Andrew C. Huang)

2. Ubiquitous Computing Nomadic infrastructure implications • Short range wireless will be essential - else we run out of spectrum quickly - dual mode (indoor/outdoor) devices required • Dynamic “ownership” of pre-existing devices is essential - so not so much must be carried - so wired infrastructure can be leveraged

2. Ubiquitous Computing Short-range wireless issues Two kinds of base systems - Infrared (IR) : notebook PC, PDA - Radio RFID(Radio Frequency Identification) :주파수에 의한 구분

2. Ubiquitous Computing Dynamic “ownership” of pre-existing devices is essential - so not so much must be carried - so wired infrastructure can be leveraged Architecture of the Plugboard for Device Management in Instrumented Environments API(application program interface)

2. Ubiquitous Computing Mobile Ad Hoc Network vs Infrastructure Network Mobile Ad Hoc Network Type

2. Ubiquitous Computing Key infrastructure problem: • Secure reliable public access points - the “PC Phonebooth” • Issues: - credit card payment - packet encryption - secure PC servers

2. Ubiquitous Computing Ubiquitous Computing의 특징(1): • 첫째, 네트워크에 연결되지 않은 컴퓨터는 유비쿼터스 컴퓨팅이 아니다. • 둘째, 인간화된 인터페이스(calm technology)로서 눈에 보이지 않아야 (invisible) 한다. • 셋째, 가상공간이 아닌 현실세계의 어디서나 컴퓨터의 사용이 가능해야 한다(embodied virtuality). • 넷째, 사용자 상황(장소·ID·장치·시간·온도·명암·날씨 등)에 따라 서비스는 변해야 한다.　다양한 신기술의 상업화 시도를 통해 인터넷이 가능한 휴대폰·PDA·정보가전· 원격진료·무선인터넷서비스·P2P서비스·IPv6 등을 잇따라 내놓으며 지구를 점점 컴퓨터가 편재하는 전자행성으로 변화시키고 있다.　앞으로는 IT를 기반으로 다양한 기술 영역들이 통합·융합·협업화하고 인간화 인터페이스(calm technology)를 통해 사용자 상황에 따라 서비스가 제공되는 새로운 유비쿼터스 기술 환경을 창출 할 것이다.

2. Ubiquitous Computing Ubiquitous Computing의 특징(2): • 다양한 차세대 기술과 비즈니스 모델들 가운데 그리드(grid) 컴퓨팅, P2P, RFID 기술이 최대 화두다. - 그리드 컴퓨팅 기술은 컴퓨터와 많은 종류의 기계들간 인터페이스 프로토콜을 제공함으로써 인터넷에 연결된 컴퓨터와 기계들로 구성된 새로운 컴퓨팅 인프라로 등장할 것이다. - 주종 관계의 클라이언트 서버 환경보다 유연한 통신망 연결과 커뮤니케이션이 가능한 P2P기술이 등장해 또 다른 가상 전자공간이 탄생했다. - RFID 기술은 사물에 대한 IT서비스를 가능하게 한다.　결국, 유비쿼터스 시대의 새로운 비즈니스 모델은 개인을 상대로 간편하고 쉬운 IT서비스를 제공함으로써 인간 복지를 향상시키는 데 초점이 맞춰져야 한다.

2. Ubiquitous Computing Virtual Reality vs Ubiquitous computing 출처; http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/VRvsUbi.gif

3. UbiComp 2004 UbiComp 2004 : Sixth International Conference on Ubiquitous Computing, September 7-10, 2004 in Nottingham, England. UbiComp 2003: Fifth International Conference on Ubiquitous Computing, Seattle, Washington, USA UbiComp 2002: Fourth International Conference on Ubiquitous Computing, GÖteberg, Sweden UbiComp 2001: Third International Conference on Ubiquitous Computing, Atlanta, Georgia, USA HUC2k: Second International Symposium on Handheld and Ubiquitous Computing, Bristol, United Kingdom HUC 99: First International Symposium on Handheld and Ubiquitous Computing, Karlsruhe, German Last year, over 500 people attended the UbiComp 2003 conference, representing 4 continents, 26 countries and a wide variety of disciplines and perspectives.

3. UbiComp 2004 List of Workshops : • W1. Artificial Intelligence in Mobile Systems • W2. Applications of Location-Aware Computing • W3. Playing with Sensors • W4. Ubicomp Privacy: Current Status and Future Directions • W5. Supporting Social Interaction and Face-to-Face Communication in Public Spaces • W6. Pervasive Healthcare Applications • W7. System Support for Ubiquitous Computing • W8. Ubiquitous Display Environments • W9. Advanced Context Modeling, Reasoning and Management

4. 연구 및 응용사례 대학 주도의 프로젝트 MIT 미디어 Lab.의 TTT(Things That Think) • 컴퓨터가 우리 주변의 일상생활 속으로 들어가 그것들의 협조에 의해 인간의 삶을 지원하는 미래 컴퓨팅 비전 실현MIT Auto-ID Center의 RFID 연구 • 필드테스트(월마트 중심): 소비자와 상품 간의 커뮤니케이션, 도난 방지 및 관리감독 개선, 공급망의 효율성 증대 입증 UC Berkeley의 ‘Smart Dust’ • 1mm3크기의 실리콘 모트(silicon mote)라는 입방체 안에 공중에 떠다닐 수도 있는 보이지 않는 컴퓨팅 시스템 구축(자율적인 센싱, 통신 능력 부여) • 건물 벽면에 도포 또는 공중 살포(에너지 관리, 제품의 품질관리, 유통경로 관리, 기상상태, 병력과 장비의 이동 등 감지) 카네기 멜론대의 ‘Aura’ • 사용자가 알지 못하게 어디에서나 네트워크로 연결된 컴퓨팅 환경(invisible pervasive computing environment) 구축 • 1999년에 시작 • 사이버 에이전트 -> 산소와 같은 컴퓨팅 환경 제공 • H/W, N/W, OS, Middleware, User interface, Application 연구

4. 연구 및 응용사례 대학 주도의 프로젝트 MIT Computer Science Lab.의 ‘Oxygen’ 컴퓨터가 산소와 같이 풍부하고 흔한 것이 되어, 이용자가 특별한 지식 없이도 언어나 시각 등 자연스러운 인터페이스를 매개로 언제 어디서나 니즈에 맞는 서비스를 이용할 수 있는 컴퓨팅 환경 구현 -Handy21(H21): 키보드 없이 음성만으로 화면과 대화하는 휴대용 단말기 개발 중 -Enviro21(E21): 사무실 벽, 집의 지하실, 차의 트렁크 등에 심어지는 컴퓨터 개발 중 -Network21(N21): 환경의 악화에 대응하여 동적인 설정 및 프로토콜의 변경이 가능한 네트워크 개발 중

4. 연구 및 응용사례 기업 주도의 프로젝트 T 엔진 포럼: • ‘일본 IT파워의 부활’을 선언, 도전장 • 회장:도쿄대의 사카무라 교수(트론의 개발자, RFID 태그 규격을 위한 단체인 유비쿼터스ID센터를 이끌고 있는 주역) • 트론의 성능 향상 및 확산 • 전세계 250여 IT 업체 참여(리눅스의 강자 몬타비스타, MS, 삼성종합기술원 포함) 트론(TRON: The Real-time Operating system Nucleus) • Embeded OS • 1984년 일본의 독자 OS로 탄생 • 윈도와 비교하면 프로그램의 크기가 작아 처리 속도 빠름, 규격 무료 공개 • 자동차의 도요타, 휴대폰의 NTT 도코모, 레이저 프린터, 디지털 카메라의 캐논 등 일본 제조업체들의 지원 • Open Source 지향 *. 유비쿼터스 디바이스의 OS를 장악하기 위한 치열한 경쟁: MS가 윈도CE, 오픈 소스인 리눅스가 대항

4. 연구 및 응용사례 기업 주도의 프로젝트 HP의 ‘Cool town’:일상 생활의 모든 사물과 환경이 네트워크로 연결 • 디지털 유목민(nomadic); 인터넷과 상호작용하는 디지털 기기 이용-> 언제, 어디서나 커뮤니케이션이 가능한 환경 • 무선태그(RFID), 저장형 웹서버, 이동통신, 인터넷, 각종 모바일 기기, 디지털 기기가 하나의 N/W로 연결,일상과 Web이 자연스럽게 이어지는 공간 • 현재 시범 운영중(싱가포르 HP 건물, 뉴저지, 메릴랜드, 토론토, 제네바, 런던 등에 설치) 인텔:인텔개발자 포럼 • 퍼스널 서버 ; 호주머니 속의 미니PC(휴대형 USB 저장 장치에 무선 접속기능과 스토리지 기능 부여) -> PC, 키오스크, PDA에 접속해서 사용 • 0.1 마이크론 CMOS 프로세스 기술 이미 개발: 반도체 안에 저전력 디지털 RF 모듈 삽입, 반도체에 Radio 기능 접목 • 기존의 정보 인프라(10억대의 PC와 셀폰 보급)를 최대한 활용

4. 연구 및 응용사례 기업 주도의 프로젝트 IBM의 ‘Pervasive computing’: “어디에든 컴퓨터가 들어 있다.” • 소형 컴퓨터가 비서 역할 수행: 냉장고 A.S., 상점 자동결재 • 새롭게 등장하는 서비스를 지원하는 H/W, S/W, Services를 만들게 하는 토대, 즉 e 비즈니스가 만연하게(pervasive) 될 기반 구축 • embeded, wireless(미들웨어), crossover(기술, H/W, S/W, 서비스등의 영역이 교차 융합 -> 새로운 서비스 창출) 기술 개발

4. 연구 및 응용사례 국가 지원 프로젝트 산업자원부 • 차세대 디지털 컨버전스 플랫폼(DCP) 기술개발 프로젝트: ~2007년 8월 까지 5년간 약 300억 예산 투입 • - 방송, 통신 네트워크 융합- 소프트웨어 기반 미디어 플랫폼- 멀티 미디어 프레임워크 표준기반 기술- IP 기반 능동형 미디어 스토리지 플랫폼- 포터블 디지털 컨버전스 플랫폼 과학기술부 • 21세기 프런티어 연구개발사업: ~2012까지 10년간 1000억 예산 투입원천 기술 개발 – 컴퓨팅, 네트워크 기반 기술 개발 • - 1단계: 스마트 홈- 2단계: 공공장소, 캠퍼스의 유비퀴터스화- 3단계: 정부와 사회의 유비퀴토스화 정통부·과기부·산자부 • 홈 게이트웨이 기술, 통합미들웨어 기술 등 약 30여 과제에 700억원을 투입(2004년)

4. 연구 및 응용사례 Miscellany U 유통 • 이마트 – ‘1일 유통망’ 구현: DWH(Data warehousing)시스템, GOT(Graphic Order Terminal) 시스템을 기반으로 ‘e 투데이 시스템’(전자인증계약,산지즉석 발주) 가동 입점 절차 간소화 U 우체국 • U 우표(RFID 칩 내장), GPS(위치 측정 시스템), GIS(지리정보 시스템), ITS(지능형 교통 시스템), U 집배원(PDA) U 로봇 • 기계 노예에서 대리인으로 U 로봇(인터넷 PC) vs 일반 로봇(단독 PC) 유통물류 RFID 시범사업(한국 팔레트풀) : 팔레트 위치 추적, WMS • 재고, 판매관리, 기업간 물류 관리 디지털 홈 프로젝트 • 즐거운/안전한/윤택한 유비쿼터스 가정 스마트 타이어(Michelin) • TPMS(Tire Pressure Monitoring System) LBS(Location Based Service):이동통신 기지국 이용 방식, GPS 방식(10-150m 오차) • 친구 및 애인 위치 찾기, GPS를 이용한 미아 보호 서비스(엔젤아이):KTF

4. 연구 및 응용사례 Miscellany U 도서관 • 은평 구립 도서관 – RFID 이용 자동 대출, 반납- RFID: 주파수 대역:13.56 MHz, 10~120cm 리더가능 U 모바일 서비스 • 도곡동 타워 팰리스 – 에어컨, 세탁기, 가스밸브 차단, 특정 콘센트 on/off TSI( Tangible Space Initiative) 프로젝트: KIST(2002~2011) • HCI 연구의 일환 • CAD/CAM, 지능제어, 휴먼로봇, 영상미디어 센터 등 4개 센터 공동 참여 • 가상공간에 실감성(tangible)과 사실성(Reality)을 부여 -> 인간과 가상현실, 현실세계 연결 • 핵심과제: - 인간과 가상공간의 유기적인 연결을 돕는 실감 및 인식기능의 TI(Tangible Interface) 기술- 현실 세계의 실감 정보를 얻어 인간의 행위를 실현화 하는 가상 존재 구현 기술인 TA( Tangible Agent) 기술- 지능적 실감 가상공간을 만들어 현상세계의 현상을 표현할 수 있는 RCS(Responsive Cyber Space) 기술

5. Ubiquitous Business U 네트워크 시대의 제조업의 특징은(from노무라 연구소) • 시장 예측 불가능성 <= 재고없는 생산과 생산라인의 자유도가 관건 • 수요 불확실 • 시장확대 속도의 가속화(가전:5-10년, 컴퓨터:2-3년, U 네트워크:1년) <= 정확한 판단과 과감한 도전 요구 • 어떤 H/W를 만들지 판단키 어렵다. <= 이종 업체와의 폭 넓은 제휴 • RFID의 보급, 주변환경에 프로토콜의 보급, 신종 표시 디바이스 대두 • TTV(Time to volume) ‘세계 최적 시기, 최적 장소, 최적 생산량’ 이라는 생산공급 모델 부상

VR이미지보기 상세정보 판매가: 450,000원 OKPoint : 4000 상품번호 : 4989017000 5. Ubiquitous Business Ubiquitous Business 란? Ubiquitous Network (사람들의 생활 속 도처에 편재한 인터넷 이용 환경) 시대의 도래와 함께 온.오프 연동 및 유.무선 연동의 비즈니스 모델이 반영된 Business Model을 말함. -> Ubiquitous Business는 실물공간의 상거래와 가상공간의 상거래를 연결, 통합하는 모델을 제시하고 있다. Ubiquitous 서비스 구성도 Channel End-user Device & Home Network 사업자 On-line Business System PC 유선 Network 개인 PDA 상품공급업체 VoIP Phone 가족 금융기관 물류업체 Mobile Phone Mobile Network etc. 법인 Digital TV Off-Line Networked Household Appliance Off-line 상점

5. Ubiquitous Business Ubiquitous Business의 특장점 -> Context Marketing Model

5. Ubiquitous Business Ubiquitous Marketing Strategy - 성공요소 WAP(wireless application protocol)

6. Ubiquitous 사회 고성장 대량 소비 사회에서 저성장 순환형 사회로 유비쿼터스 컴퓨팅이 추구하는 사회는 순환형 사회이다. 선진국의 겨우 저성장 사회로의 이행이가속화되고 있는데, 유비쿼터스 컴퓨팅은 저성장 속에서도 순환형 시스템의 정착을 가능하게할 것이다. • 선진국을 중심으로 저성장 사회 진입 - 한정된 자원의 효율적인 활용의 중요성 증대- 환경파괴 문제에 대한 인식 제고 • 저성장 사회가 되면 사회전체의 활력이 저하되고 발전이 정체 -> 순환형 경제 사회의 경우 안정적이며 지속적인 발전이 가능 • 유비쿼터스 컴퓨팅 환경하에서는 정보 습득 및 활용의 최적화로 소모성 자원의 효율적인 사용이 가능 - 지능형 도로, 지능형 자동차간 효율적인 정보 교환으로 연료의 낭비를 최소화- 인간의 감각에 맞는 환경 제공을 통한 최적의 낸,난방 및 조명 시스템 가동- 지능형 쓰레기통 등을 이용, 자원 재활용 제고 및 폐기의 최소화- 낭비적인 노동의 감소로 경제활동의 효율성 제고

6. Ubiquitous 사회 하드와이어드 사회에서 프로그래머블 사회로 유비쿼터스 컴퓨팅이 추구하는 사회는 순환형 사회이다. 선진국의 겨우 저성장 사회로의 이행이가속화되고 있는데, 유비쿼터스 컴퓨팅은 저성장 속에서도 순환형 시스템의 정착을 가능하게할 것이다. 하드와이어드 사회 프로그래머블 사회 • 프로그래머블: 소프트웨어적인 변경이 가능 • 유비쿼터스 환경에서는 개개인의 다양성에 대응 가능한 컴퓨터적인 유연성이 사회 전반을 지배 • 노약자, 장애인, 환자 등 신체적 약자들도 큰 불편없이 사회 생활 영위 예)각 개인이 자신의 신체조건에 관한 정보를 담은 휴대기기나 ID카드를 소지할 경우 각 물체에 내재해 있는 컴퓨터가 이를 인지 최적의 정보 및 환경 제공 • 대량 생산 라인이 하드와이어드 사회의 상징 • 하드와이어드적인 기구는 소프트웨어적으로 변경이 불가능함 • 하드와이어드 사회에서는 변경 불가능한 기구 및 시스템에 인간이 종속됨 • 각 개인의 개성을 무시한 획일화된 시스템

6. Ubiquitous 사회 유비쿼터스 컴퓨팅 실현을 위한 과제 유비쿼터스 컴퓨팅 실현을 위한 주요 과제로는 순수기술 차원의 ‘표준화’, 사회 전체 차원의 ‘사회 기반 정비’를 들 수 있으며 이러한 과제 해결이 공동체적 관점에서 오픈 아키텍처 형태로이루어져야 한다.

7. 관심 연구 영역 유비쿼터스 시대의 도래로 나타날 본질적 변화 네트워크의 용량과 속도 증가 -> 유통 컨텐츠의 대용량화 y 감지,추적 능력의 확대(네트워크의 컨텍스트화) g 비주얼한 정보와 지식의교환과 공유 x 네트워크에 접속되는기기의 증가 z 컴뮤니티 파워의 증가 사용자와 네트워크간 관계성의 다양화

7. 관심 연구 영역 RFID 관련 연구 • 주파수 환경 • 전송 환경 • 애플리케이션 • RFID응용 프로세스 • 메시지 전송 RFID; Radio Frequency Identification

7. 관심 연구 영역 The Interaction of HCI and Systems Issues in Ubiquitous Computing(ex, multimodal interaction) • Hardware Level - Speed of processors - Networking technologies • Peripheral Level - Sensors - Actuators accuracy, rate of capture, interpretation ambiguities, processing speed, latency of devices • System Infrastructure or Middleware : BEACH - Flexibility - Maximum Performance • Applications - How quickly humans can respond to their environment and how fast their environment must react to them. HCI; Human-Computer Interaction

7. 관심 연구 영역 System Support for Ubiquitous Computing • System support infrastructures and services • Middleware for ubiquitous computing • Architectural structure, design decisions and philosophies • Interoperability and wide scale deployment

Discussion !!

Ubiquitous Computing