KR102707406B1 - Method and computer device for providing analytical information related to sleep - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법으로, 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 하여 수면 분석 정보를 출력하는 단계;를 포함하되, 상기 수면 센싱 데이터는 사용자의 수면 기간 동안 획득되는 시계열 데이터이며, 단위 시간으로 구분되는 하나 이상의 시퀀스 데이터의 조합으로 이루어지는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device, comprising: a step of obtaining sleep sensing data of a user; and a step of outputting sleep analysis information by using the obtained sleep sensing data as an input of a sleep analysis model; wherein the sleep sensing data is time series data obtained during a sleep period of the user, and is composed of a combination of one or more sequence data divided by unit time. The present invention relates to a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device, comprising:
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 정보를 제공하기 위함이다. The present disclosure provides information on sleep status based on sleep data of a user acquired in a sleep environment, and more specifically, provides analysis information corresponding to the sleep status of a user by utilizing an artificial neural network.
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 various ways to maintain and improve health, such as exercise and diet, but it is most important to manage sleep, which takes up about 30% of the day. However, despite the simple replacement of labor by machines and the leisure of life, modern people are unable to get good sleep due to irregular eating and living habits and stress, and suffer from sleep disorders such as insomnia, hypersomnia, sleep apnea syndrome, nightmares, night terrors, and sleepwalking.
국민건강보험 공단에 따르면, 국내 수면장애 환자가 2014년부터 2018년까지 연 평균 약 8%씩 증가하는 것으로 나타났으며, 2018년 국내에서 수면장애로 진료받은 환자는 약 57만명에 달한다. 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. 이러한 수면 중 질환들을 진단하기 위하여 수면 다원 검사를 수행할 수 있다.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 in 2018, the number of patients receiving treatment for sleep disorders in Korea reached about 570,000. In particular, sleep apnea, the most common and dangerous sleep disorder, affects 1 in 6 adults in Korea. Sleep apnea not only interferes with deep sleep, but is also considered a major cause of heart disease, mental illness, and brain disease. Polysomnography can be performed to diagnose these sleep disorders.
수면 단계 분석 및 수면 질환 진단의 표준 방법으로 사용되고 있는 수면 다원 검사에서는 수면 중의 환자로부터 다양한 생체 신호를 수집한다. 이러한 생체 신호는 수면 단계, 수면 질환의 유무에 따라 각기 다른 패턴을 보이는데 환자의 특성과 측정 시점에 따라 같은 수면 단계에서도 다양한 패턴을 가질 수 있기 때문에 수면 단계 분석 및 수면 질환 진단을 위해서는 수면 기사 혹은 전문의가 직접 생체 신호를 보고 분석해야한다. 보통, 수면 단계는 30초를 기준으로 설정하기 때문에 수 시간에 달하는 환자의 수면 전체를 분석하는데 2~3시간 정도의 시간이 소요되며, 분석을 위한 인건비 또한 부담이 될 수 있다. Polysomnography, which is used as a standard method for analyzing sleep stages and diagnosing sleep disorders, collects various biosignals from patients while they are sleeping. These biosignals show different patterns depending on the sleep stage and the presence or absence of sleep disorders. Since the same sleep stage can have various patterns depending on the patient's characteristics and the time of measurement, a sleep technician or specialist must directly report and analyze the biosignals for sleep stage analysis and sleep disorder diagnosis. Usually, since the sleep stage is set to 30 seconds, it takes about 2 to 3 hours to analyze the entire sleep of a patient, which can last several hours, and the labor cost for the analysis can also be a burden.
인공지능을 활용한 생체 데이터 분석은 이미 영상 의학 분야에서는 보편적으로 활용되고 있으나, 시계열 데이터로 이루어진 생체 데이터 분석에서는 연구가 미비한 실정이다. 특히, 전문의가 인공지능 모델의 예측을 해석하고 신뢰하고 사용할 수 있게 하는 기법에 대한 연구가 미비한 실정이다.Although biometric data analysis using artificial intelligence is already widely used in the field of imaging medicine, research on biometric data analysis consisting of time series data is insufficient. In particular, research on techniques that enable specialists to interpret, trust, and use predictions from artificial intelligence models is insufficient.
실제로 인공지능 모델의 예측이 전문의의 판단을 대체하기 어려운 이유는 모델의 평균적인 정확도가 낮아서가 아닌, 어떤 상황에서는 잘 동작하고, 어떤 상황에서는 잘 동작하지 않는 인공지능 모델의 불확실성으로 인한 리스크가 크기 때문이다.In reality, the reason why it is difficult for AI model predictions to replace expert judgment is not because the average accuracy of the model is low, but because the risk due to the uncertainty of AI models that work well in some situations and not in others is large.
이에 따라, 인공지능의 불확실성으로 인한 리스크를 최소화하기 위해 수면 단계 별 성능 뿐 아니라 수면질환과 성능의 상관관계 분석을 통해 인공지능 모델의 예측이 잘 맞는 경우와, 잘 맞지 않는 경우에 대해 체계적으로 분석함으로써, 신뢰할 수 있고 실질적으로 도움이 될 수 있는 수면단계예측 보조 모델에 대한 연구 개발에 대한 수요가 존재할 수 있다. Accordingly, in order to minimize the risk due to the uncertainty of artificial intelligence, there may be a demand for research and development of a reliable and practically helpful sleep stage prediction assistance model by systematically analyzing cases where the prediction of the artificial intelligence model is correct and cases where it is not correct through analysis of the correlation between sleep disorders and performance as well as performance by sleep stage.
본 개시는 전술한 배경 기술에 대응하여 안출된 것으로, 사용자 개개인의 수면 환경에서 측정되는 데이터에 기반하여 수면 상태에 관련한 정보들을 제공하기 위함이다.The present disclosure has been made in response to the aforementioned background technology, and is intended to provide information related to sleep status based on data measured in the sleep environment of each 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.The problems to be solved by the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 개시 일 실시예에서 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은, 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 단계, 상기 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 출력하는 단계 및 상기 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present disclosure for solving the above-described problem, a method for providing analysis information related to sleep performed in a processor of a computing device is disclosed. The method may include a step of acquiring sleep sensing data of a user, a step of processing the sleep sensing data as an input of a sleep analysis model to output sleep analysis information, and a step of generating characteristic map information based on the sleep analysis information.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 센싱 데이터는, 상기 사용자의 수면 환경과 관련하여 하나 이상의 채널을 통해 시계열적으로 획득되는 사용자의 생체 신호에 관련한 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함하며, 상기 수면 분석 정보는, 상기 사용자의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당한다는 수면 단계 정보를 포함하고, 상기 수면 분석 모델은, 상기 수면 센싱 데이터를 입력으로 하여, 상기 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각에 대응하는 수면 분석 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an alternative embodiment, the sleep sensing data may include one or more sequence data related to a user's biosignal acquired in time series through one or more channels in relation to a sleep environment of the user, the sleep analysis information may include sleep stage information indicating that the user's sleep corresponds to at least one of the one or more sleep stages, and the sleep analysis model may be characterized by taking the sleep sensing data as input and outputting sleep analysis information corresponding to each of the one or more sequence data.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 분석 모델은, 제1 서브 모델 및 제2 서브 모델을 포함하며, 상기 제1 서브 모델은, 상기 수면 센싱 데이터에 포함된 상기 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각을 입력으로 하여 상기 하나 이상의 채널 각각에 대응하여 하나 이상의 피처를 추출하고, 추출된 하나 이상의 피처를 통합하여 각 시퀀스 데이터에 대응하는 하나 이상의 통합 피처를 생성하는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 서브 모델은, 상기 하나 이상의 통합 피처 각각을 입력으로 하여 상기 수면 분석 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep analysis model may include a first sub-model and a second sub-model, wherein the first sub-model may be characterized by taking each of the one or more sequence data included in the sleep sensing data as input, extracting one or more features corresponding to each of the one or more channels, and integrating the extracted one or more features to generate one or more integrated features corresponding to each of the sequence data, and the second sub-model may be characterized by taking each of the one or more integrated features as input and outputting the sleep analysis information.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 분석 모델은, 하나 이상의 어텐션 모듈을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 어텐션 모듈은, 상기 하나 이상의 통합 피처 각각에 대응하는 수면 분석 정보에 대한 어텐션 가중치를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep analysis model may further include one or more attention modules, wherein the one or more attention modules may be characterized by calculating attention weights for sleep analysis information corresponding to each of the one or more integrated features.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성하는 단계는, 상기 하나 이상의 어텐션 모듈을 통해 각 통합 피처에 따른 수면 분석 정보에 대한 어텐션 가중치를 시각화하여 상기 특성 맵 정보를 생성하는 것을 특징으로 하고, 상기 특성 맵 정보는, 상기 수면 분석 모델이 출력한 각 시퀀스 데이터 별 예측에 영향을 준 데이터들을 시각화하여 나타낸 정보일 수 있다. In an alternative embodiment, the step of generating feature map information based on the sleep analysis information is characterized in that the feature map information is generated by visualizing attention weights for sleep analysis information according to each integrated feature through the one or more attention modules, and the feature map information may be information that visualizes data that have influenced prediction for each sequence data output by the sleep analysis model.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 분석 모델은, 소스 도메인(source domain)에서 훈련된 알고리즘을 다른 타겟 도메인(target domain)에서 적용 가능하도록 전이 학습(transfer learning)되는 것을 특징으로 하며, 상기 전이 학습은, 정상에 관련한 소스 도메인에서 훈련된 알고리즘 기반하여 수면 질환에 관련한 타겟 도메인에서의 학습을 수행하는 것을 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep analysis model is characterized in that transfer learning is performed so that an algorithm trained in a source domain can be applied in another target domain, and the transfer learning may include performing learning in a target domain related to sleep disorder based on an algorithm trained in a source domain related to normality.
대안적인 실시예에서, 상기 수면 분석 정보는, 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각에 대응하는 예측 확신도 정보를 포함하고, 상기 방법은, Temperature scaling을 통해 상기 수면 분석 모델이 출력하는 상기 예측 확신도 정보에 대한 보정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the sleep analysis information includes prediction confidence information corresponding to each of one or more sequence data, and the method may further include a step of performing a correction on the prediction confidence information output by the sleep analysis model through temperature scaling.
대안적인 실시예에서, 상기 방법은, 상기 예측 확신도 정보와 수면 단계 정보 간의 관계 정보를 생성하는 단계 및 상기 관계 정보에 기반하여 상기 수면 분석 정보를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the method may include the steps of generating relationship information between the prediction confidence information and the sleep stage information and updating the sleep analysis information based on the relationship information.
본 개시의 다른 일 실시예에서, 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 컴퓨팅 장치는, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서, 상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 저장하는 메모리 및 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 네트워크부를 포함하고, 상기 프로세서는, 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하고, 상기 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 출력하고, 상기 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, a computing device for providing analysis information related to sleep is disclosed. The computing device includes a processor including one or more cores, a memory storing program codes executable in the processor, and a network unit transmitting and receiving data with a user terminal, wherein the processor can obtain sleep sensing data of a user, process the sleep sensing data as an input of a sleep analysis model to output sleep analysis information, and generate characteristic map information based on the sleep analysis information.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서들로 하여금 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 동작, 상기 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 출력하는 동작 및 상기 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법으로, 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 하여 수면 분석 정보를 출력하는 단계;를 포함하되, 상기 수면 센싱 데이터는 사용자의 수면 기간 동안 획득되는 시계열 데이터이며, 단위 시간으로 구분되는 하나 이상의 시퀀스 데이터의 조합으로 이루어지는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 단위 시간은 30초인 것을 특징으로 하는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 시퀀스 데이터는, 상기 단위 시간을 기준으로 하나 이상의 채널을 통해 획득된 사용자의 생체 정보인 것을 특징으로 하는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 수면 분석 정보는 수면 단계 정보를 포함하되, 상기 수면 단계 정보는 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보인, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 수면 분석 정보는 상기 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보에 관한 예측 확신도 정보를 더 포함하는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 수면 분석 모델은, 전이 학습되는 것을 특징으로 하며, 상기 전이 학습은, 소스 도메인에서 훈련된 알고리즘 기반하여 타겟 도메인에서의 학습을 수행하는 것을 포함하되, 상기 소스 도메인은 수면 질환을 겪지 않는 사용자에 대한 도메인이고, 상기 타겟 도메인은 수면 질환을 겪는 사용자에대한 도메인인 것을 특징으로 하는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 예측 확신도 정보에 대한 보정을 수행하는 단계; 및 상기 예측 확신도 정보와 상기 수면 단계 정보에 기초하여, 상기 수면 분석 정보를 업데이트하는 단계;를 더 포함하는, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법을 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치에 있어서, 다른 전자 장치와 데이터를 송수신하는 네트워크부; 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하는 프로세서;를 포함하되, 상기 프로세서는, 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하고, 상기 획득된 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 하여 수면 분석 정보를 출력하되,상기 수면 센싱 데이터는 사용자의 수면 기간 동안 획득되는 시계열 데이터이며, 단위 시간으로 구분되는 하나 이상의 시퀀스 데이터의 조합으로 이루어지는, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 단위 시간은 30초인 것을 특징으로 하는, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 시퀀스 데이터는, 상기 단위 시간을 기준으로 하나 이상의 채널을 통해 획득된 사용자의 생체 정보인 것을 특징으로 하는, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 수면 분석 정보는 수면 단계 정보를 포함하되, 상기 수면 단계 정보는 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보인, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 수면 분석 정보는 상기 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보에 관한 예측 확신도 정보를 더 포함하는, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 수면 분석 모델은, 전이 학습되는 것을 특징으로 하며, 상기 전이 학습은, 소스 도메인에서 훈련된 알고리즘 기반하여 타겟 도메인에서의 학습을 수행하는 것을 포함하되, 상기 소스 도메인은 수면 질환을 겪지 않는 사용자에 대한 도메인이고, 상기 타겟 도메인은 수면 질환을 겪는 사용자에대한 도메인인 것을 특징으로 하는, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 상기 프로세서는 상기 예측 확신도 정보에 대한 보정을 수행하고, 상기 예측 확신도 정보와 상기 수면 단계 정보에 기초하여, 상기 수면 분석 정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는, 수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. In another embodiment of the present disclosure, a computer program stored in a computer-readable storage medium is disclosed. The computer program, when executed on one or more processors, causes the one or more processors to perform the following operations for providing analysis information related to sleep, wherein the operations may include: acquiring sleep sensing data of a user, processing the sleep sensing data as an input of a sleep analysis model to output sleep analysis information, and generating feature map information based on the sleep analysis information.
In another embodiment of the present disclosure, a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device includes the steps of: acquiring sleep sensing data of a user; and outputting sleep analysis information by using the acquired sleep sensing data as an input of a sleep analysis model; wherein the sleep sensing data is time series data acquired during a sleep period of the user, and may include a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device, the method comprising a combination of one or more sequence data divided by unit time.
In another embodiment of the present disclosure, a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device may be included, wherein the unit time is 30 seconds.
In another embodiment of the present disclosure, the sequence data may include a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device, characterized in that the sequence data is user's biometric information acquired through one or more channels based on the unit time.
In another embodiment of the present disclosure, a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device may be included, wherein the sleep analysis information includes sleep stage information, wherein the sleep stage information is information indicating that a user's sleep at a specific point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages.
In another embodiment of the present disclosure, the sleep analysis information may include a method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device, wherein the sleep analysis information further includes prediction confidence information regarding information indicating that the sleep of the user at a particular point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages.
In another embodiment of the present disclosure, a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device may be included, wherein the sleep analysis model is characterized in that it is transfer learned, and the transfer learning includes performing learning in a target domain based on an algorithm trained in a source domain, wherein the source domain is a domain for users who do not suffer from a sleep disorder, and the target domain is a domain for users who suffer from a sleep disorder.
In another embodiment of the present disclosure, a method for providing sleep analysis information performed in a processor of a computing device may be included, further comprising: performing a correction on the prediction confidence information; and updating the sleep analysis information based on the prediction confidence information and the sleep stage information.
In another embodiment of the present disclosure, a computing device providing sleep analysis information comprises: a network unit for transmitting and receiving data with another electronic device; a memory for storing a computer program; and a processor for reading the stored computer program; wherein the processor obtains sleep sensing data of a user, and outputs sleep analysis information by using the obtained sleep sensing data as an input of a sleep analysis model, wherein the sleep sensing data is time series data obtained during a sleep period of the user, and is composed of a combination of one or more sequence data divided by unit time. The computing device providing sleep analysis information may include:
In another embodiment of the present disclosure, a computing device providing sleep analysis information may be included, wherein the unit time is 30 seconds.
In another embodiment of the present disclosure, the sequence data may include a computing device providing sleep analysis information, characterized in that it is a user's biometric information obtained through one or more channels based on the unit time.
In another embodiment of the present disclosure, the sleep analysis information may include a computing device providing sleep analysis information, wherein the sleep stage information is information indicating that the user's sleep at a specific point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages.
In another embodiment of the present disclosure, the sleep analysis information may include a computing device providing sleep analysis information, wherein the sleep analysis information further includes prediction confidence information regarding information indicating that the sleep of the user at a particular point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages.
In another embodiment of the present disclosure, the sleep analysis model may include a computing device providing sleep analysis information, wherein the sleep analysis model is characterized in that it is transfer learned, and the transfer learning includes performing learning in a target domain based on an algorithm trained in a source domain, wherein the source domain is a domain for users who do not suffer from a sleep disorder, and the target domain is a domain for users who suffer from a sleep disorder.
In another embodiment of the present disclosure, the processor may include a computing device providing sleep analysis information, characterized in that it performs a correction on the prediction confidence information and updates the sleep analysis information based on the prediction confidence information and the sleep stage information.
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본 개시는 전술한 배경 기술에 대응하여 안출된 것으로, 사용자 개개인의 수면 환경에서 측정되는 데이터에 기반하여 수면 질환에 관련한 정보들을 제공할 수 있다.The present disclosure has been devised in response to the aforementioned background technology, and can provide information related to sleep disorders based on data measured in the sleep environment of each user.
추가적으로, 인공지능 모델의 예측이 잘 맞는 경우와, 잘 맞지 않는 경우에 대해 체계적으로 분석함으로써, 신뢰할 수 있고 실질적으로 도움이 될 수 있는 수면단계예측 보조 모델을 제공할 수 있다.Additionally, by systematically analyzing cases where the predictions of the artificial intelligence model are correct and cases where they are not, we can provide a reliable and practically helpful sleep stage prediction auxiliary model.
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 not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
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 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 다양한 양태가 구현될 수 있는 시스템을 나타낸 개념도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면 센싱 데이터를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면 센싱 데이터가 수면 분석 모델에 입력되는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5은 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면 분석 모델의 출력 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면에 관련한 분석 정보를 제공하는 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예와 관련된 하나 이상의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.Various aspects are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like elements generally. In the following examples, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. It will be apparent, however, that such aspects may be practiced without these specific details.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a system in which various aspects of a computing device for providing sleep-related analysis information related to one embodiment of the present disclosure may be implemented.
FIG. 2 illustrates a block diagram of a computing device for providing sleep-related analysis information related to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 is a diagram illustrating sleep sensing data according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 is a diagram exemplarily illustrating a process in which sleep sensing data related to one embodiment of the present disclosure is input into a sleep analysis model.
FIG. 5 is a diagram exemplarily illustrating an output process of a sleep analysis model related to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 6 illustrates a flowchart exemplarily illustrating a method for providing sleep-related analysis information related to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating one or more network functions related to one 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.The advantages and features of the present disclosure, and the methods for achieving them, will become apparent by referring to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present disclosure complete and to fully inform a person skilled in the art of the scope of the present disclosure, and the present disclosure is defined only 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 terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit the present disclosure. As used herein, the singular includes the plural unless the context clearly dictates otherwise. The terms “comprises” and/or “comprising,” as used herein, do not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components. Like reference numerals refer to like components throughout the specification, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the mentioned components. Although “first,” “second,” etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, it should be understood that a first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit 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 this specification may be used with the meaning commonly understood by those skilled in the art to which this disclosure belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be ideally or excessively interpreted unless explicitly specifically defined.
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 “part” or “module” as used in this specification means a software or hardware component such as an FPGA or ASIC, and the “part” or “module” performs certain functions. However, the “part” or “module” is not limited to software or hardware. The “part” or “module” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to execute one or more processors. Thus, by way of example, the “part” or “module” includes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, attributes, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided in the components and “parts” or “modules” may be combined into a smaller number of components and “parts” or “modules” or further separated into additional components and “parts” or “modules.”
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 this specification, a computer means any kind of hardware device including at least one processor, and may be understood to encompass software configurations operating on the hardware device according to an embodiment. For example, a computer may be understood to encompass, but is not limited to, a smartphone, a tablet PC, a desktop, a laptop, and all user clients and applications running on each device.
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 skilled in the art should additionally recognize that the various illustrative logical blocks, configurations, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented as combinations of electronic hardware, computer software, or both. 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 as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying 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, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached 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.Although each step described in this specification is described as being performed by a computer, the subject of each step is not limited thereto, and at least some of each step may be performed by different devices depending on the embodiment.
도 1은 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 다양한 양태가 구현될 수 있는 시스템을 나타낸 개념도를 도시한다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a system in which various aspects of a computing device for providing sleep-related analysis information related to one 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 computing device (100), a user terminal (10), an external server (20), and a network. The computing device (100), the user terminal (10), and the external server (20) according to embodiments of the present disclosure may mutually transmit and receive data for a system according to embodiments of the present disclosure through a network.
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.A network according to embodiments of the present disclosure may use various wired communication systems such as a public switched telephone network (PSTN), 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), and a 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.Additionally, the network presented herein can use various wireless communication systems such as 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 other systems.
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 can be configured regardless of its communication mode, such as wired or wireless, and can be configured with various communication networks, such as a personal area network (PAN) and a wide area network (WAN). In addition, the network can be the well-known World Wide Web (WWW), and can also use a wireless transmission technology used for short-distance communication, such as infrared (IrDA: Infrared Data Association) or Bluetooth. The technologies described in this specification can be used not only in the networks mentioned above, but also in other networks.
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. 또한, 사용자 단말(10)은 검진 결과를 사용자(예컨대, 검진자)에게 제공하는 검사자(예컨대, 전문의)와 관련한 단말일 수 있다. 사용자 단말(10)이 검진자에게 검진 결과(예컨대, 수면 다원 검사에 대한 검진 결과)를 제공하는 검사자에 관련한 단말인 경우, 컴퓨팅 장치(100)로부터 획득한 분석 정보를 통해 검사자의 검진 결과 판독을 위한 의료 보조 단말로 활용될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the user terminal (10) is a terminal that can receive information related to the user's sleep through information exchange with the computing device (100), and may refer to a terminal possessed by the user. For example, the user terminal (10) may be a terminal related to a user who wants to improve his/her health through information related to his/her sleep habits. In addition, the user terminal (10) may be a terminal related to an examiner (e.g., a specialist) who provides examination results to a user (e.g., a examinee). If the user terminal (10) is a terminal related to an examiner who provides examination results (e.g., examination results for a polysomnography test) to the examinee, the user terminal (10) may be utilized as a medical auxiliary terminal for the examiner's interpretation of the examination results through analysis information acquired from the computing device (100).
사용자는 사용자 단말(10)을 통해 수면 환경에서 각 시점 별에 대응하는 수면 단계 정보, 각 시점 별 수면 단계 정보 각각에 대응하는 예측 확신도 정보 등을 수신할 수 있다. 이러한 사용자 단말(10)은 디스플레이를 구비하고 있어서, 사용자의 입력을 수신하고, 사용자에게 임의의 형태의 출력을 제공할 수 있다. The user can receive sleep stage information corresponding to each point in time in the sleep environment, prediction confidence information corresponding to each sleep stage information for each point in time, etc. through the user terminal (10). This user terminal (10) is equipped with a display, and can receive user input and provide output of any form to the user.
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) may be referred to as, but are not limited to, any device capable of using a wireless mechanism, such as a customer terminal (UE), a mobile, a PC capable of wireless communication, a mobile phone, a kiosk, a cellular phone, a cellular, a cellular terminal, a subscriber unit, a subscriber station, a mobile station, a terminal, a remote station, a PDA, a remote terminal, an access terminal, a user agent, a cellular telephone, a cordless telephone, a Session Initiation Protocol (SIP) telephone, a wireless local loop (WLL) station, a portable device having a wireless access function, a wireless model, etc. In addition, the user terminal (10) may be referred to as, but are not limited to, any device capable of using a wired connection mechanism, such as a wired fax machine, a PC having a wired model, a wired telephone, a terminal capable of wired communication, etc.
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, 수면 단계, 수면무호흡증, 수면 장애 등)에 대한 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. 즉, 외부 서버(20)는 본 개시의 수면 분석 모델을 학습시키기 위한 데이터 세트를 저장하고 있는 서버일 수 있다. According to one 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 polysomnography records, electronic health records, electronic medical records, etc. For example, the polysomnography records may include information on brain waves, eye movements, muscle movements, respiration, electrocardiograms, etc. during sleep of a sleep examination subject, and information on sleep diagnosis results (e.g., sleep stages, sleep apnea, sleep disorders, etc.) corresponding to the information. The information stored in the external server (20) may be utilized as learning data, verification data, and test data for training the neural network of the present disclosure. That is, the external server (20) may be a server that stores a data set for training the sleep analysis model of 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 분석 모델을 학습시킴으로써, 사용자의 수면 센싱 데이터에 대응하는 수면 분석 정보를 산출하기 위한 수면 분석 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 computing device (100) of the present disclosure can receive health checkup information or sleep checkup information, etc. from an external server (20), and construct a learning data set based on the information. The computing device (100) can generate a sleep analysis model for producing sleep analysis information corresponding to the user's sleep sensing data by training a sleep analysis model including one or more network functions through the learning data set. A specific description of a configuration for constructing a learning data set for neural network learning of the present disclosure and a learning method utilizing the learning data set will be described later with reference to FIG. 2.
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) may be a digital device, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, or a mobile phone, which may be equipped with a processor and a computing capability equipped with memory. The external server (20) may be a web server that processes a service. The types of servers described above are merely examples, and the present disclosure is not limited thereto.
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 분석 모델을 생성할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 수면 환경에 관련한 수면 센싱 데이터를 획득하고, 수면 센싱 데이터를 학습된 신경망 모델인 수면 분석 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(100)가 제공하는 수면 분석 정보는, 사용자의 수면 동안의 수면 단계에 관한 예측 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 분석 정보는, 특정 시점에 관련하여 사용자의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당한다는 수면 단계 정보를 포함할 수 있다. 여기서 하나 이상의 수면 단계는, 예컨대, wake(비수면 상태), N1(Non REM 1), N2, N3 및 REM 수면을 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 수면 분석 정보는, 제 1 시점에서의 사용자의 수면 단계가 REM 수면에 해당한다는 정보를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the computing device (100) may obtain sleep sensing data related to the user's sleep environment, and generate sleep analysis information related to the user's sleep state based on the sleep sensing data. Specifically, the computing device (100) may generate a sleep analysis model that learns one or more network functions using a labeled learning data set to output sleep analysis information based on the sleep sensing data. That is, the computing device (100) may obtain sleep sensing data related to the user's sleep environment, and process the sleep sensing data as input to a sleep analysis model, which is a learned neural network model, to generate sleep analysis information. In this case, the sleep analysis information provided by the computing device (100) may include prediction information regarding the sleep stage during the user's sleep. For example, the sleep analysis information may include sleep stage information indicating that the user's sleep corresponds to at least one of one or more sleep stages at a specific point in time. Here, the one or more sleep stages may include, for example, wake (non-sleep state), N1 (Non REM 1), N2, N3, and REM sleep. For a specific example, the sleep analysis information may include information that the user's sleep stage at a first point in time corresponds to REM sleep.
추가적으로, 수면 분석 정보는, 사용자의 수면 환경에 관련한 각 시점 별 예측 확신도 정보를 포함할 수 있다. 예측 확신도 정보는, 특정 시점에 대응하여 수면 분석 모델을 통해 출력한(또는, 예측한) 수면 단계 정보에 대한 예측 정확도에 관한 정보일 수 있다. 예컨대, 수면 분석 정보는, 제 1 시점에서의 사용자의 수면 단계가 REM 수면에 해당한다는 예측 정보 및 해당 예측 정보에 신뢰도에 관련한 예측 확신도 정보가 '80'이라는 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 예측 확신도 정보가 클수록 인공 신경망을 통해 예측된 수면 단계에 대한 정확도(또는, 신뢰도) 높은 것을 의미할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 수면 동안에 시점 별 수면 단계에 대한 예측 정보와 각 수면 단계에 예측 정보에 대응하는 예측 확신도 정보를 제공할 수 있다. 이 경우, 예측 확신도 정보는, 인공 신경망(즉, 수면 분석 모델)의 출력(즉, 수면 단계에 대한 예측 정보)이 얼마나 신뢰할만 한지에 대한 판단 지표로 활용될 수 있다. 다시 말해, 각 시점 별 수면 단계 추정에 관련한 예측 확신도 정보를 수면 단계 정보와 함께 제시함으로써 의료 환경에서의 신뢰성 있는 활용이 가능해질 수 있다.Additionally, the sleep analysis information may include prediction certainty information for each time point related to the user's sleep environment. The prediction certainty information may be information regarding the prediction accuracy of sleep stage information output (or predicted) through the sleep analysis model corresponding to a specific time point. For example, the sleep analysis information may include prediction information that the user's sleep stage at the first time point corresponds to REM sleep and information regarding the reliability of the prediction certainty information of '80' for the prediction information. For example, the greater the prediction certainty information, the higher the accuracy (or reliability) of the sleep stage predicted through the artificial neural network. That is, the computing device (100) may provide prediction information for sleep stages at each time point during the user's sleep and prediction certainty information corresponding to the prediction information for each sleep stage. In this case, the prediction certainty information may be utilized as an indicator of how reliable the output of the artificial neural network (i.e., the sleep analysis model) (i.e., the prediction information for the sleep stage) is. In other words, by providing prediction confidence information related to sleep stage estimation at each time point together with sleep stage information, reliable use in medical environments can be made possible.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성할 수 있다. 특성 맵 정보는, 수면 분석 모델이 출력한 수면 분석 정보의 산출 과정에서 영향을 준 데이터들을 시각화하여 나타낸 정보일 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 어텐션 모듈을 통해 특정 시점에 관련한 수면 센싱 데이터에 따른 수면 분석 정보에 대한 어텐션 가중치를 획득할 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 어텐션 모듈은 수면 분석 모델의 입력과 출력 사이의 매칭 관계를 학습하도록 하는 모듈일 수 있다. 하나 이상의 어텐션 모듈은, 신경망의 학습 과정에서, 시계열에 관련한 입력 데이터(즉, 수면 센싱 데이터)의 각 요소에 어텐션 가중치를 부여함에 따라, 입력 데이터와 출력 데이터 간의 집중해야 할 요소를 강조할 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 어텐션 모듈은 수면 분석 모델의 출력값이 어떤 입력 요소와 가장 높은 연관이 있는지에 대한 정보를 생성하는 모듈일 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the computing device (100) can generate characteristic map information based on sleep analysis information. The characteristic map information may be information that visualizes data that has an influence in the process of generating sleep analysis information output by the sleep analysis model. Specifically, the computing device (100) can obtain attention weights for sleep analysis information according to sleep sensing data related to a specific point in time through one or more attention modules. In this case, one or more attention modules may be modules that learn a matching relationship between the input and output of the sleep analysis model. One or more attention modules may emphasize elements to be focused on between the input data and the output data by assigning attention weights to each element of input data (i.e., sleep sensing data) related to a time series during the learning process of the neural network. In other words, one or more attention modules may be modules that generate information about which input element the output value of the sleep analysis model is most highly correlated with.
구체적인 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 시점(예컨대, 취침 후, 최초 사용자의 수면 1분)에 대응하여 획득된 사용자의 수면 센싱 데이터를 통해, 해당 1분 동안 사용자의 수면 단계가 N3 수면 단계에 해당한다는 예측 정보를 생성할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 어텐션 모듈로부터 해당 제 1 시점에 관련한 수면 분석 정보(즉, 해당 시점에 사용자의 수면이 N3 수면 단계에 해당한다는 예측 정보)에 대한 각 입력 요소의 어텐션 가중치를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 획득한 각 요소 별 어텐션 가중치를 시각화하여 특성 맵 정보를 생성할 수 있다.For a specific example, the computing device (100) may generate prediction information that the user's sleep stage corresponds to the N3 sleep stage for the 1 minute based on the user's sleep sensing data acquired in response to the first time point (e.g., the first minute of the user's sleep after going to bed). In addition, the computing device (100) may obtain attention weights of each input element for sleep analysis information related to the first time point (i.e., prediction information that the user's sleep corresponds to the N3 sleep stage at the time point) from one or more attention modules. The computing device (100) may generate feature map information by visualizing the acquired attention weights for each element.
즉, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 어텐션 모듈을 활용하여 시계열에 관련한 입력 데이터(즉, 수면 센싱 데이터)에 대한 예측 정보를 산출하는 과정에서의 판단 근거를 시각화할 수 있다. 다시 말해, 각 시점 별 수면 단계 판독에 대하여 어떤 신호(즉, 어떠한 수면 센싱 데이터)가 중요한 역할을 했는지 어텐션 가중치 값을 통해 시각화하여 제공할 수 있다. 예컨대, 어텐션 가중치를 통해 주목되는 신호 또는 정보들에 기초하여 픽셀 별로 다르게 표시하여 유의미한 형태의 시각화 정보를 제공하도록 특성 맵 정보를 생성할 수 있다.That is, the computing device (100) can visualize the basis for judgment in the process of generating prediction information for input data (i.e., sleep sensing data) related to a time series by utilizing one or more attention modules. In other words, it is possible to provide a visualization of which signal (i.e., which sleep sensing data) played an important role in the reading of sleep stages at each time point through attention weight values. For example, feature map information can be generated to provide meaningful visualization information by differently displaying each pixel based on signals or information that are noted through attention weights.
일반적으로 인공 신경망 모델은 내부적 알고리즘을 파악하기는 어렵다. 즉, 어떠한 근거를 바탕으로 입력 데이터에 관련한 출력을 생성하는지 파악하기 어렵다. 이는, 인공 신경망 모델의 불확실성으로 인한 리스크로 작용함에 따라 실제 의료 환경에서 활용되기 어려운 문제점을 가질 수 있다. In general, it is difficult to understand the internal algorithm of an artificial neural network model. In other words, it is difficult to understand the basis on which the output related to the input data is generated. This may have the problem of making it difficult to use in an actual medical environment as it acts as a risk due to the uncertainty of the artificial neural network model.
본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 시점 별 수면 단계를 예측할 때 중요하게 작용한 신호의 패턴을 시각화하여 제공함으로써, 신경망 모델이 어떤 근거를 바탕으로 예측 또는 판단을 했는지 시각화할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 수면 분석 모델이 출력하는 예측 정보의 타당성을 정밀하게 검증할 수 있도록 하여, 사용자(예컨대, 전문의)와의 협업 시너지를 극대화시킬 수 있다.The computing device (100) of the present disclosure provides a visualization of the pattern of signals that played an important role in predicting sleep stages at each time point, thereby visualizing the basis on which the neural network model made predictions or judgments. Accordingly, the validity of the prediction information output by the sleep analysis model of the present disclosure can be precisely verified, thereby maximizing the synergy of collaboration with a user (e.g., a specialist).
본 개시의 컴퓨팅 장치(100)의 구체적인 구성 및 해당 구성에 따른 효과들은 도 2를 참조하여 자세히 후술하도록 한다.The specific configuration of the computing device (100) of the present disclosure and the effects according to the configuration will be described in detail later with reference to FIG. 2.
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 computing device (100) may be a terminal or a server, and may include any type of device. The computing device (100) may be a digital device, such as a laptop computer, a notebook computer, a desktop computer, a web pad, or a mobile phone, which has a computing ability equipped with a processor and a memory. The computing device (100) may be a web server that processes a service. The types of servers described above are merely examples, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 본 개시의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷 기반 컴퓨팅의 일종으로 정보를 사용자의 컴퓨터가 아닌 인터넷에 연결된 다른 컴퓨터로 처리하는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 상기 클라우드 컴퓨팅 서비스는 인터넷 상에 자료를 저장해 두고, 사용자가 필요한 자료나 프로그램을 자신의 컴퓨터에 설치하지 않고도 인터넷 접속을 통해 언제 어디서나 이용할 수 있는 서비스일 수 있으며, 인터넷 상에 저장된 자료들을 간단한 조작 및 클릭으로 쉽게 공유하고 전달할 수 있다. 또한, 클라우드 컴퓨팅 서비스는 인터넷 상의 서버에 단순히 자료를 저장하는 것뿐만 아니라, 별도로 프로그램을 설치하지 않아도 웹에서 제공하는 응용프로그램의 기능을 이용하여 원하는 작업을 수행할 수 있으며, 여러 사람이 동시에 문서를 공유하면서 작업을 진행할 수 있는 서비스일 수 있다. 또한, 클라우드 컴퓨팅 서비스는 IaaS(Infrastructure as a Service), PaaS(Platform as a Service), SaaS(Software as a Service), 가상 머신 기반 클라우드 서버 및 컨테이너 기반 클라우드 서버 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다. 즉, 본 개시의 컴퓨팅 장치(100)는 상술한 클라우드 컴퓨팅 서비스 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다. 전술한 클라우드 컴퓨팅 서비스의 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시의 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축하는 임의의 플랫폼을 포함할 수도 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the computing device (100) may be a server that provides a cloud computing service. More specifically, the computing device (100) may be a server that provides a cloud computing service, which is a type of Internet-based computing that processes information with another computer connected to the Internet rather than the user's computer. The cloud computing service may be a service that stores data on the Internet and allows the user to use the data or programs required by the user anytime and anywhere through an Internet connection without having to install them on their computer, and allows the data stored on the Internet to be easily shared and transmitted with simple manipulation and clicks. In addition, the cloud computing service may be a service that not only simply stores data on a server on the Internet, but also performs a desired task by utilizing the functions of an application program provided on the web without having to install a separate program, and allows multiple people to simultaneously share documents and proceed with work. In addition, the cloud computing service may be implemented in the form of at least one of an IaaS (Infrastructure as a Service), a PaaS (Platform as a Service), a SaaS (Software as a Service), a virtual machine-based cloud server, and a container-based cloud server. That is, the computing device (100) of the present disclosure may be implemented in the form of at least one of the above-described cloud computing services. The specific description of the above-described cloud computing services is only an example, and may include any platform that constructs the cloud computing environment of the present disclosure.
이하에서는, 도 2를 참조하여 컴퓨팅 장치(100)가 수면 센싱 데이터에 기반하여 수면 분석 정보를 제공하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.Hereinafter, a method for a computing device (100) to provide sleep analysis information based on sleep sensing data will be described in more detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면에 관련한 분석 정보를 제공하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 도시한다.FIG. 2 illustrates a block diagram of a computing device for providing sleep-related analysis information related to one embodiment of the present disclosure.
도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크부(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)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 illustrated in FIG. 2, the computing device (100) may include a network unit (110), a memory (120), and a processor (130). The components included in the computing device (100) described above are exemplary, and the scope of the present disclosure is not limited to the components described above. That is, additional components may be included or some of the components described above may be omitted depending on the implementation aspect of the embodiments of the present disclosure.
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 one embodiment of the present disclosure, the computing device (100) may include a network unit (110) that transmits and receives data with a user terminal (10) and an external server (20). The network unit (110) may transmit and receive data, etc. for performing a method for providing sleep analysis information based on sleep environment sensing data according to one embodiment of the present disclosure, with other computing devices, servers, etc. That is, the network unit (110) may provide a communication function between the computing device (100), the user terminal (10), and the external server (20). For example, the network unit (110) may receive sleep examination records and electronic health records for a plurality of users from a hospital server. Additionally, the network unit (110) may allow information transmission between the computing device (100), the user terminal (10), and the external server (20) by calling a procedure with the computing device (100).
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 network unit (110) according to one embodiment of the present disclosure can use various wired communication systems such as a public switched telephone network (PSTN), 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), and a local area network (LAN).
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 network unit (110) presented in this specification can use various wireless communication systems such as 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) and other systems.
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 network unit (110) may be configured regardless of the communication mode, such as wired or wireless, and may be configured with various communication networks, such as a short-range communication network (PAN: Personal Area Network) and a wide area communication network (WAN: Wide Area Network). In addition, the network may be the well-known World Wide Web (WWW: World Wide Web), and may also utilize a wireless transmission technology used for short-range communication, such as infrared (IrDA: Infrared Data Association) or Bluetooth. The technologies described in this specification may be used not only in the networks mentioned above, but also in other networks.
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(130)에 의하여 판독되어 구동될 수 있다. 또한, 메모리(120)는 프로세서(130)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, 즉, 수면 다원 검사에 관련한 센싱 데이터 등)을 임시 또는 영구 저장할 수도 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the memory (120) can store a computer program for performing a method for providing sleep analysis information according to one embodiment of the present disclosure, and the stored computer program can be read and operated by the processor (130). In addition, the memory (120) can store any form of information generated or determined by the processor (130) and any form of information received by the network unit (110). In addition, the memory (120) can store data related to the user's sleep. For example, the memory (120) can temporarily or permanently store input/output data (for example, sleep sensing data related to the user's sleep environment, i.e., sensing data related to a polysomnographic examination, etc.).
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 one embodiment of the present disclosure, the memory (120) may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, an SD or XD memory, etc.), a Random Access Memory (RAM), a Static Random Access Memory (SRAM), a Read-Only Memory (ROM), an Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), a Programmable Read-Only Memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk. The computing device (100) may also operate in relation to web storage that performs the storage function of the memory (120) on the internet. The description of the above-described memory is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)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 one embodiment of the present disclosure, the processor (130) may be composed of one or more cores and may include a processor for data analysis and deep learning, such as a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device.
프로세서(130)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(130)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(130)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 processor (130) can read a computer program stored in the memory (120) and perform data processing for machine learning according to one embodiment of the present disclosure. According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can perform operations for learning a neural network. The processor (130) can perform calculations for learning a neural network, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating weights of a neural network using backpropagation.
또한, 프로세서(130)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 processor (130) can process learning of a network function. For example, the CPU and the GPGPU can process learning of a network function and data classification using the network function together. In addition, in one embodiment of the present disclosure, processors of a plurality of computing devices can be used together to process learning of a network function and data classification using the network function. In addition, a computer program executed in a computing device according to one embodiment of the present disclosure can be a CPU, GPGPU, or TPU executable program.
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 this specification, the network function may be used interchangeably with artificial neural network, neural network. In this specification, the network function may include one or more neural networks, in which 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 this specification, a model may include a network function. The model may include one or more network functions, in which case the output of the model may be an ensemble of outputs of one or more network functions.
프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 수면 분석 모델을 제공할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 프로세서(130)는 수면 센싱 데이터에 기초하여 수면 분석 정보를 산출하기 위한 계산을 수행할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(130)는 수면 분석 모델을 학습시키기 위한 계산을 수행할 수 있다.The processor (130) can read a computer program stored in the memory (120) to provide a sleep analysis model according to one embodiment of the present disclosure. According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can perform calculations to derive sleep analysis information based on sleep sensing data. According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can perform calculations to train the sleep analysis model.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 통상적으로 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 프로세서(130)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 one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can typically process the overall operation of the computing device (100). The processor (130) can process signals, data, information, etc. input or output through the components described above, or can operate an application program stored in the memory (120) to provide or process appropriate information or functions to the user terminal.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른, 수면 센싱 데이터의 획득은, 메모리(120)에 저장된 수면 센싱 데이터를 수신하거나 또는 로딩(loading)하는 것일 수 있다. 수면 센싱 데이터의 획득은, 유/무선 통신 수단에 기초하여 다른 저장 매체에, 다른 컴퓨팅 장치, 동일한 컴퓨팅 장치 내의 별도 처리 모듈로부터 수면 센싱 데이터를 수신하거나 또는 로딩하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can obtain sleep sensing data of the user. According to one embodiment of the present disclosure, obtaining the sleep sensing data may be receiving or loading sleep sensing data stored in the memory (120). Obtaining the sleep sensing data may be receiving or loading sleep sensing data from another storage medium, another computing device, or a separate processing module within the same computing device based on a wired/wireless communication means.
수면 센싱 데이터는, 사용자의 수면 동안 획득되는 생체 신호일 수 있다. 예컨대, 수면 센싱 데이터는 수면 다원 검사에 관련하여 사용자로부터 측정되는 생체 신호일 수 있다. 수면 다원 검사에 관련한 생체 신호는, 뇌파, 안전도, 턱 근전도, 호흡, 심전도, 동맥혈중산소포화도, 전비골근 근전도, 기타 생리적 및 신체적 변수들에 대한 정보들을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 수면 다원 검사에 관련한 생체 신호는 사용자의 수면 동안의 호흡 및 움직임에 관한 정보를 더 포함할 수도 있다. 이러한, 수면 센싱 데이터는 하나 이상의 채널을 통해 획득될 수 있다. 하나 이상의 채널 각각은, 생체 신호를 획득하기 위해 구성되는 각 전극 쌍에 관련한 것일 수 있다.The sleep sensing data may be a biosignal acquired during the user's sleep. For example, the sleep sensing data may be a biosignal measured from the user in relation to a polysomnographic examination. The biosignal associated with the polysomnographic examination may include information on brain waves, acuity, chin electromyography, respiration, electrocardiogram, arterial blood oxygen saturation, peroneal muscle electromyography, and other physiological and physical variables. According to a further embodiment, the biosignal associated with the polysomnographic examination may further include information on the user's respiration and movement during sleep. Such sleep sensing data may be acquired through one or more channels. Each of the one or more channels may be associated with each electrode pair configured to acquire a biosignal.
예를 들어, 수면 센싱 데이터는, 수면 다원 검사에 관련하여 측정된 생체 신호일 수 있으며, 뇌전도(EEG, Electroencephalography), 안전도(EOG, Electrooculography) 및 근전도(EMG, Electromyography)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관한 정보는 각각 상이한 채널을 통해 획득될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 뇌전도에 대한 정보는 6개의 채널(즉, F3-A2, F4-A1, C3-A2, C4-A1, O1-A2 및 O1-A1)을 통해 획득될 수 있으며, 안전도에 대한 정보는, 2개의 채널을 통해(LEFT, RIGHT) 획득되고, 그리고 근전도에 대한 정보는 1개의 채널을 통해 획득될 수 있다. 즉, 본 개시의 수면 센싱 데이터는, 수면 다원 검사를 위해 수면 기간 동안 사용자의 신체로부터 측정되는 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관련한 생체 신호들을 의미하며, 해당 생체 신호들은 상술한 바와 같이 뇌전도에 관련한 6개의 채널, 안전도에 관련한 2개의 채널 및 근전도에 관련한 1개의 채널 즉, 총 9개의 채널을 통해 획득될 수 있다. 본 개시의 수면 분석 정보 생성에 기반이 되는 수면 센싱 데이터는 전술한 바와 같이, 복수의 채널을 통해 획득되는 다양한 생체 신호들을 포함함에 따라, 해당 데이터를 통해 인공 신경망의 출력 정확도가 향상될 수 있다. For example, sleep sensing data may be a biosignal measured in relation to a polysomnographic examination, and may include information on electroencephalography (EEG), electrooculography (EOG), and electromyography (EMG). In this case, the information on the electroencephalography, the electrooculography, and the electromyography may each be obtained through different channels. For a specific example, as illustrated in FIG. 3, the information on the electroencephalography may be obtained through six channels (i.e., F3-A2, F4-A1, C3-A2, C4-A1, O1-A2, and O1-A1), the information on the stability may be obtained through two channels (LEFT, RIGHT), and the information on the electromyography may be obtained through one channel. That is, the sleep sensing data of the present disclosure refers to biosignals related to electroencephalography, stability, and electromyography that are measured from the user's body during a sleep period for a polysomnographic examination, and the biosignals can be obtained through six channels related to electroencephalography, two channels related to stability, and one channel related to electromyography, that is, a total of nine channels. Since the sleep sensing data, which is the basis for generating the sleep analysis information of the present disclosure, includes various biosignals obtained through a plurality of channels, as described above, the output accuracy of the artificial neural network can be improved through the data.
또한, 본 개시의 수면 센싱 데이터는, 사용자의 수면 기간 동안 획득되는 시계열 데이터일 수 있다. 이 경우, 수면 센싱 데이터는 사전 결정된 단위 시간으로 구분되는 하나 이상의 시퀀스 데이터의 조합일 수 있다. 사전 결정된 단위 시간은, 예를 들어, 수면 변화를 검출하기 위한 기준이 되는 30초일 수 있다. 즉, 수면 센싱 데이터는 사용자의 수면 환경에 관련하여 하나 이상의 채널을 통해 시계열적으로 획득되는 사용자의 생체 신호에 관련한 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 시퀀스 데이터는, 사전 결정된 단위 시간(예컨대, 30초)을 기준으로 9개 채널을 통해 획득된 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관한 정보를 포함할 수 있다. In addition, the sleep sensing data of the present disclosure may be time series data acquired during the user's sleep period. In this case, the sleep sensing data may be a combination of one or more sequence data separated by a predetermined unit time. The predetermined unit time may be, for example, 30 seconds, which is a standard for detecting a sleep change. That is, the sleep sensing data may include one or more sequence data related to the user's biosignal acquired in a time series manner through one or more channels in relation to the user's sleep environment. For example, the one or more sequence data may include information on electroencephalogram, safety, and electromyogram acquired through nine channels based on a predetermined unit time (e.g., 30 seconds).
구체적인 예를 들어, 도 3을 참조하면, 수면 센싱 데이터에 포함된 하나 이상의 시퀀스 데이터는, 제 1 시퀀스 데이터(201) 및 제 2 시퀀스 데이터(202)를 포함할 수 있다. 여기서 제 1 시퀀스 데이터(201)는, 0~30초 동안 9개의 채널을 통해 획득된 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관련한 생체 신호일 수 있다. 제 2 시퀀스 데이터(202)는 제 1 시퀀스 데이터(201)의 이후 시점인 31초~60초 동안 9개의 채널을 통해 획득된 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관련한 생체 신호일 수 있다. 도 3의 참조하여 전술한 기재는, 본 개시의 이해를 돕기위한 일 예시일 뿐, 본 개시의 수면 센싱 데이터에 포함된 하나 이상의 시퀀스 데이터는 제 1 및 제 2 시퀀스 데이터로 제한되지 않는다. 즉, 본 개시의 수면 센싱 데이터는, 사용자의 수면 기간 동안(예컨대, 8시간 동안) 측정된 생체 신호에 관련한 데이터임에 따라, 수면 센싱 데이터는 보다 많은 수의 시퀀스 데이터들을 포함함이 당 업계의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.For example, referring to FIG. 3, one or more sequence data included in the sleep sensing data may include first sequence data (201) and second sequence data (202). Here, the first sequence data (201) may be a biosignal related to electroencephalography, stability, and electromyography acquired through nine channels for 0 to 30 seconds. The second sequence data (202) may be a biosignal related to electroencephalography, stability, and electromyography acquired through nine channels for 31 to 60 seconds after the first sequence data (201). The description described above with reference to FIG. 3 is only an example to help understanding of the present disclosure, and the one or more sequence data included in the sleep sensing data of the present disclosure is not limited to the first and second sequence data. That is, since the sleep sensing data of the present disclosure is data related to a biosignal measured during a user's sleep period (e.g., for 8 hours), it will be apparent to a person skilled in the art that the sleep sensing data includes a larger number of sequence data.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 수면 센싱 데이터에 대한 전처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 수면 센싱 데이터에 대한 전처리는, 수면 센싱 데이터에 대한 다운 샘플링(down sampling)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 다원 검사에 관련하여 다채널(예컨대, 9개의 채널)을 통해 획득되는 수면 센싱 데이터는, 각각 상이한 sampling rate로 획득되나, 수면 단계측정에 불필요할 정도로 높은 sampling rate를 가질 수 있다. 이에 따라, 프로세서(130)는, 각 채널을 통해 획득하는 데이터들을 본 개시의 신경망 모델에 적합한 sampling rate로 다운 샘플링할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 각 채널을 통해 획득되는 데이터들을 25 Hz의 sampling rate으로 다운 샘플링하여 각 신호의 주기를 낮출 수 있다. 이는 시계열적으로 획득되는 데이터들의 왜곡을 저감시켜 에일리어싱(aliasing)을 방지하는 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라, 각 채널을 통해 획득되는 데이터들의 구분이 명확해질 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) may perform preprocessing on sleep sensing data. Preprocessing on sleep sensing data according to one embodiment may include performing down sampling on sleep sensing data. For example, sleep sensing data acquired through multiple channels (e.g., 9 channels) in relation to polysomnography may be acquired at different sampling rates, but may have a sampling rate that is unnecessarily high for sleep stage measurement. Accordingly, the processor (130) may down sample the data acquired through each channel to a sampling rate suitable for the neural network model of the present disclosure. For a specific example, the data acquired through each channel may be down sampled to a sampling rate of 25 Hz to reduce the period of each signal. This may provide an effect of reducing distortion of data acquired in time series and preventing aliasing. Accordingly, the distinction between data acquired through each channel may become clear.
추가적인 실시예에서, 수면 센싱 데이터에 대한 전처리는, 각 채널을 통해 획득되는 데이터 각각의 노이즈를 제거하는 전처리를 포함할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 각 채널을 통해 획득되는 데이터 각각에 포함된 신호의 크기와 사전 결정된 기준 신호의 크기에 비교에 기초하여 각 데이터에 포함된 신호의 크기를 표준화할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 복수의 채널을 통해 획득한 수면 센싱 데이터 각각에 포함된 신호의 크기가 사전 결정된 기준 신호 미만인 경우, 해당 신호의 크기를 크게 조정하고, 그리고 각 채널을 통해 획득한 수면 센싱 데이터 각각에 포함된 신호의 크기가 사전 결정된 기준 신호 이사인 경우, 해당 신호의 크기를 작게(즉, clipping되지 않게) 조정할 수 있다. 전술한, 수면 센싱 데이터에 대한 전처리에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. In an additional embodiment, the preprocessing for the sleep sensing data may include preprocessing for removing noise from each of the data acquired through each channel. Specifically, the processor (130) may standardize the magnitude of the signal included in each of the data acquired through each channel based on a comparison between the magnitude of the signal included in each of the data acquired through each channel and the magnitude of a predetermined reference signal. For example, if the magnitude of the signal included in each of the sleep sensing data acquired through a plurality of channels is less than the predetermined reference signal, the processor (130) may adjust the magnitude of the corresponding signal to be large, and if the magnitude of the signal included in each of the sleep sensing data acquired through each channel is greater than the predetermined reference signal, the processor (130) may adjust the magnitude of the corresponding signal to be small (i.e., not to be clipped). The specific description of the preprocessing for the sleep sensing data described above is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 출력할 수 있다. 수면 분석 정보는, 사용자의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당한다는 수면 단계 정보를 포함할 수 있다. 다시 말해, 수면 분석 정보는, 사용자의 수면 동안의 수면 단계에 대한 예측 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 분석 정보는, 특정 시점에 관련하여 사용자의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당한다는 수면 단계 정보를 포함할 수 있다. 여기서 하나 이상의 수면 단계는, 예컨대, wake(비수면 상태), N1(Non REM 1), N2, N3 및 REM 수면을 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 수면 분석 정보는, 제 1 시점에서의 사용자의 수면 단계가 REM 수면에 해당한다는 정보를 포함할 수 있다. 전술한 수면 분석 정보에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) may process sleep sensing data as input to a sleep analysis model to output sleep analysis information. The sleep analysis information may include sleep stage information indicating that the user's sleep corresponds to at least one of one or more sleep stages. In other words, the sleep analysis information may include prediction information about the sleep stage during the user's sleep. For example, the sleep analysis information may include sleep stage information indicating that the user's sleep corresponds to at least one of one or more sleep stages with respect to a specific point in time. Here, the one or more sleep stages may include, for example, wake (non-sleep state), N1 (Non REM 1), N2, N3, and REM sleep. As a specific example, the sleep analysis information may include information indicating that the user's sleep stage at a first point in time corresponds to REM sleep. The specific description of the sleep analysis information described above is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 대한 학습을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(130)는 외부 서버(20)로부터 학습 데이터 세트를 수신할 수 있다. 여기서, 외부 서버(20)는 병원 서버 및 정부 서버 중 적어도 하나에 관련한 서버일 수 있으며, 각각의 서버의 전자건강기록, 전자의료기록 및 건강 검진 DB 중 적어도 하나로부터 수면 다원 검사에 관련한 복수의 사용자 각각의 검진 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(130)는 외부 서버(20)로부터 수신한 복수의 사용자 각각의 검진 데이터에 기초하여 복수의 학습 데이터를 포함하는 학습 데이터 세트를 구축할 수 있다. 학습 데이터 세트는, 신경망의 입력에 관련한 학습 입력 데이터 세트 및 출력과 비교되는 학습 출력 데이터 세트를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) may perform learning for one or more network functions through a learning data set. To this end, the processor (130) may receive a learning data set from an external server (20). Here, the external server (20) may be a server related to at least one of a hospital server and a government server, and may receive examination data of each of a plurality of users related to a sleep polygraph from at least one of an electronic health record, an electronic medical record, and a health examination DB of each server. The processor (130) may construct a learning data set including a plurality of learning data based on the examination data of each of a plurality of users received from the external server (20). The learning data set may include a learning input data set related to an input of a neural network and a learning output data set compared to an output.
보다 구체적으로, 학습 데이터 세트는, 복수의 사용자 각각의 수면 환경에 관련하여 수면 다원 검사를 통해 사용자의 신체로부터 측정된 생체 신호에 관련한 학습 입력 데이터 세트 및 각 생체 신호의 시점 별 수면 단계 판정 정보에 관련한 학습 출력 데이터 세트를 포함할 수 있다. 프로세서(130)는 학습 데이터 세트를 통해 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 본 개시의 수면 분석 모델을 생성할 수 있다.More specifically, the learning data set may include a learning input data set related to biosignals measured from the user's body through a polysomnography in relation to the sleep environment of each of the plurality of users, and a learning output data set related to sleep stage determination information at each time point of each biosignal. The processor (130) may perform learning on one or more network functions through the learning data set to generate the sleep analysis model of the present disclosure.
수면 분석 모델은, 제1 서브 모델(310) 및 제2 서브 모델(330)을 포함할 수 있다. 이하에서, 제1 서브 모델(310)은 차원 감소 서브 모델(310), 제2 서브 모델(330)은 차원 복원 서브 모델(330)로 서술하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 프로세서(130)는 학습 입력 데이터를 차원 감소 서브 모델(310)의 입력으로 하여 차원 복원 서브 모델(330)이 해당 학습 입력 데이터의 라벨과 연관된 학습 데이터를 출력하도록 학습시킬 수 있다.The sleep analysis model may include a first sub-model (310) and a second sub-model (330). Hereinafter, the first sub-model (310) is described as a dimension reduction sub-model (310), and the second sub-model (330) is described as a dimension restoration sub-model (330), but is not limited thereto. The processor (130) may train the dimension restoration sub-model (330) to output learning data associated with the label of the corresponding learning input data by using learning input data as input to the dimension reduction sub-model (310).
차원 감소 서브 모델(310)은 사용자의 수면 동안 시계열적으로 획득되는 생체 신호에 관련한 학습 입력 데이터를 입력으로 하여 피처(즉, 임베딩)를 추출하는 모델일 수 있다. 즉, 차원 감소 서브 모델(310)은 프로세서(130)로부터 학습 입력 데이터를 수신하여 학습 입력 데이터의 특징 벡터 열을 출력으로 지정하여 입력 데이터가 피처로 변환되는 중간 과정을 학습할 수 있다. The dimension reduction sub-model (310) may be a model that extracts features (i.e., embeddings) by inputting learning input data related to bio-signals acquired in a time-series manner during the user's sleep. That is, the dimension reduction sub-model (310) may receive learning input data from the processor (130) and designate a feature vector column of the learning input data as an output to learn an intermediate process in which the input data is converted into a feature.
또한, 프로세서(130)는 차원 감소 서브 모델(310)의 출력에 관련한 임베딩(즉, 피처)을 차원 복원 서브 모델(330)로 전달할 수 있다. 차원 감소 서브 모델(310)은 피처를 입력으로 하여 해당 피처에 관련한 수면 분석 정보를 출력할 수 있다. 프로세서(130)는 차원 복원 서브 모델의 출력인 수면 분석 정보를 학습 출력 데이터와 비교하여 오차를 도출하고, 도출된 오차에 기초하여 각 모델의 가중치를 역전파(backpropagation) 방식으로 조정할 수 있다.In addition, the processor (130) can transfer the embedding (i.e., feature) related to the output of the dimension reduction sub-model (310) to the dimension restoration sub-model (330). The dimension reduction sub-model (310) can take a feature as input and output sleep analysis information related to the feature. The processor (130) can compare the sleep analysis information, which is the output of the dimension restoration sub-model, with the learning output data to derive an error, and adjust the weights of each model using the backpropagation method based on the derived error.
프로세서(130)는 학습 입력 데이터에 대한 차원 복원 서브 모델(330)의 연산 결과와 학습 출력 데이터의 오차에 기초하여 차원 복원 서브 모델(330)의 출력인 수면 분석 정보가 학습 출력 데이터에 가까워지도록 하나 이상의 네트워크 함수의 가중치를 조정할 수 있다.The processor (130) can adjust the weights of one or more network functions so that the sleep analysis information, which is the output of the dimension restoration sub-model (330), becomes closer to the learning output data based on the operation result of the dimension restoration sub-model (330) for the learning input data and the error of the learning output data.
다시 말해, 차원 감소 서브 모델은 학습 입력 데이터에 대한 피처를 추출하도록 학습되며, 차원 복원 서브 모델은 추출된 피처에 대응하는 분석 정보를 출력하도록 학습될 수 있다.In other words, the dimensionality reduction sub-model can be trained to extract features for learning input data, and the dimensionality restoration sub-model can be trained to output analysis information corresponding to the extracted features.
또한, 수면 분석 모델은 하나 이상의 어텐션 모듈을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 어텐션 모듈은 피처에 대응하는 분석 정보에 대한 어텐션 가중치를 산출할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 학습 입력 데이터와 학습 출력 데이터를 통해 하나 이상의 어텐션 모듈로 하여금 입력(즉, 학습 입력 데이터)과 출력(즉, 학습 출력 데이터) 사이의 매칭 관계를 학습하도록 할 수 있다. 이에 따라, 하나 이상의 어텐션 모듈(320)은 피처 및 차원 복원 서브 모델(330)의 타임 스텝 간의 연관성에 관련한 연관 정보를 생성할 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 어텐션 모듈은 신경망의 학습 과정에서 시계열에 관련한 입력 데이터의 각 요소에 어텐션 가중치를 부여함으로서, 입력 데이터와 출력 데이터 간의 집중해야 할 요소를 강조할 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 어텐션 모듈은 수면 분석 모델의 출력값과 입력값 간의 연관성에 관련한 어텐션 가중치를 부여하도록 학습되는 모듈일 수 있다. In addition, the sleep analysis model may further include one or more attention modules. The one or more attention modules may calculate attention weights for analysis information corresponding to features. Specifically, the processor (130) may cause the one or more attention modules to learn a matching relationship between inputs (i.e., learning input data) and outputs (i.e., learning output data) through learning input data and learning output data. Accordingly, the one or more attention modules (320) may generate association information related to associations between time steps of the feature and dimension restoration sub-models (330). In other words, the one or more attention modules may emphasize elements to be focused on between the input data and the output data by assigning attention weights to each element of input data related to the time series during the learning process of the neural network. In other words, the one or more attention modules may be modules that are learned to assign attention weights related to associations between the output values and input values of the sleep analysis model.
구체적인 예를 들어, 차원 복원 서브 모델(330)은 하나 이상의 RNN을 포함하며, 하나 이상의 RNN을 통해 제 1 타임 스탬프의 예측 정보를 입력으로 하여 제 2 타임 스탬프의 예측 정보를 출력하는 모델일 수 있다. 이 경우, 제 1 타임 스탬프는 제 2 타임 스탬프보다 앞선 시점일 수 있다. 구체적으로, 차원 복원 서브 모델의 제 1 RNN을 통해 예측된 예측 정보는 다음 타임 스탬프의 제 2 RNN으로 전달되고, 제 2 RNN을 통해 예측된 예측 정보는 다음 타임 스탬프의 제 3 RNN으로 전달될 수 있다. 이 과정에서 하나 이상의 어텐션 모듈은 타임 스텝 간의 연관 정보를 통해 집중해야 할 피처의 시점을 결정할 수 있다. 즉, 차원 복원 서브 모델(330)은 하나 이상의 RNN을 통해 예측 정보를 반복하여 예측하는 과정에서 하나 이상의 어텐션 모듈을 통해 집중할 변화 요인의 시점을 결정함으로써, 다양한 인자들의 시점 간 연관 관계에 대한 예측 정보를 출력하도록 학습될 수 있다.For a specific example, the dimension restoration sub-model (330) may include one or more RNNs, and may be a model that inputs prediction information of a first time stamp through one or more RNNs and outputs prediction information of a second time stamp. In this case, the first time stamp may be a time point earlier than the second time stamp. Specifically, the prediction information predicted through the first RNN of the dimension restoration sub-model may be transferred to the second RNN of the next time stamp, and the prediction information predicted through the second RNN may be transferred to the third RNN of the next time stamp. In this process, one or more attention modules may determine the time point of a feature to be focused on through the correlation information between time steps. That is, the dimension restoration sub-model (330) may be trained to output prediction information on the correlation between the time points of various factors by determining the time point of a change factor to be focused on through one or more attention modules in the process of repeatedly predicting prediction information through one or more RNNs.
다시 말해, 프로세서(130)는 학습 입력 데이터를 차원 감서 서브 모델의 입력으로 하여 학습 입력 데이터에 대응하는 피처를 출력하도록 하며, 해당 피처를 하나 이상의 어텐션 모듈을 거쳐 차원 복원 서브 모델(330)의 입력으로 처리할 수 있다. 이 경우, 차원 복원 서브 모델(330)은 피처를 입력으로 하여 수면 분석 정보를 출력할 수 있으며, 프로세서(130)는 출력된 수면 분석 정보를 학습 입력 데이터의 라벨인 학습 출력 데이터와 비교하여 오차를 도출하고, 도출된 오차에 기초하여 각 모델의 가중치를 조정할 수 있다. 전술한 학습 과정을 통해 프로세서(130)는 하나 이상의 네트워크 함수에 대한 학습을 수행하여 수면 분석 모델을 생성할 수 있다. In other words, the processor (130) may use learning input data as input to a dimensionality detection sub-model to output features corresponding to the learning input data, and may process the features as inputs to a dimensionality restoration sub-model (330) through one or more attention modules. In this case, the dimensionality restoration sub-model (330) may use the features as inputs to output sleep analysis information, and the processor (130) may compare the output sleep analysis information with learning output data, which is a label of the learning input data, to derive an error, and may adjust the weights of each model based on the derived error. Through the learning process described above, the processor (130) may perform learning on one or more network functions to generate a sleep analysis model.
이에 따라, 수면 분석 모델은, 수면 센싱 데이터를 입력으로 하여 수면 분석 정보를 출력할 수 있다. Accordingly, the sleep analysis model can input sleep sensing data and output sleep analysis information.
보다 자세히 설명하면, 수면 분석 모델은, 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함하는 수면 센싱 데이터를 입력으로 하여, 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각에 대응하는 수면 분석 정보를 출력할 수 있다. 즉, 수면 분석 모델은, 수면 센싱 데이터를 입력으로 하여 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각에 대응하는 수면 분석 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 수면 분석 모델은, 차원 감소 서브 모델(예컨대, 인코더) 및 차원 복원 서브 모델(예컨대, 디코더)을 포함할 수 있다. 이하에서 서술되는 차원 감소 서브 모델 및 차원 복원 서브 모델은 전술한 학습 과정을 통해 학습된 모델들을 의미할 수 있다. 수면 분석 모델이 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함하는 수면 센싱 데이터를 입력으로 하여 각 시퀀스 데이터에 대응하는 수면 분석 정보를 출력하는 과정에 대한 구체적인 기재는 도 4 및 도 5를 참조하여 이하에서 서술하도록 한다. To be more specific, the sleep analysis model can take sleep sensing data including one or more sequence data as input, and output sleep analysis information corresponding to each of the one or more sequence data. That is, the sleep analysis model can be characterized by taking sleep sensing data as input and outputting sleep analysis information corresponding to each of the one or more sequence data. This sleep analysis model can include a dimensionality reduction sub-model (e.g., an encoder) and a dimensionality restoration sub-model (e.g., a decoder). The dimensionality reduction sub-model and the dimensionality restoration sub-model described below may refer to models learned through the aforementioned learning process. A specific description of a process in which the sleep analysis model takes sleep sensing data including one or more sequence data as input and outputs sleep analysis information corresponding to each sequence data will be described below with reference to FIGS. 4 and 5.
차원 감소 서브 모델(310)은, 수면 센싱 데이터에 포함된 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각을 입력으로 하여 하나 이상의 채널 각각에 대응하여 하나 이상의 피처를 추출하고, 추출된 하나 이상의 피처를 통합하여 각 시퀀스 데이터에 대응하는 하나 이상의 통합 피처를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The dimensionality reduction sub-model (310) may be characterized by taking as input one or more sequence data included in the sleep sensing data, extracting one or more features corresponding to each of one or more channels, and integrating the extracted one or more features to generate one or more integrated features corresponding to each sequence data.
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 본 개시의 학습 입력 수면 센싱 데이터는, 사용자의 수면 동안 하나 이상의 채널을 통해 시계열적으로 획득되는 사용자의 생체 신호에 관련한 것일 수 있다. 이러한 수면 센싱 데이터는, 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 시퀀스 데이터는, 제 1 시퀀스 데이터(201) 및 제 2 시퀀스 데이터(202)를 포함할 수 있다. 여기서 제 1 시퀀스 데이터(201)는, 0~30초 동안 9개의 채널을 통해 획득된 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관련한 생체 신호일 수 있다. 제 2 시퀀스 데이터(202)는 제 1 시퀀스 데이터(201)의 이후 시점인 31초~60초 동안 9개의 채널을 통해 획득된 뇌전도, 안전도 및 근전도에 관련한 생체 신호일 수 있다. 나아가, 분석에 사용되는 수면 센싱 데이터는 30초 단위로 10개의 시퀀스 데이터를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.More specifically, referring to FIG. 4, the learning input sleep sensing data of the present disclosure may be related to a user's bio-signal acquired in time series through one or more channels during the user's sleep. The sleep sensing data may include one or more sequence data. The one or more sequence data may include first sequence data (201) and second sequence data (202). Here, the first sequence data (201) may be a bio-signal related to an electroencephalogram (EEG), a safety level, and an electromyogram (EMG) acquired through nine channels for 0 to 30 seconds. The second sequence data (202) may be a bio-signal related to an EEG, a safety level, and an EMG acquired through nine channels for 31 to 60 seconds after the first sequence data (201). Furthermore, the sleep sensing data used for analysis may include, but is not limited to, 10 sequence data per 30 seconds.
이 경우, 차원 감소 서브 모델(310)은 제 1 시퀀스 데이터(201)를 입력으로 하여 각 채널에 대응하는 하나 이상의 피처를 추출할 수 있다. 구체적으로, 차원 감소 서브 모델은 0~30초 동안의 뇌전도에 관련한 6개의 채널 각각에 대응하여 6개의 피처를 생성할 수 있으며, 해당 시간 기간 동안의 안전도에 관련한 2개의 채널 각각에 대응하여 2개의 피처를 생성할 수 있고, 그리고 해당 시간 기간 동안의 근전도에 관련한 1개의 채널에 대응하여 1개의 피처를 생성할 수 있다. 즉, 차원 감소 서브 모델(310)은 수면 센싱 데이터에 포함된 제 1 시퀀스 데이터(201)를 입력으로 하는 경우, 각 채널에 대응하여 9개의 피처를 생성할 수 있다. 또한, 차원 감소 서브 모델(310)은 하나 이상의 피처 즉, 9개의 피처를 통합하여 통합 피처를 생성할 수 있다. 통합 피처는 동일한 시간 동안 복수의 채널을 통해 획득된 다양한 생체 신호를 통합한 것으로 특정 시점에 관련한 수면 환경에 대표성을 나타낸 피처를 의미할 수 있다. 즉, 하나의 통합 피처는 하나의 시퀀스 데이터에 대응하는 피처(즉, 임베딩)을 의미할 수 있다. 또한, 차원 감소 서브 모델(310)은 제 1 시퀀스 데이터(201)의 이후 시점의 수면 환경에 관련한 제 2 시퀀스 데이터(202)를 입력으로 하여 제 2 시퀀스 데이터(202)에 대응하는 통합 피처를 생성할 수 있다.In this case, the dimensionality reduction sub-model (310) can extract one or more features corresponding to each channel by inputting the first sequence data (201). Specifically, the dimensionality reduction sub-model can generate six features corresponding to each of six channels related to EEG for 0 to 30 seconds, two features corresponding to each of two channels related to safety during the corresponding time period, and one feature corresponding to one channel related to EMG during the corresponding time period. That is, when the dimensionality reduction sub-model (310) inputs the first sequence data (201) included in the sleep sensing data, it can generate nine features corresponding to each channel. In addition, the dimensionality reduction sub-model (310) can integrate one or more features, that is, nine features, to generate an integrated feature. An integrated feature may mean a feature that represents a sleep environment related to a specific point in time by integrating various bio-signals acquired through multiple channels during the same time. In other words, one integrated feature may mean a feature (i.e., embedding) corresponding to one sequence data. In addition, the dimensionality reduction sub-model (310) may generate an integrated feature corresponding to the second sequence data (202) by inputting second sequence data (202) related to a sleep environment at a subsequent point in time of the first sequence data (201).
예를 들어, 차원 감소 서브 모델(310)에서 각각의 채널별로 피처를 추출하는 모델은 Res1DCNN일 수 있고, 각 채널별 피처를 통합하여 통합 피처를 추출하는 모델 또한 Res1DCNN일 수 있다. 즉, 차원 감소 서브 모델(310)은 MultiRes1DCNN일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, in the dimension reduction sub-model (310), a model that extracts features for each channel may be Res1DCNN, and a model that extracts integrated features by integrating features for each channel may also be Res1DCNN. That is, the dimension reduction sub-model (310) may be MultiRes1DCNN, but is not limited thereto.
일 실시예에서, 본 개시의 차원 감소 서브 모델은 복수 개로 구비되어, 하나 이상의 시퀀스 데이터에 대응하는 통합 피처 추출 동작을 병렬적으로 수행할 수도 있다. 차원 감소 서브 모델이 복수 개로 구비되여 각 시퀀스 데이터를 입력으로 하여 하나 이상의 통합 피처 추출 동작을 병렬적으로 수행하는 경우, 처리 속도가 보다 향상될 수 있다. In one embodiment, the dimensionality reduction sub-model of the present disclosure may be provided in multiple numbers to perform integrated feature extraction operations corresponding to one or more sequence data in parallel. When the dimensionality reduction sub-model is provided in multiple numbers to perform one or more integrated feature extraction operations in parallel by taking each sequence data as input, the processing speed can be further improved.
전술한 바와 같이, 차원 복원 서브 모델(330)은, 사전 결정된 단위 시간으로 구분된 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함하는 수면 센싱 데이터를 입력으로 하는 경우, 각 시퀀스 데이터에 대응하여 하나 이상의 통합 피처를 생성할 수 있다. 예를 들어, 10개의 시퀀스에 대해 분석을 수행할 경우 10개의 통합 피처가 획득될 수 있다.As described above, the dimension restoration sub-model (330) can generate one or more integrated features corresponding to each sequence data when inputting sleep sensing data including one or more sequence data separated by a predetermined unit time. For example, when performing analysis on 10 sequences, 10 integrated features can be obtained.
또한, 차원 복원 서브 모델(330)은, 통합 피처를 입력으로 하여 수면 분석 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the dimension restoration sub-model (330) may be characterized by taking an integrated feature as input and outputting sleep analysis information.
구체적인 예를 들어, 차원 복원 서브 모델(330)은 RNN을 포함할 수 있으며, 복수의 시퀀스에 대한 분석 결과로서 획득된 복수의 통합 피처를 입력으로 하여, 복수의 시퀀스에 대한 통합 피처를 함께 분석하여 복수의 시퀀스 각각에 대한 수면 분석 정보를 출력할 수 있다. 출력되는 수면 분석 정보는 각 시퀀스에 대한 수면 단계 정보 및 이에 대한 확신도 정보를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For a specific example, the dimension restoration sub-model (330) may include an RNN, and may input a plurality of integrated features obtained as analysis results for a plurality of sequences, analyze the integrated features for the plurality of sequences together, and output sleep analysis information for each of the plurality of sequences. The output sleep analysis information may include, but is not limited to, sleep stage information and confidence information for each sequence.
예를 들어, 10개의 시퀀스로부터 추출된 통합 피처를 이용하여 수면 분석 정보를 획득하는 경우, 10개의 MultiRes1DCNN 연산으로부터 추출된 통합 피처들을 RNN에 입력하여 그 출력으로부터 10개의 시퀀스 각각에 대한 수면단계 정보 및 이에 대한 확신도 정보를 획득할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, when obtaining sleep analysis information using integrated features extracted from 10 sequences, integrated features extracted from 10 MultiRes1DCNN operations can be input into an RNN, and sleep stage information and confidence information for each of the 10 sequences can be obtained from the output thereof, but is not limited thereto.
다른 예로, 차원 복원 서브 모델(330)은 하나 이상의 RNN을 포함하며, 하나 이상의 RNN을 통해 제 1 타임 스탬프의 예측 정보를 입력으로 하여 제 2 타임 스탬프의 예측 정보를 출력하는 모델일 수 있다. 이 경우, 제 1 타임 스탬프는 제 2 타임 스탬프보다 앞선 시점일 수 있다. 구체적으로, 차원 복원 서브 모델의 제 1 RNN을 통해 예측된 예측 정보는 다음 타임 스탬프의 제 2 RNN으로 전달되고, 제 2 RNN을 통해 예측된 예측 정보는 다음 타임 스탬프의 제 3 RNN으로 전달될 수 있다. 이 과정에서 하나 이상의 어텐션 모듈은 타임 스텝 간의 연관 정보를 통해 집중해야 할 피처의 시점을 결정할 수 있다. 즉, 차원 복원 서브 모델(330)은 하나 이상의 RNN을 통해 예측 정보를 반복하여 예측하는 과정에서 하나 이상의 어텐션 모듈(320)을 통해 집중할 변화 요인의 시점을 결정함으로써, 다양한 인자들의 시점 간 연관 관계에 대한 예측 정보를 출력할 수 있다.As another example, the dimension restoration sub-model (330) may include one or more RNNs, and may be a model that inputs prediction information of a first time stamp through one or more RNNs and outputs prediction information of a second time stamp. In this case, the first time stamp may be a time point earlier than the second time stamp. Specifically, the prediction information predicted through the first RNN of the dimension restoration sub-model may be transferred to the second RNN of the next time stamp, and the prediction information predicted through the second RNN may be transferred to the third RNN of the next time stamp. In this process, one or more attention modules may determine the time point of a feature to focus on through the correlation information between time steps. That is, the dimension restoration sub-model (330) may output prediction information on the correlation between the time points of various factors by determining the time point of a change factor to focus on through one or more attention modules (320) in the process of repeatedly predicting prediction information through one or more RNNs.
즉, 차원 감소 서브 모델(310)을 통해 출력된 통합 피처는 하나 이상의 어텐션 모듈(320)로 전달될 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 어텐션 모듈(320)은, 각 통합 피처에 대응하는 수면 분석 정보에 대한 어텐션 가중치를 산출할 수 있다. 하나 이상의 어텐션 모듈(320)은 시계열에 관련한 입력 데이터(즉, 수면 센싱 데이터)의 각 피처에 어텐션 가중치를 부여하여 입력 데이터와 출력 데이터 간의 집중해야 할 요소를 강조할 수 있다. That is, the integrated feature output through the dimension reduction sub-model (310) can be transferred to one or more attention modules (320). In this case, one or more attention modules (320) can calculate attention weights for sleep analysis information corresponding to each integrated feature. One or more attention modules (320) can assign attention weights to each feature of input data (i.e., sleep sensing data) related to the time series to emphasize elements to be focused on between the input data and the output data.
즉, 본 개시의 차원 감소 서브 모델(310), 하나 이상의 어텐션 모듈(320) 및 차원 복원 서브 모델(330)을 포함하는 수면 분석 모델은, 단순히 하나의 시퀀스 데이터에 관련한 시점을 고려하여 수면 분석 정보(즉, 수면 단계에 관련한 예측 정보)를 출력하는 것이 아닌, 이점 시점의 시퀀스 데이터들을 반영하여 수면 분석 정보를 출력할 수 있다.That is, the sleep analysis model including the dimension reduction sub-model (310), one or more attention modules (320), and the dimension restoration sub-model (330) of the present disclosure can output sleep analysis information (i.e., prediction information related to sleep stages) by reflecting sequence data at each point in time, rather than simply outputting sleep analysis information (i.e., prediction information related to sleep stages) by considering a point in time related to one sequence data.
예컨대, 전문의 또는 수면기사가 실제로 수면 다원 검사 결과를 판독하는 경우, 단일 30초에 대응하는 하나의 시퀀스만을 살피는 것이 아닌, 이전 시퀀스까지 고려하여 판독을 진행할 수 있다. 다시 말해, 이전 시퀀스와의 연관성을 고려하지 않고, 단일 시퀀스에 기반하여 수면 단계에 대한 예측 정보가 산출되는 경우, 정확도가 결여될 우려가 있다. For example, when a specialist or sleep technician actually interprets the results of a polysomnography test, they may interpret the results by considering not only a single sequence corresponding to a single 30-second period, but also the previous sequence. In other words, if the prediction information about the sleep stage is derived based on a single sequence without considering the relationship with the previous sequence, there is a concern that the accuracy may be lacking.
본 개시의 수면 분석 모델은 전술한 과정을 통해, 하나의 시퀀스 데이터에 대응하는 수면 분석 정보를 산출하는 과정에서 전후 시퀀스 데이터들의 특성을 고려하여 수면 단계 예측을 진행할 수 있다. 이에 따라, 산출된 수면 분석 정보의 정확도 및 신뢰도를 담보할 수 있다. The sleep analysis model of the present disclosure can predict sleep stages by considering the characteristics of the preceding and following sequence data in the process of calculating sleep analysis information corresponding to one sequence data through the aforementioned process. Accordingly, the accuracy and reliability of the calculated sleep analysis information can be guaranteed.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 수면 분석 모델은 전이 학습(transfer learning)되는 것을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 수면 질환을 겪는 환자들에 대한 수면 단계 예측의 정확도는 정상인 보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 수면무호흡증을 겪는 환자들을 통해 획득한 수면 센싱 데이터에 기반하여 신경망을 활용한 수면 단계 예측을 수행하는 경우, 수면질환을 겪지 않는 사용자를 대상으로 한 수면 단계 예측에 대한 정확도 보다 약 10~15% 낮을 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the sleep analysis model may be characterized by transfer learning. For example, the accuracy of sleep stage prediction for patients suffering from sleep disorders may be lower than that of normal people. For example, when performing sleep stage prediction using a neural network based on sleep sensing data acquired through patients suffering from sleep apnea, the accuracy of sleep stage prediction for users who do not suffer from sleep disorders may be about 10 to 15% lower.
일반적으로, 수면 다원 검사를 진행하기 이전에 해당 사용자의 수면 질환 여부를 명확히 분류하기 어렵다. 이에 따라, 수면질환을 겪는 사용자와 수면질환을 겪지 않는 사용자의 수면 센싱 데이터에 대응하는 수면 분석 정보를 제공하는 수면 분석 모델을 생성하기 위해서는, 수면 질환을 겪는 사용자에 관련한 수면 센싱 데이터가 추가적으로 필요할 수 있다. 다시 말해, 수면 질환을 겪는 복수의 사용자들의 복수의 수면 센싱 데이터가 수면 분석 모델(즉, 신경망 모델)을 학습시키기 위한 학습 데이터로 구축되어야 하며, 이는 데이터 세트를 통한 신경망 모델의 학습에 많은 시간과 비용을 초래할 우려가 있다. In general, it is difficult to clearly classify whether a user has a sleep disorder before performing a polysomnographic test. Accordingly, in order to create a sleep analysis model that provides sleep analysis information corresponding to sleep sensing data of users with sleep disorders and users without sleep disorders, sleep sensing data related to users with sleep disorders may be additionally required. In other words, multiple sleep sensing data of multiple users with sleep disorders must be constructed as learning data for training a sleep analysis model (i.e., a neural network model), and this may incur a lot of time and cost for training a neural network model through a data set.
이에 따라, 본 개시의 수면 분석 모델은 전이 학습을 통해 상이한 도메인(예컨대, 수면질환을 겪는 사용자들)에 해당하는 수면 센싱 데이터에 대응하는 수면 분석 정보를 출력하도록 전이 학습되는 것을 특징으로할 수 있다. 구체적으로, 수면 분석 모델은 소스 도메인(source domain)에서 훈련된 알고리즘을 다른 타겟 도메인(target domain)에서 적용 가능하도록 전이 학습되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 소스 도메인은 수면질환을 겪지 않는 사용자에 관련한 수면 센싱 데이터에 관련한 것을 의미할 수 있으며, 타겟 도메인은 수면질환을 겪는 사용자에 관련한 수면 센싱 데이터에 관련한 것을 의미할 수 있다. 전이 학습은, 예컨대, 소스 도메인에서 훈련된 모델의 가중치를 타겟 도메인에 맞게 재보정하여 사용하는 것을 의미할 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 본 개시의 수면 분석 모델은 Domain Adaptation을 통해 정답에 관련한 라벨이 없는 상황에서 데이터에의 학습을 수행할 수도 있다. 즉, 전이 학습 및 Domain Adaptation을 통해 수면 분석 모델은 다양한 도메인(예컨대, 수면 질환을 겪는 사용자 또는 겪지 않는 사용자)에 대하여 적은 양의 학습 데이터를 사용하면서 학습 속도 및 성능이 향상될 수 있다. Accordingly, the sleep analysis model of the present disclosure may be characterized by being transferred learned to output sleep analysis information corresponding to sleep sensing data corresponding to a different domain (e.g., users suffering from a sleep disorder) through transfer learning. Specifically, the sleep analysis model may be characterized by being transferred learned to enable application of an algorithm trained in a source domain to a different target domain. Here, the source domain may mean something related to sleep sensing data related to a user who does not suffer from a sleep disorder, and the target domain may mean something related to sleep sensing data related to a user suffering from a sleep disorder. Transfer learning may mean, for example, recalibrating the weights of a model trained in the source domain to suit the target domain and using them. According to an additional embodiment, the sleep analysis model of the present disclosure may also perform learning on data in a situation where there is no label related to the correct answer through Domain Adaptation. That is, through transfer learning and domain adaptation, sleep analysis models can improve learning speed and performance while using a small amount of learning data for various domains (e.g., users with or without sleep disorders).
이에 따라, 본 개시의 수면 분석 모델은 수면질환을 겪지 않는 사용자뿐 만 아니라, 수면 질환 환자에게도 잘 동작할 수 있다. 즉, 수면 분석 모델은 수면 질환을 겪는 사용자의 수면 센싱 데이터에 대응하여 보다 견고한 수면 분석 정보를 출력할 수 있다. 다시 말해, 수면 질환을 가진 사용자에 대해 강인하며, 자동화된 수면 분석 정보 제공할 수 있다. Accordingly, the sleep analysis model of the present disclosure can work well not only for users who do not suffer from sleep disorders but also for patients with sleep disorders. That is, the sleep analysis model can output more robust sleep analysis information in response to sleep sensing data of users suffering from sleep disorders. In other words, it can provide robust and automated sleep analysis information for users with sleep disorders.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 수면 분석 모델이 출력하는 수면 분석 정보는, 예측 확신도 정보를 포함할 수 있다. 수면 분석 정보는 하나 이상의 시퀀스 데이터 각각에 대응하는 예측 확신도 정보를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, sleep analysis information output by the sleep analysis model may include prediction confidence information. The sleep analysis information may include prediction confidence information corresponding to each of one or more sequence data.
구체적으로, 수면 분석 모델은 하나 이상의 시퀀스 데이터를 포함하는 수면 센싱 데이터를 입력으로 하여, 각 시퀀스 데이터에 대응하는 수면 단계 정보를 출력할 수 있다. 이 경우, 수면 분석 모델은, 하나의 시퀀스 데이터를 입력으로 하여 하나 이상의 수면 단계 각각에 대응하는 스코어(즉, softmax)를 산출할 수 있으며, 각 수면 단계에 대응하여 산출된 스코어에 기초하여 수면 단계 정보를 생성할 수 있다. 프로세서(130)는 수면 분석 모델을 통해 수면 단계에 대한 예측 정보를 산출한 경우, 해당 예측 정보 산출에 기여한 스코어 값을 통해 예측 확신도 정보를 생성할 수 있다. Specifically, the sleep analysis model can input sleep sensing data including one or more sequence data, and output sleep stage information corresponding to each sequence data. In this case, the sleep analysis model can input one sequence data, calculate a score (i.e., softmax) corresponding to each of one or more sleep stages, and generate sleep stage information based on the score calculated corresponding to each sleep stage. When the processor (130) calculates prediction information for a sleep stage through the sleep analysis model, it can generate prediction confidence information through the score value that contributed to calculating the prediction information.
예를 들어, 수면 분석 모델은, 사용자의 수면과 관련하여 0~30초 동안 0개의 채널을 통해 획득된 제 1 시퀀스 데이터(201)를 입력으로 하는 경우, 제 1 시퀀스 데이터(201)에 대응하여 하나 이상의 수면 단계 각각에 대응하는 스코어를 산출할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 수면 분석 모델은 제 1 시퀀스 데이터(201)에 대응하여 wake - 2점, N1 - 10점, N2 - 80점, N3 - 7점 및 REM - 1점를 산출할 수 있으며, 가장 큰 스코어 값에 기초하여 'N2'를 제 1 시퀀스 데이터(201)에 대응하는 수면 단계 정보로 결정할 수 있다. 즉, 0~30초 동안의 사용자는 N2 수면 단계에 해당하는 예측 정보를 산출할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 N2 수면 단계 예측에 기여한 스코어에 기초하여 예측 확신도 정보를 '80'으로 결정할 수 있다. 예컨대, 예측 확신도 정보가 클수록 인공 신경망을 통해 예측된 수면 단계에 대한 정확도(또는, 신뢰도) 높은 것을 의미할 수 있다. 전술한 시퀀스 데이터, 스코어 값, 수면 단계 및 예측 확신도 정보에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. For example, when the sleep analysis model inputs the first sequence data (201) acquired through 0 channels for 0 to 30 seconds in relation to the user's sleep, the sleep analysis model can calculate a score corresponding to each of one or more sleep stages corresponding to the first sequence data (201). For a specific example, the sleep analysis model can calculate wake - 2 points, N1 - 10 points, N2 - 80 points, N3 - 7 points, and REM - 1 point corresponding to the first sequence data (201), and determine 'N2' as the sleep stage information corresponding to the first sequence data (201) based on the largest score value. That is, the user for 0 to 30 seconds can calculate prediction information corresponding to the N2 sleep stage. In this case, the processor (130) can determine the prediction certainty information as '80' based on the score that contributed to the prediction of the N2 sleep stage. For example, the greater the prediction confidence information, the higher the accuracy (or reliability) of the sleep stage predicted by the artificial neural network. The specific description of the above-described sequence data, score value, sleep stage, and prediction confidence information is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
즉, 프로세서(130)는 사용자의 수면 동안에 시점 별 수면 단계에 대한 예측 정보와 각 수면 단계에 예측 정보에 대응하는 예측 확신도 정보를 제공할 수 있다. 이 경우, 예측 확신도 정보는, 인공 신경망(즉, 수면 분석 모델)의 출력(즉, 수면 단계에 대한 예측 정보)이 얼마나 신뢰할만 한지에 대한 판단 지표로 활용될 수 있다. 다시 말해, 각 시점 별 수면 단계 추정에 관련한 예측 확신도 정보를 수면 단계 정보와 함께 제시함으로써 의료 환경에서의 신뢰성 있는 활용이 가능해질 수 있다.That is, the processor (130) can provide prediction information on sleep stages at each time point during the user's sleep and prediction confidence information corresponding to the prediction information for each sleep stage. In this case, the prediction confidence information can be used as an indicator of how reliable the output of the artificial neural network (i.e., the sleep analysis model) (i.e., the prediction information on sleep stages) is. In other words, by providing prediction confidence information related to sleep stage estimation at each time point together with the sleep stage information, reliable use in a medical environment can be enabled.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 temperature scaling을 통해 수면 분석 모델이 출력하는 예측 확신도 정보에 대한 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 의료 환경에서의 인공 신경망의 활용은, 평균적인 정확도가 낮아서가 아닌, 어떤 상황에서는 잘 동작하나, 다른 어떤 상황에서는 잘 동작하지 않는 동작의 불확실성으로 인한 리스크가 존재할 수 있다. 이에 따라, 인공 신경망의 최종 출력층의 output인 softmax 값만을 활용하여 예측 신뢰도 정보를 생성하는 경우, 예측 확신도 정보에 대한 신뢰도를 담보하기 어려울 수 있다. 예컨대, 신경망이 자신의 예측을 과도하게 확신(overconident)하는 경우, 해당 예측 확신도 정보를 참고하는 사용자에게 부정확한 정보를 전달할 우려가 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) may perform correction on the prediction certainty information output by the sleep analysis model through temperature scaling. For example, the use of an artificial neural network in a medical environment may have a risk due to uncertainty in operation that operates well in some situations but not in other situations, not because of low average accuracy. Accordingly, when prediction certainty information is generated by utilizing only the softmax value, which is the output of the final output layer of the artificial neural network, it may be difficult to ensure the reliability of the prediction certainty information. For example, if the neural network is overconfident in its own prediction, there is a concern that inaccurate information may be transmitted to a user who refers to the prediction certainty information.
이에 따라, 프로세서(130)는 temperature scaling 과정을 통해 모델이 예측에 대하여 확신하는 정도와 실제 정확도를 같은 수준으로 맞추는 작업을 수행할 수 있다. 구체적으로, 단일 scalar parameter T를 이용하여 logit vector Z가 주어질 때, 확신도 예측은 다음과 같을 수 있다. Accordingly, the processor (130) can perform a task of adjusting the level of confidence of the model in the prediction and the actual accuracy to the same level through the temperature scaling process. Specifically, when the logit vector Z is given using a single scalar parameter T, the confidence prediction can be as follows.
T가 커질수록 확률값는 최대 불확실성을 나타내는 1/K에 근접할 수 있다. 즉, 본 개시는, validation set에 대해 NLL(Negative log likelihood)을 최소화하는 식으로 optimization하는 temperature scaling을 통해 예측 확신도에 대한 보정을 수행할 수 있다. 이 경우, temperature scaling은 모델의 정확도에는 영향을 주지 않고, Calibration에만 영향을 줄 수 있다. As T increases, the probability value can be close to 1/K, which represents the maximum uncertainty. That is, the present disclosure can perform correction for the prediction confidence through temperature scaling that optimizes to minimize the NLL (Negative log likelihood) for the validation set. In this case, temperature scaling does not affect the accuracy of the model, but can only affect the calibration.
즉, temperature scaling을 이용한 확신도 보정을 통해 사용자의 판단 지표로 활용되는 예측 확신도 정보 자체에 대한 신뢰성을 확보하는 효과를 제공할 수 있다.That is, by correcting the confidence level using temperature scaling, it is possible to secure the reliability of the prediction confidence level information itself, which is used as a user's judgment indicator.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 예측 확신도 정보와 수면 단계 정보 간의 관계 정보를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 관계 정보에 기반하여 수면 분석 정보를 업데이트할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can generate relationship information between prediction confidence information and sleep stage information. In addition, the processor (130) can update sleep analysis information based on the relationship information.
자세히 설명하면, 수면 단계 정보 및 예측 확신도 정보를 포함하는 수면 분석 정보는, 매 시점 별 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 수면 분석 정보(400)는 각 시점에 대응하여 생성된 수면 단계 정보 및 예측 확신도 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 0~30초 수면 동안 9개 채널을 통해 획득된 생체 신호에 관련한 제 1 시퀀스 데이터(201)에 대응하여 제 1 수면 분석 정보(401)가 생성될 수 있다. 제 1 수면 분석 정보(401)는 제 1 시퀀스 데이터에 대응하는 시점에 사용자의 수면이 N1에 해당하며, 예측 확신도 정보가 90%이라는 정보를 포함할 수 있다.To explain in detail, sleep analysis information including sleep stage information and prediction certainty information may be characterized by being generated for each time point. For a specific example, as illustrated in FIG. 5, sleep analysis information (400) may include sleep stage information and prediction certainty information generated corresponding to each time point. For example, first sleep analysis information (401) may be generated corresponding to first sequence data (201) related to biosignals acquired through nine channels during 0 to 30 seconds of sleep. The first sleep analysis information (401) may include information that the user's sleep corresponds to N1 at the time point corresponding to the first sequence data and that the prediction certainty information is 90%.
이 경우, 프로세서(130)는 전체 수면 기간 동안의 예측 확신도 정보와 수면 단계 정보를 고려하여 관계 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측 확신도 정보의 전체 평균이 비교적 낮게 산출되며, 전체 수면 동안 수면 단계 정보의 변화가 사전 결정된 변화 임계치 보다 많은 경우, 프로세서(130)는 예측 확신도가 낮은 경우, 수면 단계의 변화가 잦다는 관계 정보를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 사용자의 수면 동안 수면 단계 비율을 통해 사용자가 수면 무호흡증에 관련한 질환을 가진 것으로 해석되며, 산축된 예측 확신도 정보의 전체 평균이 비교적 낮은 경우, 프로세서(130)는 수면 무호흡증은 낮은 예측 확신도 정보와 관련이 있다는 관계 정보를 생성할 수 있다. 다시 말해, 예측 확신도가 낮은 사용자의 경우, 수면 질환이 있을 확률이 높다는 관계 정보를 생성할 수 있다. 전술한, 관계 정보에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. In this case, the processor (130) can generate relationship information by considering the prediction certainty information and the sleep stage information during the entire sleep period. For example, if the overall average of the prediction certainty information is calculated to be relatively low and the change in the sleep stage information during the entire sleep is more than a predetermined change threshold, the processor (130) can generate relationship information indicating that the change in the sleep stage is frequent when the prediction certainty is low. For another example, if the user is interpreted to have a disease related to sleep apnea through the sleep stage ratio during the user's sleep and the overall average of the accumulated prediction certainty information is relatively low, the processor (130) can generate relationship information indicating that sleep apnea is related to low prediction certainty information. In other words, relationship information indicating that a user with a low prediction certainty is likely to have a sleep disorder can be generated. The specific description of the relationship information described above is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.
즉, 프로세서(130)는 예측 확신도 정보와 수면 단계 정보 간의 관계 정보를 생성하고, 생성된 관계 정보에 기초하여 수면 분석 정보를 업데이트할 수 있다. 이는 수면 단계 변화에 따른 수면 패턴과 예측 정확도 간의 새로운 관계 정보를 통한 수면 분석 정보의 제공을 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(130)는 사용자(예컨대, 전문의)에게 일반적으로 알려진 패턴의 수면 분석 이외의 새로운 연관 관계에 대한 통찰을 제공할 수 있다.That is, the processor (130) can generate relationship information between the prediction confidence information and the sleep stage information, and update the sleep analysis information based on the generated relationship information. This can enable the provision of sleep analysis information through new relationship information between the sleep pattern according to the change in the sleep stage and the prediction accuracy. Accordingly, the processor (130) can provide insight into new correlations other than sleep analysis of generally known patterns to the user (e.g., a specialist).
본 개시의 일 일시예에 따르면, 프로세서(130)는 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(130)는 하나 이상의 어텐션 모듈을 통해 각 통합 피처에 따른 수면 분석 정보에 대한 어텐션 가중치를 시각화하여 특성 맵 정보를 생성할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the processor (130) can generate feature map information based on sleep analysis information. Specifically, the processor (130) can generate feature map information by visualizing attention weights for sleep analysis information according to each integrated feature through one or more attention modules.
구체적인 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 시점(예컨대, 취침 후, 최초 사용자의 수면 1분)에 대응하여 획득된 사용자의 수면 센싱 데이터를 통해, 해당 1분 동안 사용자의 수면 단계가 N3 수면 단계에 해당한다는 예측 정보를 생성할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 어텐션 모듈로부터 해당 제 1 시점에 관련한 수면 분석 정보(즉, 해당 시점에 사용자의 수면이 N3 수면 단계에 해당한다는 예측 정보)에 대한 각 입력 요소의 어텐션 가중치를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 획득한 각 요소 별 어텐션 가중치를 시각화하여 특성 맵 정보를 생성할 수 있다. For a specific example, the computing device (100) may generate prediction information that the user's sleep stage corresponds to the N3 sleep stage for the 1 minute based on the user's sleep sensing data acquired in response to the first time point (e.g., the first minute of the user's sleep after going to bed). In addition, the computing device (100) may obtain attention weights of each input element for sleep analysis information related to the first time point (i.e., prediction information that the user's sleep corresponds to the N3 sleep stage at the time point) from one or more attention modules. The computing device (100) may generate feature map information by visualizing the acquired attention weights for each element.
즉, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 어텐션 모듈을 활용하여 시계열에 관련한 입력 데이터(즉, 수면 센싱 데이터)에 대한 예측 정보를 산출하는 과정에서의 판단 근거를 시각화할 수 있다. 다시 말해, 각 시점 별 수면 단계 판독에 대하여 어떠한 시점의 어떠한 신호(즉, 어떠한 수면 센싱 데이터)가 중요한 역할을 했는지 어텐션 가중치 값을 통해 시각화하여 제공할 수 있다. 예컨대, 어텐션 가중치를 통해 주목되는 신호 또는 정보들에 기초하여 픽셀 별로 다르게 표시하여 유의미한 형태의 시각화 정보를 제공하도록 특성 맵 정보를 생성할 수 있다. That is, the computing device (100) can visualize the basis for judgment in the process of generating prediction information for input data (i.e., sleep sensing data) related to a time series by utilizing one or more attention modules. In other words, it is possible to provide a visualization of which signal (i.e., which sleep sensing data) at which time point played an important role in the reading of sleep stages at each time point through attention weight values. For example, feature map information can be generated to provide meaningful visualization information by differently displaying each pixel based on signals or information that are noted through attention weights.
일반적으로 인공 신경망 모델은 내부적 알고리즘을 파악하기가 어렵다. 즉, 어떠한 근거를 바탕으로 입력 데이터에 관련한 출력을 생성하는지 파악하기 어렵다. 이는, 인공 신경망 모델의 불확실성으로 인한 리스크로 작용함에 따라 실제 의료 환경에서 활용되기 어려운 문제점을 가질 수 있다.In general, it is difficult to understand the internal algorithm of an artificial neural network model. In other words, it is difficult to understand the basis on which the output related to the input data is generated. This may have the problem of making it difficult to use in an actual medical environment as it acts as a risk due to the uncertainty of the artificial neural network model.
본 개시의 프로세서(130)는 시점 별 수면 단계를 예측할 때 중요하게 작용한 신호의 패턴을 시각화하여 제공함으로써, 신경망 모델이 어떤 근거를 바탕으로 예측 또는 판단을 했는지 시각화할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 수면 분석 모델이 출력하는 예측 정보의 타당성을 정밀하게 검증할 수 있도록 하여, 사용자(예컨대, 전문의)와의 협업 시너지를 극대화시킬 수 있다.The processor (130) of the present disclosure provides a visualization of the pattern of signals that played an important role in predicting sleep stages at each time point, thereby visualizing the basis on which the neural network model made predictions or judgments. Accordingly, the validity of the prediction information output by the sleep analysis model of the present disclosure can be precisely verified, thereby maximizing the synergy of collaboration with users (e.g., specialists).
도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 수면에 관련한 분석 정보를 제공하는 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.FIG. 6 illustrates a flowchart exemplarily illustrating a method for providing sleep-related analysis information related to one embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 단계(510)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the method may include a step (510) of obtaining sleep sensing data of a user.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 처리하여 수면 분석 정보를 출력하는 단계(520)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the method may include a step (520) of processing sleep sensing data as input to a sleep analysis model to output sleep analysis information.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 수면 분석 정보에 기초하여 특성 맵 정보를 생성하는 단계(530)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the method may include a step (530) of generating feature map information based on sleep analysis information.
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 steps illustrated in the above-described FIG. 6 may be changed in order as needed, and at least one step may be omitted or added. That is, the above-described steps are merely an embodiment of the present disclosure, and the scope of the rights of the present disclosure is not limited thereto.
도 7은 본 개시의 일 실시예와 관련된 하나 이상의 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.FIG. 7 is a schematic diagram illustrating one or more network functions related to one embodiment of the present disclosure.
본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 “노드”라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 “노드”들은 “뉴런(neuron)”들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의“링크”에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this specification, the terms computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network may be composed of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as “nodes.” These “nodes” may also be referred to as “neurons.” A neural network is composed of at least one or more nodes. The nodes (or neurons) constituting the neural networks 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. 상술한 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 can form a relationship of input node and output node relatively. The concept of input node and output node is relative, and any node in an output node relationship to one node can be in an input node relationship in a relationship to another node, and vice versa. As described above, the input node-to-output node relationship can be created based on a link. One or more output nodes can 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 상호 연결하는 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 a relationship between input nodes and output nodes connected through a single link, the value of the output node can be determined based on the data input to the input node. Here, the node that interconnects the input node and the output node can have a weight. The weight can be variable and can be varied by a user or an algorithm so that the neural network can perform a desired function. For example, when one or more input nodes are interconnected to one output node through each link, the output node can determine the output node value based on the values input to the input nodes connected to the output node and the weight set for the link corresponding to each input node.
상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 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, a neural network is a network in which one or more nodes are interconnected through one or more links to form input node and output node relationships within the neural network. Depending on the number of nodes and links within the neural network, the relationship between the nodes and links, and the weight values assigned to each link, the characteristics of the neural network can be determined. For example, if there are two neural networks with the same number of nodes and links and different weight values between the links, the two neural networks can be recognized as being different from each other.
신경망은 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성될 수 있다. 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 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network can be composed of one or more nodes. Some of the nodes constituting the neural network can form a layer based on the distances from the initial input node. For example, a set of nodes whose distance is n from the initial input node can form n layers. The distance from the initial input node can be defined by the minimum number of links that must be passed through to reach the node from the initial input node. However, this definition of a layer is arbitrary for the purpose of explanation, and the order of a layer in a neural network can be defined in a different way than described above. For example, a layer of nodes can be defined by the distance from the final 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 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.The initial input node may refer to one or more nodes in the neural network to which data is directly input without going through a link in a relationship with other nodes. Or, in a neural network, in a relationship between nodes based on a link, it may refer to nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in a relationship with other nodes in the neural network. In addition, the hidden node may refer to nodes that constitute the neural network other than the initial input node and the final output node. The neural network according to one embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as it progresses from the input layer to the hidden layer. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. In addition, a neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in an input layer may be greater than the number of nodes in an output layer, and the number of nodes increases as it progresses from the input layer to the hidden layer. A neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in the form of a combination of the neural networks described above.
딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력레이어와 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 컨볼루션 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 refer to a neural network that includes multiple hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Using a deep neural network, latent structures of data can be identified. That is, latent structures of photos, text, videos, voices, and music (for example, what objects are in photos, what the content and emotion of text are, what the content and emotion of voice are, etc.) can be identified. A deep neural network may include a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), an auto encoder, a generative adversarial network (GAN), a restricted boltzmann machine (RBM), a deep belief network (DBN), a Q network, a U network, a Siamese network, etc. The description of the above-described deep neural network is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
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 라벨이 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.A neural network can be trained by at least one of supervised learning, unsupervised learning, and semi-supervised learning. The training of a neural network is to minimize the error of the output. In the training of a neural network, training data is repeatedly input into a neural network, the output of the neural network and the target error for the training data are calculated, and the error of the neural network is backpropagated from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error, thereby updating the weights of each node of the neural network. In the case of supervised learning, training data in which the correct answer is labeled for each training data is used (i.e., labeled training data), and in the case of unsupervised learning, the correct answer may not be labeled for each training data. That is, for example, in the case of supervised learning for data classification, the training data may be data in which each training data category is labeled. Labeled training data is input to the neural network, and the error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of unsupervised learning for data classification, the error can be calculated by comparing the input training data with the output of the neural network. The calculated error is backpropagated in the neural network in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer), and the connection weights of each node of each layer of the neural network can be updated according to the backpropagation. The amount of change in the connection weights of each node to be updated can be determined according to the learning rate. The calculation of the neural network for the input data and the backpropagation of the error can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate can be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stage of learning of the neural network, a high learning rate can be used so that the neural network can quickly acquire a certain level of performance, thereby increasing efficiency, and in the later stage of learning, a low learning rate can be used 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 learning neural networks, learning data can generally be a subset of real data (i.e., data to be processed using the learned neural network), and therefore, there can be a learning cycle in which errors for learning data decrease but errors for real data increase. Overfitting is a phenomenon in which excessive learning on learning data increases errors for real data. For example, a neural network that learned cats by showing yellow cats cannot recognize cats when it sees cats that are not yellow, which can be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing errors in machine learning algorithms. Various optimization methods can be used to prevent overfitting. To prevent overfitting, methods such as increasing learning data, regularization, and dropout, which omits some nodes of the network during the learning process, can be applied.
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.The steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments of the present disclosure may be implemented directly in hardware, implemented in a software module executed by hardware, or implemented by a combination of these. The software module may reside in a Random Access Memory (RAM), a Read Only Memory (ROM), an Erasable Programmable ROM (EPROM), an Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), a flash memory, a hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form 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.The components of the present disclosure may be implemented as a program (or application) to be executed by combining with a computer as hardware and stored on a medium. The components of the present disclosure may be implemented as software programming or software elements, and similarly, the embodiments may be implemented in a programming or scripting language such as C, C++, Java, assembler, etc., including various algorithms implemented as a combination of data structures, processes, routines, or other programming elements. Functional aspects may be implemented as algorithms that are executed 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.Those skilled in the art will appreciate that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented as electronic hardware, various forms of programs or design code (referred to herein for convenience as “software”), or a combination of both. 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 upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Those skilled in the art may implement the described functionality in varying ways for each particular 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 can 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, a carrier, or a medium that is accessible from any computer-readable device. For example, computer-readable media include, but are not limited to, magnetic storage devices (e.g., hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (e.g., CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash memory devices (e.g., EEPROMs, cards, sticks, key drives, 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 media" includes, but is not limited to, wireless channels and various other media that can store, retain, and/or transmit instructions(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 processes presented is an example of exemplary approaches. It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of the present disclosure based on design priorities. The appended method claims provide elements of 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.The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Thus, the disclosure is not intended to be limited to the embodiments disclosed herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
Claims (14)
사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 하여 - 상기 수면 분석 모델은 하나 이상의 어텐션 모듈을 포함한다 - 수면 분석 정보를 출력하는 단계;를 포함하되,
상기 수면 센싱 데이터는 사용자의 수면 기간 동안 획득되는 시계열 데이터이며,
단위 시간으로 구분되는 하나 이상의 시퀀스 데이터의 조합으로 이루어지는,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device,
Step of acquiring user's sleep sensing data; and
A step of using the acquired sleep sensing data as input to a sleep analysis model, wherein the sleep analysis model includes one or more attention modules, and outputting sleep analysis information;
The above sleep sensing data is time series data acquired during the user's sleep period.
Consisting of a combination of one or more sequence data separated by a unit of time,
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
상기 단위 시간은 30초인 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.In paragraph 1,
The above unit time is characterized by being 30 seconds.
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
상기 시퀀스 데이터는,
상기 단위 시간을 기준으로 하나 이상의 채널을 통해 획득된 사용자의 생체 정보인 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.In the second paragraph,
The above sequence data is,
Characterized in that it is a user's biometric information obtained through one or more channels based on the above unit time.
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
상기 수면 분석 정보는
수면 단계 정보를 포함하되,
상기 수면 단계 정보는 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보인,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.In paragraph 1,
The above sleep analysis information
Including sleep stage information,
The above sleep stage information is information indicating that the user's sleep at a specific point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages.
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
상기 수면 분석 정보는
상기 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보에 관한 예측 확신도 정보를 더 포함하는,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.In paragraph 4,
The above sleep analysis information
Further comprising prediction confidence information regarding information indicating that the sleep of the user at a particular point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages;
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
상기 수면 분석 모델은,
전이 학습되는 것을 특징으로 하며,
상기 전이 학습은,
소스 도메인에서 훈련된 알고리즘 기반하여 타겟 도메인에서의 학습을 수행하는 것을 포함하되,
상기 소스 도메인은 수면 질환을 겪지 않는 사용자에 대한 도메인이고,
상기 타겟 도메인은 수면 질환을 겪는 사용자에대한 도메인인 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.In the first paragraph,
The above sleep analysis model is,
It is characterized by transfer learning,
The above transfer learning is,
Including performing learning in the target domain based on an algorithm trained in the source domain,
The above source domain is for users who do not suffer from sleep disorders,
The above target domain is characterized as being a domain for users suffering from sleep disorders.
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
상기 예측 확신도 정보에 대한 보정을 수행하는 단계; 및
상기 예측 확신도 정보와 상기 수면 단계 정보에 기초하여, 상기 수면 분석 정보를 업데이트하는 단계;를 더 포함하는,
컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 수면 분석 정보를 제공하기 위한 방법.In paragraph 5,
A step of performing correction on the above prediction confidence information; and
A step of updating the sleep analysis information based on the above prediction confidence information and the sleep stage information; further comprising;
A method for providing sleep analysis information performed on a processor of a computing device.
다른 전자 장치와 데이터를 송수신하는 네트워크부;
컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하는 프로세서;를 포함하되,
상기 프로세서는,
사용자의 수면 센싱 데이터를 획득하고, 상기 획득된 수면 센싱 데이터를 수면 분석 모델의 입력으로 하여 - 상기 수면 분석 모델은 하나 이상의 어텐션 모듈을 포함한다 - 수면 분석 정보를 출력하되,
상기 수면 센싱 데이터는 사용자의 수면 기간 동안 획득되는 시계열 데이터이며,
단위 시간으로 구분되는 하나 이상의 시퀀스 데이터의 조합으로 이루어지는,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In a computing device providing sleep analysis information,
A network section that transmits and receives data with other electronic devices;
memory for storing computer programs; and
A processor for reading the stored computer program; including:
The above processor,
Obtaining a user's sleep sensing data, and using the obtained sleep sensing data as an input to a sleep analysis model - the sleep analysis model including one or more attention modules - outputting sleep analysis information.
The above sleep sensing data is time series data acquired during the user's sleep period.
Consisting of a combination of one or more sequence data separated by a unit of time,
A computing device that provides sleep analysis information.
상기 단위 시간은 30초인 것을 특징으로 하는,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In Article 8,
The above unit time is characterized by being 30 seconds.
A computing device that provides sleep analysis information.
상기 시퀀스 데이터는,
상기 단위 시간을 기준으로 하나 이상의 채널을 통해 획득된 사용자의 생체 정보인 것을 특징으로 하는,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In Article 9,
The above sequence data is,
Characterized in that it is a user's biometric information obtained through one or more channels based on the above unit time.
A computing device that provides sleep analysis information.
상기 수면 분석 정보는
수면 단계 정보를 포함하되,
상기 수면 단계 정보는 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보인,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In Article 8,
The above sleep analysis information
Including sleep stage information,
The above sleep stage information is information indicating that the user's sleep at a specific point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages.
A computing device that provides sleep analysis information.
상기 수면 분석 정보는
상기 사용자의 특정 시점의 수면이 하나 이상의 수면 단계 중 적어도 하나에 해당함을 나타내는 정보에 관한 예측 확신도 정보를 더 포함하는,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In Article 11,
The above sleep analysis information
Further comprising prediction confidence information regarding information indicating that the sleep of the user at a particular point in time corresponds to at least one of one or more sleep stages;
A computing device that provides sleep analysis information.
상기 수면 분석 모델은,
전이 학습되는 것을 특징으로 하며,
상기 전이 학습은,
소스 도메인에서 훈련된 알고리즘 기반하여 타겟 도메인에서의 학습을 수행하는 것을 포함하되,
상기 소스 도메인은 수면 질환을 겪지 않는 사용자에 대한 도메인이고,
상기 타겟 도메인은 수면 질환을 겪는 사용자에대한 도메인인 것을 특징으로 하는,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In Article 8,
The above sleep analysis model is,
It is characterized by transfer learning,
The above transfer learning is,
Including performing learning in the target domain based on an algorithm trained in the source domain,
The above source domain is for users who do not suffer from sleep disorders,
The above target domain is characterized as being a domain for users suffering from sleep disorders.
A computing device that provides sleep analysis information.
상기 프로세서는
상기 예측 확신도 정보에 대한 보정을 수행하고,
상기 예측 확신도 정보와 상기 수면 단계 정보에 기초하여, 상기 수면 분석 정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는,
수면 분석 정보를 제공하는 컴퓨팅 장치.In Article 12,
The above processor
Perform corrections to the above prediction confidence information,
Characterized in that the sleep analysis information is updated based on the above prediction confidence information and the sleep stage information.
A computing device that provides sleep analysis information.
Priority Applications (2)
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