[논문 리뷰] Internet of Everything enabled solution for COVID-19, its new variants and future pandemics: Framework, Challenges, and Research Directions

Sunder Ali Khowaja, Parus Khuwaja외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 01. 02.

IoT and Edge/Fog Computing참고 문헌 36인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 웨어러블 및 모바일 센서를 통합하여 신체 모니터링, 위생, 면역력 지원, 정신 건강, 접촉 추적과 같은 핵심 공중보건 실천을 자동화하는 통합형 인터넷의 사물(IoE) 기반 프레임워크인 CORFIE를 제안한다. 이는 백신이 광범위하게 효과를 발휘할 수 있을 때까지 확장 가능하고 사전 대응 가능한 방법을 제공함으로써 코로나19 및 향후 팬데믹을 완화하는 데 기여한다.

ABSTRACT

After affecting the world in unexpected ways, COVID-19 has started mutating which is evident with the insurgence of its new variants. The governments, hospitals, schools, industries, and humans, in general, are looking for a potential solution in the vaccine which will eventually be available but its timeline for eradicating the virus is yet unknown. Several researchers have encouraged and recommended the use of good practices such as physical healthcare monitoring, immunity-boosting, personal hygiene, mental healthcare, and contact tracing for slowing down the spread of the virus. In this article, we propose the use of wearable/mobile sensors integrated with the Internet of Everything to cover the spectrum of good practices in an automated manner. We present hypothetical frameworks for each of the good practice modules and propose the COvid-19 Resistance Framework using the Internet of Everything (CORFIE) to tie all the individual modules in a unified architecture. We envision that CORFIE would be influential in assisting people with the new normal for current and future pandemics as well as instrumental in halting the economic losses, respectively. We also provide potential challenges and their probable solutions in compliance with the proposed CORFIE.

연구 동기 및 목표

• SARS-CoV-2 및 변종에 대한 백신 배포의 장기적인 불확실성과 지연을 해결하기 위해 실시간, 자동화된 건강 모니터링 및 예방 시스템을 제안한다.
• 신체 건강 모니터링, 위생, 면역력, 정신 건강, 접촉 추적과 같은 다수의 공중보건 실천을 하나의 유기적인 IoE 아키텍처에 통합한다.
• 팬데믹 대응 시스템에서 데이터 수집, 동의, 기술 수용과 관련된 사회적, 법적, 기술적 과제를 완화한다.
• 웨어러블 및 모바일 센서 기술을 기반으로 한 확장 가능하고 프라이버시를 보장하며 상호운용성이 확보된 팬데믹 대응 시스템을 위한 연구 로드맵을 제공한다.

제안 방법

• 신체 건강 모니터링, 개인 위생 및 면역력 강화, 정신 건강 관리, 접촉 추적, 데이터 통합의 다섯 가지 핵심 모듈에 대한 가상의 IoE 기반 프레임워크 설계.
• 모든 모듈을 하나의 상호운용 가능한 시스템으로 통합하기 위해 통합 아키텍처로 COvid-19 Resistance Framework using the Internet of Everything (CORFIE)를 제안.
• 웨어러블 및 모바일 센서를 활용하여 생체 신호, 행동 패턴, 환경 노출를 지속적이고 자동으로 모니터링한다.
• 실시간 데이터 처리 및 경고 시스템을 통합하여 개인 및 인구 수준에서의 조기 감지 및 예방 조치를 지원한다.
• 자율적 데이터 공유 모델, 정부 및 고용주와의 협력, 규제 기준과의 일치를 통해 프라이버시 및 법적 우려를 해결한다.
• 시스템 확장성, 배터리 효율성, 에이gent 기반 시뮬레이션 및 안드로이드 앱 개발에서의 윤리적 데이터 사용을 포함한 기술적 및 사회적 연구 방향을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 웨어러블 및 모바일 센서는 팬데믹 기간 동안 핵심 공중보건 실천을 자동화하고 향상시키기 위해 어떻게 통합된 IoE 프레임워크에 통합될 수 있는가?
• RQ2 대규모 IoE 기반 팬데믹 모니터링 시스템을 구현할 때 발생하는 주요 기술적, 법적, 사회적 과제는 무엇이며, 이를 어떻게 완화할 수 있는가?
• RQ3 백신의 광범위한 유효성 확보 이전에, CORFIE와 같은 IoE 기반 시스템이 전파를 얼마나 줄일 수 있으며, 개인 및 공중보건 결과에 어떤 영향을 미칠 수 있는가?
• RQ4 효율성을 훼손하지 않으면서 실시간 건강 모니터링 시스템에서 프라이버시, 동의, 규제 준수를 어떻게 확보할 수 있는가?
• RQ5 향후 팬데믹 대비를 위한 표준화되고 확장 가능한 IoE 프레임워크를 도입함으로써 기대할 수 있는 잠재적 경제적 및 사회적 이점은 무엇인가?

주요 결과

• CORFIE 프레임워크는 IoE 기술을 활용하여 신체 건강 모니터링, 위생, 면역력 지원, 정신 건강 추적, 접촉 추적을 통합한 종합적이고 통합된 아키텍처를 제공한다.
• 논문은 데이터 프라이버시, 비동의된 데이터 수집의 법적 함의, 기술 수용도, 5G와 같은 새로운 기술에 대한 사회적 음모론과 같은 주요 과제를 특정한다.
• 해결책으로는 고용주 및 정부와의 협력에 기반한 자율적 데이터 공유 프로그램, 표준화된 규제 지침, 기술 수용도 향상을 위한 대국민 교육을 제안한다.
• 윤리적 데이터 처리를 통해 법적 위험을 최소화하면서도 功能을 입증하기 위해 CORFIE 기반 안드로이드 앱 개발을 제안한다.
• 대규모 CORFIE 배포가 팬데믹으로 인한 경제적 손실을 줄이는 데 기여하는 경제적 이점을 평가하기 위해 에이전트 기반 시뮬레이션을 계획하고 있다.
• 백신이 핵심임에도 불구하고, 자동화된 센서 기반 시스템은 새로운 변종에 대비해 백신이 광범위하게 유효해지기 이전까지 전파 속도를 크게 늦출 수 있으며 공중보건을 지원할 수 있음을 강조한다.