[논문 리뷰] Smart Computing and Sensing Technologies for Animal Welfare: A Systematic Review

Admela Jukan, Xavi Masip‐Bruin외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 01.

Human-Animal Interaction Studies참고 문헌 72인용 수 32

한 줄 요약

이 체계적 리뷰는 도축, 농장, 야생 동물의 동물 복지를 위한 스마트 컴퓨팅 및 센서 기술을 종합적으로 분석하며, 실시간으로 건강, 행동, 환경 조건을 모니터링하기 위한 네트워크 기반 클라우드 시스템을 강조한다. 이는 개방적이고 확장 가능하며 경제적으로 지속 가능한 시스템을 통해 스마트 농업, IoT, 재난 대응 분야에 동물 복지를 통합할 수 있는 주요 기회를 규명한다.

ABSTRACT

Animals play a profoundly important and intricate role in our lives today. Dogs have been human companions for thousands of years, but they now work closely with us to assist the disabled, and in combat and search and rescue situations. Farm animals are a critical part of the global food supply chain, and there is increasing consumer interest in organically fed and humanely raised livestock, and how it impacts our health and environmental footprint. Wild animals are threatened with extinction by human induced factors, and shrinking and compromised habitat. This review sets the goal to systematically survey the existing literature in smart computing and sensing technologies for domestic, farm and wild animal welfare. We use the notion of \emph{animal welfare} in broad terms, to review the technologies for assessing whether animals are healthy, free of pain and suffering, and also positively stimulated in their environment. Also the notion of \emph{smart computing and sensing} is used in broad terms, to refer to computing and sensing systems that are not isolated but interconnected with communication networks, and capable of remote data collection, processing, exchange and analysis. We review smart technologies for domestic animals, indoor and outdoor animal farming, as well as animals in the wild and zoos. The findings of this review are expected to motivate future research and contribute to data, information and communication management as well as policy for animal welfare.

연구 동기 및 목표

• 최근 10년간 발표된 스마트 컴퓨팅 및 센서 기술에 초점을 맞춘 체계적 문헌 리뷰를 수행하여 도축, 농장, 야생 동물의 동물 복지에 적용된 기술을 분석한다.
• 연결된 시스템을 활용한 동물 건강, 행동, 환경 복지 모니터링 분야에서의 기술적 격차와 기회를 규명한다.
• 개방적이고 확장 가능하며 상호운용 가능한 시스템을 통해 동물 복지를 스마트 농업, 스마트 시티, IoT 생태계에 통합할 수 있도록 지원한다.
• 데이터 공유, 기술 도입, 다학제적 협업 기반의 기초를 제공함으로써 정책 및 윤리적 혁신을 지원한다.
• 비상 대응 및 축산물 원산지 투명성과 같은 분야에서 동물 중심 설계를 촉진한다.

제안 방법

• 최근 10년간 발표된 스마트 컴퓨팅 및 센서 기술에 초점을 맞춘 체계적 문헌 리뷰를 수행하였으며, 이는 IoT, 클라우드 컴퓨팅, 무선 네트워크의 확산 시기와 겹친다.
• 응용 분야별로 기술를 분류: 국내 동물(애완동물), 농장 동물(실내/실외 농업), 야생 동물(비침습적 모니터링), 동물원 환경.
• 센서 모드(예: GPS, 가속도계, 생체 정보), 통신 프로토콜(무선, 셀룰러, LPWAN), 데이터 처리 방식(엣지 및 클라우드 기반 분석)을 기반으로 시스템을 분석하였다.
• 클라우드 플랫폼과의 통합을 고려하여 시스템 아키텍처 평가를 수행하였으며, 개방형 API와 데이터 상호운용성에 중점을 두었다.
• 실시간 행동 및 생리적 모니터링을 위한 동물-컴퓨터 상호작용(ACI) 프레임워크 및 웨어러블 시스템을 검토하였다.
• 기존 센서 및 네트워크 기술을 활용하여 스마트 시티 및 스마트 교통 인프라에 동물 복지 통합의 가능성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스마트 컴퓨팅 및 센서 기술은 도축, 농장, 야생 동물 환경에서 동물 복지를 모니터링하고 향상시키기 위해 어떻게 현재 적용되고 있는가?
• RQ2 동물 복지 모니터링 시스템에서 일반적으로 사용되는 기술 구성 요소와 시스템 아키텍처는 무엇이며, 그 확장성과 상호운용성은 어느 정도인가?
• RQ3 스마트 시티, 스마트 농업, 스마트 교통 인프라에 스마트 시스템을 어떻게 통합하여 동물 복지를 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 동물 모니터링 기술의 다종 및 다분야 재사용을 가능하게 하기 위한 주요 과제와 기회는 무엇인가?
• RQ5 스마트 기술은 비상 대응 및 재난 복구를 위한 동물 지원에 어떻게 기여할 수 있으며, 조기 경고 시스템에서 어떤 역할을 할 수 있는가?

주요 결과

• 클라우드 기반, 웨어러블, 무선 센서 네트워크에 기반한 스마트 컴퓨팅 및 센서 기술은 실시간으로 동물 건강, 행동, 환경 조건을 모니터링하는 데 점점 더 널리 사용되고 있다.
• 기존 스마트 시티 및 스마트 농업 인프라에 동물 복지 모니터링을 통합할 잠재력이 크며, 특히 공유 데이터 플랫폼과 IoT 프레임워크를 통해 추가 비용을 최소화할 수 있다.
• 기술적 준비 상태는 높지만, 일반적 인지도 부족, 데이터 사각지대, 시스템 설계 및 센서 네트워크의 다종 간 재사용성 부족으로 인해 광범위한 도입이 저해되고 있다.
• 웨어러블 및 GPS 기반 시스템은 애완동물과 축산물의 추적에 효과적이며, 미국의 28시간 법령 준수 여부 모니터링에도 확장 적용이 가능하다.
• 원격 센서 및 환경 데이터를 활용한 비침습적 야생 동물 모니터링은 인간-야생동물 갈등을 방지하고 보존 활동을 지원할 수 있다.
• 스마트 시스템은 질병의 잠재적 증상 이전 단계나 재난 관련 스트레스 징후를 조기에 탐지할 수 있으며, 조치 가능한 통찰을 제공할 수 있다.