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『4차 산업혁명 기반 기술의 이해』는 제4차 산업혁명 시대의 핵심 기술인 ICMB(IoT, Cloud, Mobile, Big Data), 인공지능 및 플랫폼에 관한 기 반 기술의 이해를 목표로, 컴퓨터 전공자가 아닌 인문, 사회, 예체능 등 다양한 전공자도 쉽게 이해할 수 있는 기초 교양 수준에서 제4차 산업혁명 시대에 필요한 기반 기술의 핵심 개념과 원리를 다루었다.

한편, 이 책은 제4차 산업혁명 시대에 우리의 실생활과 밀접하게 연관되어 있는 기반 기술에 대한 상세한 설명을 제공함으로써 그동안 무심코 지나쳐 왔던 생활 속의 다양 한 기술들에 대해서 이해할 수 있는 계기를 마련해 줄 것으로 기대한다. 대학교에서 제4차 산업혁명 기반 기술에 대한 꾸준한 연구와 강의 경험을 바탕으로 전문지식을 갖추 고 있는 분야별 교수들이 영역별로 집필하였기 때문에 이 책의 내용과 완성도에 대해서는 의심할 여지가 없다고 생각한다. 또한, 다양한 전공의 독자들이 충분히 이해하도록 집필 내용을 여러 번 생각하고 또 생각해 가며 이 책의 완결성에 해가 되지 않도록 최선을 다해 집필하였다. 비단 컴퓨터 전공자만을 위한 책이 아닐 정도로 광범위한 다양 한 전공 분야에서 제4차 산업혁명 기반 기술을 조금이라도 이해하고 관심을 가진 독자들에게 제4차 산업혁명 시대의 기본 개념을 정립해 줄 입문서이자 교양서로서 이 책을 추천하는 바이다.

PREFACE v

CHAPTER 1 제4차 산업혁명에 대한 이해 001
▶1.1 4차 산업혁명 시대의 도래 003
▶1.2 산업혁명의 변천과정 004
▶1.3 4차 산업혁명의 개념 006
▶1.4 4차 산업혁명의 주요 변화 동인 007
▶1.5 4차 산업혁명의 특징 011
▶▶1.5.1 클라우스 슈밥이 말하는 4차 산업혁명의 특징 011
▶▶1.5.2 4차 산업혁명의 일반적 특징 013
▶1.6 4차 산업혁명에 따른 미래사회의 변화 022
▶ SUMMARY 031
▶ 연습문제 032

CHAPTER 2 사물인터넷의 개요 035
▶2.1 제4차 산업혁명과 사물인터넷 037
▶2.2 사물인터넷의 개념 040
▶2.3 사물인터넷의 등장 배경 045
▶2.4 사물인터넷의 서비스 구조 050
▶ SUMMARY 059
▶ 연습문제 060

CHAPTER 3 사물인터넷의 핵심 기술요소 063
▶3.1 사물인터넷의 기술요소 065
▶3.2 센서와 스마트 디바이스 066
▶3.3 통신 기술 075
▶▶3.3.1 통신 기술의 기본 개념 075
▶▶3.3.2 컴퓨터 네트워크의 분류 079
▶▶3.3.3 사물인터넷의 무선통신 기술 081
▶3.4 서비스 응용 기술 088
▶3.5 보안 기술 092
▶ SUMMARY 094
▶ 연습문제 096

CHAPTER 4 사물인터넷의 주요 응용분야 및 미래 099
▶4.1 사물인터넷의 응용분야 101
▶▶4.1.1 사물인터넷의 주요 응용분야 101
▶▶4.1.2 사물인터넷의 주요 응용분야: 스마트 홈 105
▶▶4.1.3 사물인터넷의 주요 응용분야: 스마트 자동차 112
▶4.2 사물인터넷의 적용사례 115
▶4.3 사물인터넷의 문제점 및 미래 124
▶▶4.3.1 사물인터넷의 문제점 124
▶▶4.3.2 사물인터넷의 미래 127
▶ SUMMARY 131
▶ 연습문제 132

CHAPTER 5 클라우드 컴퓨팅의 개요 135
▶5.1 제4차 산업혁명과 클라우드 137
▶5.2 클라우드의 개념과 특징 140
▶5.3 클라우드 컴퓨팅의 핵심 기술 151
▶ SUMMARY 161
▶ 연습문제 163

CHAPTER 6 클라우드 컴퓨팅의 모델 분류와 적용 사례 167
▶6.1 클라우드 컴퓨팅의 모델과 서비스 169
▶6.2 클라우드의 활용 사례 181
▶6.3 클라우드의 미래 전망 189
▶ SUMMARY 192
▶ 연습문제 194

CHAPTER 7 빅테이터의 개요 197
▶7.1 빅데이터 기본 개념 199
▶7.2 제 4차 산업혁명과 빅데이터 시대 도래 배경 206
▶7.3 데이터 패러다임의 변화와 통찰력 213
▶7.4 데이터 사이언스의 이해와 데이터사이언티스트의 역할 219
▶ SUMMARY 228
▶ 연습문제 229

CHAPTER 8 빅데이터의 처리/분석기법과 활용사례 231
▶8.1 통찰력과 새로운 가치창출 233
▶8.2 빅데이터 처리기법의 이해 234
▶8.3 빅데이터 분석 기법의 이해 240
▶8.4 빅데이터 활용사례 252
▶ SUMMARY 261
▶ 연습문제 262

CHAPTERR 9 인공지능의 개요 265
▶9.1 인공지능의 기본 개념과 역사 267
▶▶9.1.1 인공지능의 개념 267
▶▶9.1.2 인공지능의 역사 270
▶9.2 규칙기반 전문가 시스템 274
▶▶9.2.1 지식표현 기법 274
▶▶9.2.2 전문가 시스템의 특징 278
▶▶9.2.3 전문가 시스템의 구성 279
▶▶9.2.4 확률적 전문가 시스템 286
▶ SUMMARY 290
▶ 연습문제 291

CHAPTER 10 인공지능 기술 I 293
▶10.1 퍼지 전문가 시스템 295
▶▶10.1.1 퍼지 논리 295
▶▶10.1.2 퍼지 집합 297
▶▶10.1.3 언어 변수와 헤지 302
▶▶10.1.4 퍼지규칙 305
▶▶10.1.5 퍼지 전문가 시스템 306
▶10.2 진화연산 308
▶▶10.2.1 유전알고리즘 309
▶▶10.2.2 진화전략 314
▶▶10.2.3 유전프로그래밍 315
▶ SUMMARY 318
▶ 연습문제 319

CHAPTER 11 인공지능 기술 II 323
▶11.1 인공신경망 325
▶▶11.1.1 인공신경망의 개념 325
▶▶11.1.2 퍼셉트론 327
▶▶11.1.3 다층신경망 332
▶▶11.1.4 다층신경망의 학습: 역전파 학습 333
▶▶11.1.5 응용 시스템 사례 337
▶11.2 하이브리드 지능시스템 339
▶▶11.2.1 신경망전문가 시스템 339
▶▶11.2.2 뉴로-퍼지 시스템 341
▶▶11.2.3 진화신경망 342
▶▶11.2.4 퍼지진화 시스템 343
▶11.3 인공지능의 미래 343
▶ SUMMARY 344
▶ 연습문제 345

CHAPTER 12 플랫폼의 이해 347
▶12.1 플랫폼의 의미와 유형 349
▶12.2 플랫폼의 중요성과 미래가치 358
▶12.3 스마트 디바이스와 플랫폼 366
▶12.4 창업지원 플랫폼 372
▶ SUMMARY 379
▶ 연습문제 381

CHAPTER 13 소셜 플랫폼과 모바일 플랫폼의 개요 385
▶13.1 소셜 플랫폼 387
▶13.2 모바일 플랫폼 395
▶13.3 미래 플랫폼 기술 400
▶ SUMMARY 416
▶ 연습문제 418

▶INDEX 421

■■사물인터넷 용어의 시작
IoT(Internet of Things)라는 용어는 1999년 매사추세츠 공과대학교(MIT: Massachusetts Institute of Technology)의 ‘Auto-ID Center’의 공동 설립자인 케빈 애쉬턴(Kevin Ashton)이 미국의 다국적 기업 중의 하나인 프락터 앤 갬블(Procter & Gamble) 회사의 강연에서 향후 RFID(Radio-Frequency IDentification)와 센서들이 일상생활에서 사용하는 사물에 탑재되어 사물인터넷이 구축될 것이라고 전망하면서, 처음으로 언급되어 사용되었다고 보고 있다.

■그림 2-4 케빈 애쉬턴(Kevin Ashton)

RFID는 라디오 주파수를 이용하여 전자 태그를 통해 사물을 인식할 수 있는 기술이다. 1999년 케빈이 처음 IoT를 사용하였을때는 1988년부터 사용되어 오던 ‘유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network)’의 개념과 유사한 의미로 사용되었다. 따라서 케빈이 통신 인프라와 센서 기술 등을 바탕으로 유비쿼터스 센서 네트워크를 사물인터넷이라는 용어로 재 정의한 것이라 볼 수 있다.
이후 사물인터넷은 USN과 국내에서 ‘사물지능통신’으로 불리고 있는 M2M(Machine to Machine)과 혼재하며 발전해 오게 된다. 사물인터넷의 등장 배경은 인터넷 환경의 진화와 센서 기술의 발달이라 할 수 있다. 유무선 인터넷과 근거리 통신기술의 발전 등으로 통신 인프라가 구축되면서 사물인터넷의 실현이 가능해진 것이다.
[그림 2-5]는 사물인터넷의 등장 배경을 이루는 기술 용어들의 등장 시기를 나타낸 것이다.
유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)은 마크 와이저(Mark Weiser) 박사에 의해 1988년에 처음 사용되었고, 사물지능통신이라 불리는 M2M은 1990년대 초반부터 유럽을 중심으로 자연스럽게 사용되기 시작하였다고 보고 있다. 사물인터넷(IoT)은 앞서 살펴본 것처럼, 1999년 케빈 애쉬턴에 의해 사용되기 시작하였고, 그 이후 2012년 미국의 IT 기업인 시스코(CISCO)가 현재 인터넷에 연결되어 있는 지구상의 사물은 1% 에 불과하고 나머지 99%는 아직 ‘연결되지 않은 상태’로 연결을 기다리고 있다는 미래에 대한 새로운 도전을 꾀하면서 만물인터넷(IoE: Internet of Everything) 이라는 용어를 처음 사용하게 된다. 사물인터넷이 본격적으로 논의되기 시작한 것은 국내·외 모두 2013년 중반 이후부터라고 보고 있다.

■그림2-5 사물인터넷 등장 배경을 이루는 기술들의 등장시기