의사가 환자 기록을 업데이트하거나, 실험실에서 검사 보고서를 발표하거나, 새로운 연구 논문이 발표될 때마다 의료 데이터 양은 상상하지 못할 정도로 치솟습니다. 의료 데이터는 연간 36%의 비율로 미디어, 제조, 금융 데이터보다 훨씬 빠르게 증가하고 있으며, 의료 품질을 개선하고 비용을 관리하기 위해 이 중요한 정보를 사용해야 할 필요성도 커지고 있습니다.
그러나 빅 의료 데이터의 잠재력을 최대한 활용하는 데에는 두 가지 만만치 않은 장벽이 있습니다. 첫째, 자유 형식 의사 기록과 같은 대부분의 의료 데이터는 구조화되어 있지 않아 전자 건강 기록을 분석하고 공유하기가 어렵습니다. 또한 미국 건강 보험 양도 및 책임에 관한 법률(HIPAA)은 보호 대상인 건강 정보에 대한 접근을 엄격하게 규제하고 환자 개인정보 침해에 대한 처벌을 규정하고 있습니다.
"의료 데이터에 관해서는 매우 흥미로운 도전입니다."라고 볼티모어 카운티 메릴랜드 대학교(UMBC)의 정보 시스템 부교수이자 UMBC 가속 실시간 분석 센터의 책임자인 Karuna Joshi 박사는 말합니다. "대부분은 자유롭게 공유할 수 없는 텍스트와 매우 민감한 데이터로 이루어져 있습니다. 그러나 이 엄청난 양의 데이터는 특히 코로나19 상황에서 공유되어야 합니다. 그렇다면 개인정보 보호 및 보안이 침해되지 않도록 데이터를 분석하려면 어떻게 해야 할까요?”
자동화
획기적인 의료 연구를 위한 클라우드 서비스를 제공하여 HIPAA 규정을 자동화하고 암호화된 데이터에 신속하게 액세스할 수 있도록 지원
학생을 위한 솔루션
교수들이 컴퓨터 과학 및 전기 공학 학생들을 지도할 수 있도록 클라우드에서 교육 솔루션 제공 예정
데이터 딜레마는 액세스해야 하는 의료 데이터의 엄청난 양으로 인해 더욱 증폭됩니다. "우리는 수십억 개의 건강 관련 기록을 보유하고 있으며, 사람이 수동으로 처리하기에는 시간이 너무 많이 걸리기 때문에 이 정보를 자동으로 처리하는 시스템이 필요합니다."라고 K. Joshi 박사는 말합니다.
UMBC의 K. Joshi 박사와 데이터 분석팀은 비정형 데이터와 개인정보 보호 규정이라는 장애물에도 불구하고 빅 의료 데이터에 대한 액세스를 가속화하고 자동화할 수 있는 연구 도구가 절실히 필요하다는 것을 깨달았습니다. 하지만 이 복잡한 연구를 지원하기 위해서는 일반적인 노트북, 데스크톱 및 IT 레거시 시스템의 기능을 뛰어넘는 컴퓨팅 리소스가 필요했습니다. K. Joshi 박사는 "IBM®을 통해 클라우드 기술과 가상 컴퓨팅을 접하게 되었고, IBM® Cloud for Education과 협력하게 된 것은 자연스러운 과정이었습니다."라고 말했습니다.
K. Joshi 박사와 그녀의 연구팀이 고도로 규제되고 암호화된 의료 데이터를 분석하는 방법을 연구하기 시작했을 때, 핵심 질문 중 하나는 암호화에 관한 것이었습니다. "의료 분야에서는 데이터를 빠르게 이해하고 의사 결정을 내려야 하지만, 관련된 방대한 양의 데이터를 해독하기 시작하면 해독하는 데 며칠이 걸립니다."라고 K. Joshi 박사는 말합니다. “그렇다면 데이터를 암호화된 상태로 유지하면서 동시에 알고리즘과 액세스 제어 메커니즘이 작동하도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 이처럼 엄청난 양의 암호화된 데이터가 있고 이를 해독하지 않고 쿼리하려는 경우 계산상 악몽이 될 것입니다.”
K. Joshi 박사의 연구팀은 암호화와 의미론적 추론을 사용하는 새로운 접근법을 개발함으로써 데이터의 작은 스냅샷을 찍고 기록의 작은 부분을 복호화하여 복호화에 많은 시간을 할애하지 않고도 필요한 정보를 추출할 수 있었습니다. "여기서 우리가 시도하는 혁신적인 것은 AI 접근 방식과 딥 러닝을 사용하여 데이터를 해독하지 않고 정보에 액세스하는 것입니다."라고 K. Joshi 박사는 말합니다.
UMBC 팀은 이 전략을 구체화하기 위해 IBM Cloud for Education 도구를 사용하여 최근 빅 데이터 보안 2022 컨퍼런스에서 "클라우드 의료 IT 서비스를 위한 HIPAA 규정 자동화를 위한 의미적으로 풍부한 지식 그래프"와 미 해군 연구소의 후원으로 "속성 기반 암호화를 사용한 위임 액세스 제어" 등 이 주제에 대한 두 가지 중요한 연구 논문을 발표했습니다.
K. Joshi 박사는 “우리의 의미론적 추론 및 암호화 접근 방식은 연구 커뮤니티에서 매우 호평을 받았습니다.”라고 말합니다. “기업에는 데이터를 암호화하고 인터넷을 통해 전송하는 방법에 대한 정책이 있고 조직에는 이러한 규칙이 있습니다. 이러한 규칙은 현재 자동화할 수 없으며, 우리의 목표는 이러한 정책을 자동화하는 것입니다."
그녀는 계속해서 이렇게 말합니다. “클라우드는 언제든지 사용할 수 있기 때문에 이 작업에 훌륭한 솔루션입니다. 누구나 쉽게 공유할 수 있습니다. 우리 연구를 위한 컴퓨팅 요구 사항이 엄청날 것이기 때문에 클라우드는 우리 작업에서 매우 중요할 것이며 연구 커뮤니티는 물론 우리가 접하는 의료 커뮤니티도 이 아이디어에 대해 기대하고 있습니다.”
Anupam Joshi 박사는 Oros 가족 교수이자 UMBC 컴퓨터 과학 및 전기 공학(CSEE) 학과장을 맡고 있습니다. 그는 수년 동안 IBM Cloud for Education을 사용하여 연구 프로젝트를 지원해 왔습니다.
"예를 들어, 저는 현재 미국과 일본과 함께 고령 인구의 사회적 고립을 이해하기 위한 프로젝트를 진행하고 있습니다."라고 A. Joshi 박사는 말합니다. "이 연구는 대화에서 수집한 오디오 데이터에 의존하며, IBM® Cloud 분석 도구는 개인 정보를 보호하면서 대화의 어조와 정서를 파악하는 데 탁월한 성능을 발휘합니다."
A. Joshi 박사는 또한 연구 프로젝트 및 논문 개발을 위해 IBM Cloud를 사용하는 대학원생들에게 조언을 제공합니다. “학생들의 피드백은 한결같이 긍정적이었습니다.”라고 그는 말합니다. "예를 들어 제 학생 중 한 명에게 문제가 발생했을 때 그 문제는 한 시간 만에 해결되었습니다. 대학원생들은 일정을 준수하고 있으며 IBM과 같은 규모의 회사에서 요청을 이렇게 빨리 처리해 준다는 사실에 깊이 감사하고 있습니다."
A. Joshi 박사는 IBM Cloud for Education에서의 연구 경험을 바탕으로 운영 체제에 대한 고급 UMBC 컴퓨터 공학 과정을 가르치는 데 도움이 되는 IBM Cloud 플랫폼 기반 교육 솔루션을 선택했습니다. "알고리즘을 제외하면 운영 체제는 훌륭한 컴퓨터 과학 커리큘럼에서 가장 다루기 어려운 과목 중 하나입니다."라고 A. Joshi 박사는 말합니다. "이 과정에서 요구하는 작업을 수행하기 위해 우리는 이 과정을 IBM Cloud로 전환하여 클라우드의 확장성을 활용하고 있습니다."
과정을 수강하는 동안 학생들은 Linux 커널을 변경하고 자체 커널로 운영 체제를 재부팅해야 합니다. "Linux 커널을 컴파일하는 데는 개인 컴퓨터에서 많은 시간이 소요될 수 있으며 '큰 상자'를 설정해야 합니다."라고 A. Joshi 박사는 말합니다. “탄력적인 수요 덕분에 프로젝트 마감일이 도래하면 학기 내내 클라우드에서 가상 머신을 가동할 수 있습니다.”
UMBC 학생들은 또한 IBM Cloud의 가상 머신에서 작업할 수 있는 기회를 갖게 되며, 여기서 실험하고 작업을 관리하며 컴퓨터 엔지니어링 작업을 준비하기 위해 VM 경험을 얻을 수 있습니다.
클라우드 지원 컴퓨터 교육은 많은 학생들이 소외 계층에 속해 있어 고성능 노트북 컴퓨터를 구입할 수 없다는 점을 해결합니다. “UMBC는 '포괄적 우수성'이라는 메시지를 전해 왔습니다. 우리는 모든 지원자를 수용하고 성공의 수단을 제공하기 위해 매우 열심히 노력합니다."라고 A. Joshi 박사는 말합니다. "학생들이 값비싼 최첨단 기계를 구입할 필요 없이 IBM Cloud의 리소스를 통해 자신의 컴퓨터에는 없는 하드웨어와 소프트웨어에 액세스할 수 있도록 지원합니다."
IBM Cloud for Education 및 IBM Cloud의 교육 솔루션 외에도 UMBC의 연구 및 교육에 기여하는 기타 IBM 솔루션 및 서비스가 있습니다.
- IBM® Cloud Bare Metal Servers는 IBM Cloud for Education 워크로드를 완전 전용 서버에서 실행하여 성능을 극대화하고 보안이 강화된 단일 테넌시를 제공합니다.
- IBM® Cloud Satellite Infrastruct Service는 퍼블릭 클라우드, 온프레미스 데이터 센터 및 엣지 컴퓨팅 시스템에서 애플리케이션을 배포하고 실행하는 분산형 클라우드 솔루션입니다.
- IBM® Cloud App ID를 사용하면 인증을 추가하고 백엔드와 API를 보호하며 모바일 및 웹 애플리케이션에 대한 사용자별 데이터를 관리할 수 있습니다.
- IBM® Cloud Object Storage는 의료 기록 및 영상 데이터와 같은 비정형 데이터를 위한 유연하고 비용 효율적이며 확장 가능한 원격 위치의 클라우드 스토리지를 제공합니다.
- IBM® Db2 on Cloud는 전담 운영 팀, 특정 시점 복구 및 엔터프라이즈 애플리케이션을 위한 독립적인 확장을 제공하는 AI 기능을 갖춘 관리형 SQL 클라우드 데이터베이스입니다.
- Red Hat OpenShift on IBM Cloud는 예기치 않은 트래픽 급증에 대응할 수 있는 복원력을 통해 업데이트, 확장 및 프로비저닝을 자동화합니다.
IBM Cloud for Education는 IBM과 미주 및 유럽 전역의 대학 간에 이루어진 수년간의 협력의 결정체입니다. IBM Cloud for Education는 거의 20년 전에 IBM이 개발한 Virtual Computing Lab(VCL)이라는 솔루션을 기반으로 합니다. 노스캐롤라이나 주립대가 주도 기관이었고 UMBC는 일찍부터 참여했습니다."라고 A. Joshi 박사는 말합니다. "'클라우드 컴퓨팅'이라는 용어가 아직 생소하던 시절에 교육용으로 개발된 최초의 클라우드 솔루션 중 하나였습니다."
"IBM은 저에게 VCL에 대한 액세스를 제공했고, 이를 통해 클라우드 기술과 가상 머신을 접하게 되었습니다."라고 K. Joshi 박사는 말합니다. “IBM은 연구자들과 협력하고 정보와 아이디어를 교환하는 데에도 매우 적극적이었습니다. 아이디어가 있으면 이를 조사해 줄 사람을 쉽게 찾을 수 있습니다."
예를 들어, 박사는 IBM 변호사가 강연을 위해 UMBC에 왔을 때 나중에 그녀를 만나 데이터 규정 준수와 관련된 몇 가지 법적 문제를 논의했던 때를 기억합니다. "변호사분이 30분 동안 저와 함께 연구 아이디어를 논의했는데, 대기업의 변호사와 함께 연구 아이디어를 논의하는 경우는 매우 드문 일이죠. 이것이 IBM Cloud와의 관계가 성공하는 또 다른 이유입니다.”
2022년 가을, K. Joshi 박사는 고급 수준의 데이터 분석을 가르칠 예정이며, IBM Cloud for Education의 리소스를 활용하여 학생들을 도울 예정입니다. "학생들에게 IBM® Watson Analytics에 대한 액세스를 제공하는 방안을 모색하고 있었습니다. 학생들은 졸업 후 전문가가 될 수 있도록 소프트웨어를 배우고 싶어하는데, 이것이 제가 원하는 협력 중 하나입니다.”
학술 연구와 강의실 교육을 지원하는 것 외에도, IBM Cloud for Education는 범용 클라우드 플랫폼으로도 개발되었습니다. 대학의 비즈니스 측면을 지원할 수 있으며 플랫폼 내에 상주하는 애플리케이션 랩은 AI, 블록체인, IoT 및 기타 솔루션 등 교직원이 관심을 갖는 다른 IBM 서비스와 통합할 수 있습니다.
또한 IBM Cloud for Education은 IBM® Center for Advanced Studies(CAST)의 지원도 받고 있습니다. CAST는 UMBC를 비롯한 여러 북미 고등교육 기관을 포함한 최대 규모의 IBM 개발 커뮤니티 중 하나를 위해 대학 관계를 관리합니다.
"특히 컴퓨터 공학이나 컴퓨터 보안과 같이 특수한 하드웨어와 소프트웨어의 조합이 필요한 전문 과정에는 IBM Cloud for Education가 미래를 위한 올바른 방법이라고 생각합니다."라고 A. Joshi 박사는 말합니다. "우리는 계속해서 이 컴퓨팅 리소스에 대한 가능성을 탐구하고 열정을 불태울 것입니다."
UMBC(ibm.com 외부 링크)는 혁신적인 교육, 영향력 있는 연구, 호기심을 자극하고 영감을 주는 지원 커뮤니티로 유명한 공립 연구 대학입니다. 14,000명의 학부생과 대학원생이 재학 중인 UMBC는 미국에서 가장 포용적인 교육 커뮤니티 중 하나입니다. US News & World Report는 학부 교육과 혁신 부문에서 UMBC를 전국 6위로 선정했으며, NSF는 연방 연구 지원, 특히 NASA 및 사회과학 기금 부문에서 UMBC를 미국 최고의 대학 중 하나로 선정했습니다. 이 대학은 기업가 정신, 인력 양성, K-16 교육 및 기술 상용화를 발전시키는 정부 및 산업 파트너십을 통해 경제 발전에 기여합니다.
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2022년 1월 미국에서 제작.
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