d8a80f6272
이름만 다른(표기 변형) [[위키링크]]를 대상 문서의 canonical 제목으로 치환해 끊겼던 1,200개 링크를 연결. 제목/파일명 정규화 일치만 적용하고 별칭 매칭은 과병합 위험으로 제외(애매성 가드). 원본은 _link_reconcile_backup/ 에 백업. 도구: Datacollect/scripts/link_reconcile_apply.mjs Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 <noreply@anthropic.com>
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| wiki-2026-0508-iot-and-ai-integration | IoT and AI Integration | 10_Wiki/Topics | verified | self |
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none | A | 0.9 | applied |
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2026-05-10 | pending |
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IoT and AI Integration
매 한 줄
"매 센서 옆에서 즉시 추론". 수 KB-수 MB 모델을 ESP32/Cortex-M/Coral 같은 edge 기기에 올려 latency, privacy, bandwidth 를 동시에 잡는다. 2026 현재 TinyML + MQTT 가 표준.
매 핵심
매 3 layer 아키텍처
- Edge (sensor): TinyML 추론, 이상 감지, 게이팅.
- Fog (gateway): 다중 센서 통합, heavier 모델, 로컬 의사결정.
- Cloud: 학습, fleet 모니터링, OTA 모델 업데이트.
매 모델 압축
- Quantization: float32 → int8/int4, 4-8x 작아짐.
- Pruning: weight magnitude 기준 sparsify.
- Knowledge distillation: large teacher → tiny student.
- NAS for edge: MCUNet, MobileNet.
매 통신
- MQTT: pub/sub, QoS 0/1/2.
- CoAP: REST-over-UDP, 더 가벼움.
- LoRaWAN: km 단위, 수백 byte/min.
- BLE: 근거리, 저전력.
매 응용
- Predictive maintenance (vibration anomaly).
- Vision: door cam person detection, defect inspection.
- Voice wakeword (Alexa, "OK Google").
- Smart agriculture (soil moisture + weather).
- Health wearable (HRV, fall detection).
💻 패턴
TFLite Micro 추론 (ESP32, C++)
#include "tensorflow/lite/micro/micro_interpreter.h"
const tflite::Model* model = tflite::GetModel(g_model_data);
static tflite::MicroMutableOpResolver<5> resolver;
resolver.AddConv2D(); resolver.AddMaxPool2D();
resolver.AddReshape(); resolver.AddFullyConnected(); resolver.AddSoftmax();
constexpr int kArena = 60 * 1024;
uint8_t arena[kArena];
tflite::MicroInterpreter interp(model, resolver, arena, kArena);
interp.AllocateTensors();
TfLiteTensor* in = interp.input(0);
memcpy(in->data.int8, sensor_buf, in->bytes);
interp.Invoke();
int8_t* out = interp.output(0)->data.int8;
Post-training quantization (Python)
import tensorflow as tf
conv = tf.lite.TFLiteConverter.from_saved_model("model")
conv.optimizations = [tf.lite.Optimize.DEFAULT]
conv.target_spec.supported_types = [tf.int8]
conv.representative_dataset = lambda: (
[x.astype("float32")] for x in calib_samples[:200]
)
open("model_int8.tflite", "wb").write(conv.convert())
MQTT publish 추론 결과 (MicroPython)
from umqtt.simple import MQTTClient
c = MQTTClient("esp32-01", "broker.local")
c.connect()
while True:
feat = read_imu()
label = tinyml_infer(feat)
if label != "normal":
c.publish(b"factory/line1/anomaly",
ujson.dumps({"label": label, "ts": time.time()}))
time.sleep(0.1)
Sensor fusion (Kalman, complementary)
// 6DOF IMU complementary filter
float alpha = 0.98f;
roll = alpha * (roll + gyro_x * dt) + (1 - alpha) * accel_roll;
pitch = alpha * (pitch + gyro_y * dt) + (1 - alpha) * accel_pitch;
Edge Impulse SDK (anomaly)
ei_impulse_result_t result;
signal_t signal;
numpy::signal_from_buffer(features, EI_FEATURE_COUNT, &signal);
run_classifier(&signal, &result, false);
if (result.anomaly > 0.5) trigger_alert();
OTA 모델 업데이트
HTTPClient http;
http.begin("https://cdn/model_v3.tflite");
if (http.GET() == 200) {
File f = SPIFFS.open("/model.tflite", "w");
http.writeToStream(&f); f.close();
ESP.restart();
}
Coral Edge TPU (Python)
from pycoral.utils.edgetpu import make_interpreter
from pycoral.adapters import classify
it = make_interpreter("model_edgetpu.tflite")
it.allocate_tensors()
it.set_tensor(it.get_input_details()[0]["index"], img)
it.invoke()
print(classify.get_classes(it, top_k=1))
매 결정 기준
| 제약 | 권장 |
|---|---|
| MCU < 1MB RAM | TFLite Micro int8, MCUNet |
| 배터리 1년+ | LoRaWAN + duty cycle |
| Vision realtime | Coral / Jetson Nano |
| Privacy critical | edge inference, no cloud raw |
| Fleet 수만+ | MQTT broker cluster, OTA |
기본값: ESP32 + TFLite Micro int8 + MQTT QoS 1.
🔗 Graph
- 부모: Edge Computing
- 변형: TinyML, Federated-Learning
- 응용: Predictive Maintenance, Wearables
- Adjacent: LLM_Optimization_and_Deployment_Strategies, MQTT
🤖 LLM 활용
언제: latency 100ms 이하 필요, 네트워크 불안정, privacy 규제, bandwidth 비싼 환경. 언제 X: 모델 100MB+, 잦은 재학습 필요, 입력이 크고 다양한 multimodal.
❌ 안티패턴
- Cloud 의존 edge: 인터넷 끊기면 동작 안 함 → fallback 필수.
- Float32 모델 그대로 배포: RAM 부족, 발열.
- OTA 미고려: 모델 버그 fix 불가.
- Sensor 단일: 노이즈에 취약, fusion 으로 견고화.
- MQTT QoS 0 + 중요 alert: 패킷 유실 가능.
🧪 검증 / 중복
- TFLite Micro, Edge Impulse, MQTT 5.0 spec, Coral docs.
- Warden & Situnayake "TinyML" (O'Reilly).
- 신뢰도 A.
🕓 Changelog
| 날짜 | 변경 |
|---|---|
| 2026-05-08 | Phase 1 |
| 2026-05-10 | Manual cleanup — 3-layer 구조, TFLite Micro/Edge Impulse/MQTT/OTA 패턴 |