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유비쿼터스 컴퓨팅 기술 소개
금오공과대학교
김 시관
1
여러가지 시나리오
•
•
•
•
•
일본 NTT
부산 u-시티
U-회의
차세대 PC 한자리에
버스운행정보시스템
2
유비쿼터스의 역사
마크와이저의 논
문을 읽으면 유비
쿼터스 컴퓨팅의
개념을 잘 이해할
수 있습니다.
<마크와이저 약력>
-1952년 시카고 출생
-미시간 대학 석박사학위
(computer and communication science)
-1987년 제록스사 입사
-1988년 유비쿼터스 개념제안
-1999년 사망
마크와이저
ubiquitous a.
1 어디에나 있는 편재하는(omnipresent)
2 <사람이> 어디에나 모습을 나타내는
3
유비쿼터스의 역사
1984년
일본 사카무라 켄 - ‘트론’ 개발
1988년
유비쿼터스 컴퓨팅 개념 제안
1991년
The computer for the 21st Century
1993년
Some Computer Science Problems
in Ubiquitous Computing
1996년
The Coming Age of Calm Technology
1999년
일본 노무라 연구소
유비쿼터스 네트워크 개념 제안
2002년
국내 전자신문에서 유비쿼터스 기획 특집
2003년
국내 기업들 유비쿼터스 사업 검토
4
유비쿼터스의 개념
유비쿼터스(언제, 어디서나)
유비쿼터스
컴퓨팅
유비쿼터스
네트워크
모든 사물에
컴퓨터를 넣어
언제, 어디서나 사용
휴대기기로
언제, 어디서나
정보 사용
5
유비쿼터스 컴퓨팅
모든 사물에
컴퓨터를 넣어
언제, 어디서나 사용
모든 기기들이 연결
어디서나 사용이 가능
사용자에게 보이지 않음
6
유비쿼터스 네트워크
강력한 네트워크로
언제,어디서나
정보 이용
모바일 특성의
브로드밴드 네트워크
콘텐츠, 솔류션 등의
서비스
정보기기 및 센서의
IPv6연결
7
논문
1991
The computer for the 21st Century
1993
Some Computer Science Problems
in Ubiquitous Computing
1996
The Coming Age of Calm Technology
Disappear
(사라진다)
Invisible
(보이지 않는다)
Calm Technology
(조용하다)
8
The most profound
technologies are those that
disappear. They weave
themselves into the fabric of
everyday life until they are
indistinguishable from it.
9
Disappear
일상생활의 사물과
구분이 안 될 때까지
사라지는 것이다.
Disappear
물리적 환경에 사용이 가능한
수많은 컴퓨터를 배치하여
컴퓨터의 능력을 향상시키며,
사용자에게는 보이지 않아야 한다.
사라진다는 것은
기술적인 문제가 아니라
심리적인 문제이다.
invisible
Location
Scale
Tab
Pad
Board
기술이 배경으로
사라지기 위해서
모터의 소형화가
큰 역할을 했다.
10
Disappear
Liveboard
Tab
Pad
Tab
기술적으로 만들어서
사용해 볼 수 있는 물건
부터 제작하게 되었다.
Pad
Board
이러한 프로토타입들은
종종 invisible하는데 실패했다.
이런 시도들을 통해서 배운것은
유비쿼터스 컴퓨팅이
나아갈 방향이다.
11
유비쿼터스 구성기술
① 유비쿼터스 환경에 필요한 여러 가지 칩
② 사람을 대신해 공간 속에서 활동하는 미세전자기계시스
템(MEMS: Micro ElectroMechanical System)
③ RFID(Radio Frequency IDentification) 태그: 기존 바코
드 기능을 뛰어넘어 사물의 위치나 정보 내용을 자동으로
인식하고 무선으로 정보를 저장, 입출력, 공유할 수 있는
기술
④ 128비트의 길이를 지닌 IPv6 주소체계
⑤ 임베디드 시스템: 컴퓨터 하드웨어 (CPU 등) 와 소프트웨
어(실시간 운용체계 등)를 조합한 전자제어시스템으로 자
동차나 컴퓨터, 가전, 특정용도센서나 칩에 내장
12
유비쿼터스 구성기술
⑥ 언제, 어디서나 다양한 미디어로 모든 서비스를 구현하고
어떤 단말과 디바이스로도 콘텐츠 유통과 이용을 처리할
수 있는 유연한 초고속 유비쿼터스 네트워크의 구축
⑦ 수천억 개의 센서,칩,RFID(Radio Frequency
Identification)태그들 사이의 대용량 정보흐름을 처리하
기 위해서 지금보다 1만 배 이상 빠른 광대역 IP기간 망과
3만배의 접속규모를 갖는 초대용량 가입자 망 기술
⑧ 언제, 어느 네트워크나 단말로도 본인확인․위치인식․원
본성 보증․금융결제 등을 실시간으로 수행할 수 있는 플
랫폼
⑨ 입는 컴퓨터, 손목에 차고 다니는 컴퓨터, 안경에 부착된
컴퓨터, 정보가전, PDA 등과 같은 새로운 기구나 제품
⑩ 무선 통신 기술
13
전세계 유비쿼터스 프로젝트
14
각국의 연구 프로젝트
미국
*MIT Media Lab: 생각하는 사물
*MIT Computer Science
:oxygen 프로젝트
*Auto-ID center
*로체스터 대학
: Smart Medical Home
*Berkeley: Smart Dust
*카네기멜론:Aura
*UCLA: Smart Kindergarten
*Georgia: e-class
*스탠포드
: interactive workspace
*IBM: 퍼베이시브
*MS: EasyLiving
*HP: CoolTown
*AT&T: BAT
*NIST: Smart Space
*San Diego: aviary
*인텔: personal server
*시스코: Internet Home
유럽
*사라지는 컴퓨터: 17개 프로젝트
*미디어 랩 유럽
: 해비타트 프로젝트
*필립스: Home of Near Future
일본
*동경전철:Goopas
*일본총무성
:u-Network
:U-Appliance
:U-Content/Service
*유비쿼터스 ID센터
*마쓰시타
:HII(Home Information
Infrastructure)
:건강화장실
*TRON
*소니:CoCooN
*NTT
*도요타자동차
:G-Book(텔레매틱스)
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5대 UC 프로젝트 : HP, 쿨타운(1/2)
근거리무선통신 기술 활용 사례
• 글로벌 서비스 대비 최소 인프라로 지역 서비스(2000년)
• 전자장소(웹프레전스)에 현실속의 사물에 대한 물리적
관계 부여(사람과 사물과 장소가 하나됨)
박물관 홈페이지
-모나리자
웹페이지 링크
-프린트 웹페이지
링크
사람
(PDA 소지)
(인터넷+
RF I/F 가능)
전시실내 프린터
(인터넷+RF I/F 가능)
박물관(장소)
전시실내 전시물
(RF 태크 부착)
(인터넷+RF I/F 가능)
16
5대 UC 프로젝트 : HP, 쿨타운(2/2)
•
발견 (Discovery)
– 직접 수집(Direct Sensing)
– 간접 수집(Indirect Sensing)
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5대 UC 프로젝트 : 버클리대, Smart Dust
MEMS 기술 활용 사례
 미 국방부 산하 고등연구계획국(DARPA)은 정보처리기술국(IPTO)
을 중심으로 유비쿼터스 컴퓨팅 관련 프로젝트를 위한 자금 지원
(1998년)
 스마트 먼지 : 1㎣ 크기의 실리콘 모트
(silicon mote)라는 입방체 안에 완전히
자율적인 센싱(autonomous sensing)과
통신 플랫폼(communication platforms)
능력을 갖춘 보이지 않는 컴퓨팅 시스템.
가벼워 떠다닐 수 있음.
<목 표>
<1999년 현재>
 응용분야 : 에너지 관리, 제품의 품질관리
및 유통 경로 관리, 군사목적으로 이용
(기상상태, 생화학적 오염, 병력과 장비의
이동을 감지)
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5대 UC 프로젝트 : 유럽, Smart-Its(1)
소형 칩 기술 활용 사례
 ‘비가시화 컴퓨터 이니셔티브(Disappearing Computer Initiative)’의 16개
연구 프로젝트 중에서 가장 대표적임(2001년)
 수행기관 :
ETH(스위스), TecO(독일), VTT(핀란드), Interactive Institute(스웨덴) 등
목표:
 일상사물의 지능화 : 사물에 소형의 내장형
디바이스인 “Smart-Its”를 삽입하여 감지,
인식, 컴퓨팅 및 무선통신 등의 기능을 지닌
정보 인공물(Information Artefacts) 개발
 지능화된 사물간의 커뮤니케이션
: 사물간의 협력적인 상황인식(Smart-Its
Friend) 및 활동
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5대 UC 프로젝트 : 유럽, Smart-Its(2)
 MediaCup (TecO)
Smart-Its
 일반 컵에 Smart-Its를 탑재하여 컵과 관
련한 정보를 인식, 처리 및 전달
 사물의 지능화를 통해 컵의 이동경로 및
사용자 정보(a)와 컵 내용물의 온도 및 상
태(b) 등의 정보 제공
 관련 애플리케이션
(a) 컵의 이동경로 탐지 애플리케이션
(a)
(b)
(b) 손목시계형 컴퓨터를 이용해 컵과
커뮤니케이션 할 수 있음
20
5대 UC 프로젝트 : MIT, Auto ID
복합 기술 활용 사례
 21세기형 바코드 연구 개발을 목적으로 MIT와 UCC, P&G 등의 46개 협력사가
공동으로 설립(1999년), 현재 협력사는 75개로 확대
 Auto ID 기술은 “스마트 태그(Smart Tag)”를 각종 상품에 부착해 사물을 지
능화하여 사물간, 또는 기업 및 소비자와 커뮤니케이션을 통해 자동화된 공급
망 관리 시스템 개발에 기여
스마트 태그(Smart Tag) :
- RFID tag. 해당 상품의 세부 정보(ID)를 담고 있으며, 고주파(RF)
신호를 받으면 내장된 정보를 전송
- 사물에 지능 + ID + 네트워크 연결성(AP를 통한 인터넷 연결)을 식재
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기타 : 미국 UC 프로젝트
생각하는 사물 프로젝트(MIT Media Lab)
 컴퓨터가 우리의 일상 생활 속으로 들어가 그것들의 협조를 통해 인간의 삶
을 지원하는 미래 컴퓨팅 비전을 실현(Things that Think, 1995년)
 인간 중심의 컴퓨터 환경 구축
- 인간을 주인으로 섬기는 지능화된 사
물 및 컴퓨터 연구
- 사물들은 사용자의 언어, 행동,
생활습관 등을 스스로 이해하고,
적합한 서비스 제공
예) 사람들의 커피 기호를 파악하는
커피메이커, 수분조절 하는 화분
이용자를 둘러싼 복잡한 현실세계 환경으
로부터 상황인지를 통해 필요한 행동을 취
할 수 있도록 해주는 MIThril 추론엔진의 아
키텍처
현실세계
센싱
특성추출
전
자
공
간
MIThril의 추론 엔진
(Inference Engine)
모델링
상황분류
어플리케이션
행동화
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기타 : 미국 UC 프로젝트
Project Oxygen(MIT Computer Science Lab)
 인간중심(human-centered)의
컴퓨팅 환경(1999년)
 컴퓨터가 산소와 같이 흔한 것이
되어 언제 어디서나 쉽게 이용
 이용자가 특별한 지식 없이도 언어
나 시각과 같은 자연 인터페이스를
매개로 언제 어디서나 목적에 맞는
서비스를 이용할 수 있는 컴퓨팅
환경 구현
 응용분야 : 자연어에 의한 그룹작업 지원, 가전 등의 제어, 정보 엑세스 등
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기타 : 유럽 UC 프로젝트
2Wear 프로젝트
 활동중 적응하고 확장할 수 있는
무선 입는 및 소지품 컴퓨터
 여행중에 길을 잃을 때, 주변의 도
로 안내 게시판 등의 장치를 발견
하면, 입고 있는 컴퓨터는 발견된
장치가 제공하는 정보를 통하여 길
안내를 받거나 또 다른 도로 안내
장치와 연결하여 길 안내 정보를
이어폰을 통하여 전달받는다.
24
기타 : 유럽 UC 프로젝트
Paper++ 프로젝트
 센서와 위치기반장치가 내장된
전자학습자료로, 종이보다 유
용한 전자교재
 영국의 Kings College, HP 연
구소, 독일의 Anitra, 스위스 연
방기술연구소와 프랑스의 Arjo
Wiggins 등이 공동으로 진행하
고 있다.
 종이 책에 전자펜을 대면 그 책
의 그림에 대한 여러 가지 자료
와 애니메이션이 전자펜에 연
결된 장치에 나타난다.
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기타 : 유럽 UC 프로젝트
WorkSpace 프로젝트
 컴포넌트를 통한 분산작업을
지원하는 컴퓨팅 공간 환경
 컴퓨팅은 분산 공간의 많은 컴
포넌트 내부에서 발생한다.
 컴퓨팅은 객체, 사람들을 추적
하고 소리, 빛 등의 투사를 통
하여 물리적 공간에 영향을 미
친다.
26
기타 : 일본 UC 프로젝트
일본 UC의 방향
 1984년 동경대학 사카무라 켄 교수가 중심이 되어
TRON(The Real Time Operating System Nucleus)
프로젝트 제안
- ITRON(산업기기용) OS, CTRON(커뮤니케이션) OS,
BTRON(비즈니스) OS 등으로 발전
※ JBlend(Java + TRON)라는 TRON 칩이 내장된
정보가전 등이 급속히 보급
- 2002년 “T-Engine 포럼” 결성 : 유비쿼터스 컴퓨팅 환경용 T-Engine
플랫폼 개발
 IT전략본부(본부장:고이즈미 수상)의 새로운 e-Japan전략 검토
- IT를 활용한 새로운 가치장초 “u-Japan전략” 추진
- 전자정부시스템 OS로 Open Source 채용 검토
※ 일본의 유비쿼터스 주도 전략(탈 Window전략)?
27
기타 : 일본 UC 프로젝트
트론 프로젝트(동경대)

트론 프로젝트
–
–
–
–
1984년 동경대 겐 사카무라교수 추진
초기 일본 국내의 다양한 내장형 커널S/W의 스펙 통일 시도
트론 칩 개발과 영역별 스펙 제시
지능형 지역분산형 시스템 추구
(TRON : The Real Time Operating System Nucleus) 프로제트 제안
※ 전뇌주택 프로젝트
330m2 주택에 1000개 이상의 컴퓨터를 삽입하고, 이들을 네트워킹하여 유비쿼터스 컴
퓨팅 생활을 체험
<NTT DoCoMo's 'i-mode'에 적용된 ITRON>
<트론 지능형 주택의 모습(앞면, 뒷면, 내부)>
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유비쿼터스의 분야
분야별로 살펴보는 유비쿼터스
국방
교육
휴대
유 통/물류
정부
건강
금융/전자상거래
홈
사물
공간
교통
사무실
29
교 육
30
교육 프로젝트
학생들이 언제 어디에서나 어떤 내용에 상관없이, 어떤 단말로도 학습할 수
있는 교육환경 조성
Nomadic computing
Cool Town @school
HP
Lifelong Kindergarten MIT
Smart Kindergarten
Paper ++
Opera of Future
e-class
U-campus
UCLA
유럽연합
MIT
Georgia
연세대
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U-캠퍼스
이어폰, 마이크
Smart
phone
RFID
Tag
HMD
이어폰,마이크
GPS
무선랜
Half
K/D
RFID
Tag
Camera
메인보드
트렉볼 마우스
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Smart Kindergarten
어린이들의 학습 과정을 체계적으로 이해 함으로써 부모나
선생님들이 아이들을 잘 가르칠 수 있도록 도와준다.
iBadge
AHLos
Smart Table
MUSE
Smart Table
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•Philipp Steurer, "Design and Implementation of a Sensor-instrumented Table for Smart Spaces",
•University of California, Los Angeles, July 2003
Paper++
*종이의 특성을 향상하여 멀티미디어를 종이기반의 텍스트에 연결함으로써 저렴한 학습
도구를 제공한다.
*학습과 지도에 주요 관심을 두고 있다.
*3가지 분야에 중점을 둠: 어린이, 책, 학생과 일반적인 교육문서를 위한 매체
Augmented story-telling book
Augmented maths text book
34
Paper++
3
Paper++ 프로젝트
 센서와 위치기반장치가 내장된
전자학습자료로, 종이보다 유
용한 전자교재
 영국의 Kings College, HP 연
구소, 독일의 Anitra, 스위스 연
방기술연구소와 프랑스의 Arjo
Wiggins 등이 공동으로 진행하
고 있다.
 종이 책에 전자펜을 대면 그 책
의 그림에 대한 여러 가지 자료
와 애니메이션이 전자펜에 연
결된 장치에 나타난다.
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Lifelong Kindergarten / e-class
Digital Manipulatives
어린이들이 가지고 노는 장남감에
프로그램이 가능하도록 기능을 넣어
친숙하게 숫자, 크기, 모양에 대한
개념을 학습할 수 있도록 한다.
e-class
교수의 강의 능력과 학생의 학습능력 향상
교육에 혁신적 컴퓨터기술의 도입
36
건 강
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건강 프로젝트
생활공간 곳곳에 의료서비스와 관련된 칩과 센서를 심음으로써 언제 어디서
나 자연스럽게 의료서비스를 제공
Smart Medical Home
건강 화장실
Elite Care
원격 진료
Rochester
건강화장실
마쓰시타
미국 오리건주
Elite Care
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Smart Medical Home
Aging Well
Healthy Skin
Pathogen Detection
Personal Medical Advisor System
Smart Mirror
Smart Bandage
Motion/Activity Monitoring
Skin diagnosis and Assessment
Biosmart Materials
Memory Assistance Aids
Healthy Tanning
Image-based Library of Skin Disease
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홈/사무실/실내/공간
40
프로젝트
생활공간 곳곳에 의료서비스와 관련된 칩과 센서를 심음으로써 언제어디서나
자연스럽게 의료서비스를 제공
Easy Living
Internet Home
MS
시스코
Interliving
유럽연합
Home of near Future 필립스
MIT
Easy Networking
마쓰시타
Oxygen
HII
마쓰시타
디지털 홈
정보통신부
Habitat
MIT
U-아파트
삼성, LG
House_n
MIT
Aviary
샌디에고
Aura
카네기 멜론
Interactive Workspace 스탠포드
Smart Space
BAT
NIST
41
AT&T
Oxygen
*우리주변에 있는 산소처럼 자유롭게 사용할 수 있는 컴퓨팅 환경 구현
*일상생활에서 자연스럽게 행동함으로써 컴퓨터를 사용할 수 있다.
*음성과 영상기술이 이러한 것을 가능하게 한다.
42
Habitat
원격지에 떨어져 있는 두 연인들이 서로의 생활 상황을 자연스럽게 전달받을 수 있도록 하는 시스템
이다.
여자친구가 탁자위에 커피잔을 올려 놓으면 원격지의 남자친구의 탁자위에 커피잔 화면이 디스플레
이 되어 남자친구는 여자친구가 휴식시간을 가지고 있는 것을 알 수 있게 된다.
탁자위에 커피잔이 오랫동안 놓여져 있을수록 남자친구에게는 탁자위 그림위 점점 더 크게 그려져 휴
식의 상태를 알 수 있다.
생활속에서 사물들의 상태를 감지하여 이를 인간의 감정 상태를 이해하기 위한 수단으로 활용하여
원격지에서도 서로의 감정을 느낄 수 있어 상당히 인간 중심적인 시스템이라 할 수 있을 것이다..
원격지간의 통신
43
교통
44
프로젝트
G-Book
도로 기상정보 시스템
스마트 웨이
텔레매틱스
스마트 타이어
도요타
BMS
ITS
45
텔레매틱스
46
유통/물류/관리
47
무선 태그의 분류 및 특성
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RFID 태그의 개요
• 정의
– 근거리무선기술을 이용하여 원격으로 감지 및 인식을 통
하여 정보교환을 가능하게 하는 기술
(예 : 유무선 통신망과 제품의 태그 정보를 통하여 사람•
사물•서비스 등의 ID식별, 제품의 생산•유통•관리•소비
등의 전과정에 대한 관리•추적 등을 행할 수 있음)
• 특징
– 적용 간편, 동시 복수 태그의 고속인식 가능함
– 감지거리가 길어 적용용이 및 응용범위가 넓음
– 비접촉식으로 판독 오류가 없으며, 반영구적으로 용지보
수 용이 및 내환경성이 우수함
– OTP(One Time Programming)로 데이터의 위조•변조가
불가능하여 완벽한 보안 유지 가능
– 시스템 확장 용이 및 양방향 인식 가능
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RFID 태그의 구성
 시스템 구성
- RFID 태그 : 정보 제공
• ROM을 내장한 칩과 안테나로 구성
- RFID 태그 판독기 : 태그 정보 판독 및 해독 기능
• 송수신용 안테나와 Reader로 구성
• 안테나는 상호유도방식의 경우, 태그를 활성화시킴
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히다찌의 μ-chip
소형사이즈 (0.4mm*0.4mm)
거의 모든 종류에 tagging 할 수 있으며
종이 안에 삽입 가능함
외장형 안테나
■근접형
외장형 안테나 m-chip
●칩에 외장형 안테나가 연결됨
●커뮤니케이션 거리 : 근거리
m-chip
내장형
안테나
■밀착형
내장형 안테나 m-chip
●칩 내부에 안테나 삽입 시킴
●칩으로만 실행 가능함
●커뮤니케이션 거리: 매우 근거리
자료출처 : 정보통신미래포럼 조찬세미나, 2003.9.30, 이석희
안테나 회선
회선 해독
ROM
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히다찌 μ-chip 시스템 개요
Frontend
-ID (128 bits)
Backend
안테나
실행 데이터
Header 서비스
ID
reader
마이크로웨이브
(2.45GHz)
・・・
응답
(answering μ-ID)
외장형 안테나
μ-chip
운반물품
자료출처 : 정보통신미래포럼 조찬세미나, 2003.9.30, 이석희
52
국방
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군용 wearable computer
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Smart Dust
*아주작고 가볍기 때문에 공기 중에서 오랫동안 떠 있을 수 있다.
*군사적인 용도뿐만 아니라 일상생활 속에서도
눈에 띄지 않게끔 사무실이나, 스포츠활동에 응용될 수 있다.
Weather/seismological monitoring on Mars
Internal spacecraft monitoring
Land/space comm. networks
Chemical/biological sensors
Weapons stockpile monitoring
Defense-related sensor networks
Inventory Control
Product quality monitoring
Smart office spaces
Sports - sailing, balls
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휴대
유적지, 전시회, 관광지에서의 실시간 정보 제공
56
Wearable computer
Xybernaut
MIT
57
패션
58