Synthesis and Characterization of Visible-to-UVC Upconversion Antimicrobial Ceramics

Cates, Stephanie L.,Cates, Ezra L.,Cho, Min,Kim, Jae-Hong American Chemical Society 2014 Environmental science & technology Vol.48 No.4

<P>The objective of this study was to develop visible-to-ultraviolet C (UVC) upconversion ceramic materials, which inactivate surface-borne microbes through frequency amplification of ambient visible light. Ceramics were formed by high-temperature sintering of compacted yttrium silicate powders doped with Pr<SUP>3+</SUP> and Li<SUP>+</SUP>. In comparison to previously reported upconversion surface coatings, the ceramics were significantly more durable and had greater upconversion efficiency under both laser and low-power visible light excitation. The antimicrobial activity of the surfaces under diffuse fluorescent light was assessed by measuring the inactivation of <I>Bacillus subtilis</I> spores, the rate of which was nearly 4 times higher for ceramic materials compared to the previously reported films. Enhanced UVC emissions were attributed to increased material thickness as well as increased crystallite size in the ceramics. These results represent significant advancement of upconversion surfaces for sustainable, light-activated disinfection applications.</P><P><B>Graphic Abstract</B> <IMG SRC='http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/esthag/2014/esthag.2014.48.issue-4/es405229p/production/images/medium/es-2013-05229p_0008.gif'></P>

Delineating Mechanisms of Upconversion Enhancement by Li⁺ Codoping in Y₂SiO₅:Pr³⁺

Cates, Ezra L.,Wilkinson, Angus P.,Kim, Jae-Hong American Chemical Society 2012 The Journal of Physical Chemistry Part C Vol.116 No.23

<P>Codoping with Li<SUP>+</SUP> has become a common method for improving optical efficiency in oxide-based upconversion luminescent materials, yet the mechanisms of enhancement have remained ambiguous. Herein, we delineate the major ways by which Li<SUP>+</SUP> enhances visible-to-ultraviolet upconversion in the phosphor Y<SUB>2</SUB>SiO<SUB>5</SUB>:Pr<SUP>3+</SUP> and quantify the relative contributions of each mechanism. Comparative photoluminescence spectroscopy, microscopy, and X-ray diffraction analyses show that of the total 9-fold increase in upconversion resulting from optimized Li<SUP>+</SUP> doping ∼5% was due to crystallite enlargement, ∼50% due to a change in the host crystal polymorph, and ∼45% due to a reduction in activator ion clustering. Contrary to other studies, no significant upconversion enhancement arises from activator site geometry changes due to distortion by Li<SUP>+</SUP>, in the case of this material. To elucidate the role of Li<SUP>+</SUP> doping in Y<SUB>2</SUB>SiO<SUB>5</SUB>, samples were prepared using other dopants for comparison, including Na<SUP>+</SUP>, Zn<SUP>2+</SUP>, Sc<SUP>3+</SUP>, and Zr<SUP>4+</SUP>.</P><P><B>Graphic Abstract</B> <IMG SRC='http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/jpccck/2012/jpccck.2012.116.issue-23/jp302515t/production/images/medium/jp-2012-02515t_0005.gif'></P>

Engineering light: advances in wavelength conversion materials for energy and environmental technologies.

Cates, Ezra L,Chinnapongse, Stephanie L,Kim, Jae-Hyuk,Kim, Jae-Hong American Chemical Society 2012 Environmental science & technology Vol.46 No.22

<P>Upconversion photoluminescence (UC) occurs in optical materials that are capable of absorbing low energy photons and emitting photons of higher energy and shorter wavelength, while downconversion (DC) materials may absorb one high energy photon and emit two of lower energy for quantum yields exceeding unity. These wavelength conversion processes allow us to transform electromagnetic radiation so it may be more effectively utilized by light-capturing devices and materials. Progress in designing more efficient organic and inorganic photochemical conversion systems has initiated a recent surge in attempts to apply these processes for practical uses, including enhancement of many energy and environmental technologies. In this review, we introduce important concepts in UC and DC materials and discuss the current status and challenges toward the application of wavelength conversion to solar cells, photocatalysis, and antimicrobial surfaces.</P>

A Study to Consider the Specification of Posture Sensor for Autonomous Tractor

Benjamin Cates,Inkyo Choi(최인교),Jongmin Choi(최종민),Sang-Heon Lee(이상헌),Ji-Hoon Yu(유지훈) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.12

Recently, a hot issue in the field of agriculture is the utilization of attitude sensors for autonomous tractors. The position of autonomous agricultural equipment is traditionally derived from GNSS sensors, and require centimeter-level accuracy. In addition, these GNSS sensors are primarily installed on the roof of the vehicle cabin in order to provide optimal conditions for the reception of satellite signals. Depending on the slope of the ground, the vehicle’s orientation can vastly differ, which leads to GNSS sensor position errors that may exceed ten centimeters or more. Tractors are generally operated in irregular and uneven fields, such as rice fields, and as a result experience large vehicle orientation fluctuations. In order to overcome the position errors associated with these fluctuations, it is necessary to appropriately mount a sensor on the vehicle capable of accurately determining vehicle posture. Therefore, in this paper, the specifications for the optimal mounting of an attitude measurement sensor are analyzed and selected based on the tractor’s driving environment and working characteristics.

Artificial Intelligence and Data Protection

Fred H. Cate,Rachel Dockery 서울대학교 공익산업법센터 2018 경제규제와 법 Vol.11 No.2

Artificial intelligence (AI) has rapidly developed in recent years. Today, AI tools are used increasingly by both private and public sector organizations around the globe. The capabilities of AI now and in the near future create widespread and substantial benefits for individuals, institutions, and society. However, these same technological innovations raise important issues, including questions about the tension between AI and data protection laws. As a result, we have both an opportunity and an obligation to examine the effectiveness of current data protection laws in light of 21<SUP>st</SUP>-century technological realities. While compliance with existing data protection laws is important, a better long-term approach is to see the challenges presented by AI as another wake-up call that our current approach to data protection is increasingly outdated and ineffective. Viewed in this light, it is data protection law that must be improved if it is to protect privacy, effectively address the challenges presented by AI, and avoid creating unnecessary, bureaucratic barriers to AI’s benefits. Five reforms appear necessary:  Shifting from Individual Consent to Data Stewardship  A More Systemic and Well-Developed Use of Risk Management  A Greater Focus on Data Uses and Impacts  A Framework of Harms  Transparency and Redress

[국문 번역문] 빅데이터 활용에 있어서의 프라이버시 보호

Fred H. Cate,손금주(번역자),이영조(번역자) 서울대학교 공익산업법센터 2015 경제규제와 법 Vol.8 No.1

빅데이터 시대에 프라이버시는 예전보다 더욱 중요해지고 있다. 빅데이터 시대에 프라이버시를 더욱 효과적으로 보호하기 위해서는 빅데이터를 통해 현재 가능한 이익을 계속하여 향유하면서 더욱 발전시키고, 신속하며 확장 가능한 메커니즘을 개발하여야 한다. 본 발표문에서는 빅데이터의 효과적인 거버넌스에 필요한 네 가지 중요요소에 대해 설명 하고자 한다. 먼저, 데이터 수집 단계에서 통지 및 동의에 대한 광범위한 의존도가 지속될수록 개인의 프라이버시 보호는 약화될 뿐만 아니라 데이터 사용의 혜택에 대한 비용도 증대되며 개인이 그 혜택을 향유하는데도 심각한 방해를 받게 된다. 따라서 통지 및 동의에 과도한 의존을 통해 개인에게 부담을 전가하는 제도가 아닌, 데이터 사용자들에게 데이터 관리에 따른 책임을 지도록 하고 합리적으로 예측 가능한 피해에 대한 책임을 지도록 하는 리스크 관리 방식으로의 전환이 필요하다. 두 번째로, 데이터의 수집이나 보존 또는 데이터의 본래 수집 목적에 초점을 맞추기 보다는 빅데이터의 사용에 더 중점을 두어 데이터를 보호하여야 한다. 데이터의 사용에 더 중점을 두는 접근법이 빅데이터의 가치를 보존하는데 중요한 요소인 이유 중 하나는 빅데이터의 분석이 우리가 예상 가능한 질문이나 가설에 대한 해답을 주기 위한 것이기 보다, 우리가 한 번도 예상하지 못한 것에 대한 통찰력을 주기 때문이다. 그 결과, 데이터 사용에 관하여 명시적 통지에 기반을 둔 데이터 보호 및 이를 기반으로 한 데이터 수집에 대한 동의는 사회적으로 가치있는 데이터 사용을 막을 수 있으며, 무의미하게 광범위한 통지를 하는 현상을 유발하며, 해당 개인이 동의한 조건에 대한 예외 규정을 요구하는 상황을 야기할 수 있다. 이에 반해 프라이버시 보호가 데이터 사용에 대한 리스크 분석을 기반으로 한다면, 데이터 사용으로 인한 최적의 이익 및 각각의 데이터 사용에 맞게 세심하게 맞춤화된 데이터에 대한 최적의 보호가 가능해진다. 세 번째로, 포괄적이고 투명한 프로세스를 통해 광범위한 프레임워크의 인지 가능한 피해에 대한 리스크 관리 방법을 마련하는 것은 개인정보 보호를 보장하고, 예측 가능성, 책임 및 효율성을 확보하는데 있어 매우 중요하다. 마지막으로, 유의미한 투명성과 구제조치 그리고 효과적인 이행은 기존의 피해를 없애는 해결책을 제시할 뿐만 아니라 미래의 피해를 방지하는 데도 도움이 된다. 게다가 이는 빅데이터의 책임 있는 사용에 대한 필수적인 요건이기도 하다. 그 외에 유용한 조치들이 다수 존재할 수 있으나, 위 네가지 요건은 빅데이터의 가능성을 확보하면서 프라이버시를 보호하기 위해 필수적인 요건이라고 할 수 있다.

Protecting Privacy in Big Data

Fred H. Cate 서울대학교 공익산업법센터 2015 경제규제와 법 Vol.8 No.1

In an age of big data, privacy is more essential than ever before, but if we are to protect it effectively, while continuing to enjoy the benefits that big data is already making possible, we need to evolve better, faster, and more scalable mechanisms. The following are the four core elements critical to effective governance of big data. First, a transformation of the current approach to a risk management approach that places more responsibility for data stewardship, and liability for reasonably foreseeable harms, on the users of data rather than using notice and consent to shift the burden to individuals seems critical. This is because a continuing broad reliance on notice and choice at time of collection both under-protects privacy and seriously interferes with?and raises the cost of?subsequent beneficial uses of data. Second, data protection should focus more on uses of big data as opposed to the mere collection or retention of data or the purposes for which data were originally collected. One key reason why a more use-focused approach is necessary to capture the value of big data is that the analysis of big data doesn’t always start with a question or hypothesis, but rather may reveal insights that were never anticipated. As a result, data protection based on a notice specifying intended uses of data and consent for collection based on that notice can result in blocking socially valuable uses of data, lead to meaninglessly broad notices, or require exceptions to the terms under which the individual consented. If privacy protection is instead based on a risk analysis of a proposed use, then it is possible to achieve an optimum benefit from the use of the data and optimum protection for data fine-tuned for each intended use. Third, a risk management approach guided by a broad framework of cognizable harms identified through a transparent, inclusive process is critical to ensuring that individuals are protected and enhancing predictability, accountability, and efficiency. Fourth, a risk management approach that provides meaningful transparency and redress, together with effective enforcement, not only provide remedies for current harms, but also help to prevent future ones. Moreover, it is an essential requirement for responsible use of big data. There are likely many other measures that also will be useful, but these four are critical to protecting privacy while unlocking the potential of big data.

[국문번역문] 인공지능과 개인정보보호

Fred H. Cate,Rachel Dockery,김태오(번역자) 서울대학교 공익산업법센터 2018 경제규제와 법 Vol.11 No.2

인공지능(AI)은 최근 빠르게 발전하였다. 오늘날, AI 기술은 민간 뿐 아니라, 공공 조직에 의해 전세계적으로 점점 더 많이 활용되고 있다. 현재, 그리고 머지않은 장래에 AI는 개인, 기관 및 사회에 광범위하고 실질적인 편익을 만들어낼 것이다. 그러나 동일한 기술혁신이더라도 중요한 문제를 야기할 수 있다. 예컨대, AI와 개인정보보호 간의 갈등과 관련한 문제이다. 결과적으로, 현행 개인정보보호 규범이 21세기 기술 현실에 유효한지를 검토할 기회이기도 하고 의무이기도 하다. 현행 개인정보보호 규제를 준수하는 것이 중요하지만, 더 나은 중장기적인 접근법은 오늘날 개인정보보호법에 대한 접근방식이 점점 낡고 비효율적이라는 점을 일깨워주는 AI의 도전을 목격하는 것이다. 이러한 관점에서 보면, 프라이버시를 보호하고, 효과적으로 AI에 의해 나타난 문제를 처리하고, 불필요한, 관료주의적인 AI 편익에 대한 장벽을 없애기 위해서는 개인정보보호 규제가 개선되어야 한다. 다음의 다섯 가지 사항의 개선이 필요한 것으로 생각된다. - 개별 동의에서 데이터 관리로 패러다임 전환 - 더 체계적이고 제대로 개발된 리스크관리 적용 - 데이터 이용 및 영향에 대한 더 많은 초점 - 손해를 측정하기 위한 체계 - 투명성 확보 및 권리구제

A primer on entrustable professional activities

Olle ten Cate 한국의학교육학회 2018 Korean journal of medical education Vol.30 No.1

Entrustable professional activities (EPAs) have become a popular topic within competency-based medical education programs in many countries and hundreds of publications within only a few years. This paper was written to introduce the ins and outs of EPAs. After a brief historical overview, the rational of EPAs, as a bridge between a competency framework and daily clinical practice, is explained. Next, entrustment decision-making as a form of assessment is elaborated and framework of levels of supervision is presented. For readers interested to apply the concept in practice a stepwise approach to curriculum development is proposed. The paper concludes with an overview of the state of the art of working with EPAs in across disciplines, professions and countries.

YOLO 모델 기반 농업 환경 내 사람 인식 시스템의 예비 타당성 평가

정택훈 ( Taekhoon Jung ),( Benjamin Cates ),최인교 ( Inkyo Choi ),최종민 ( Jongmin Choi ),이상헌 ( Sangheon Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

자율 주행 트랙터는 무인화된 미래 농업의 필수 요소로써, 농작업 성능뿐만 아니라 사고 방지를 위한 다양한 기술이 요구된다. 특히, 농경지에 사람이 들어왔을 때, 자율주행 트랙터에 의한 인명 사고 방지할 수 있는 기술은 필수로 요구되는 기술이다. 한편, YOLO는 이미지 내에서 다수의 물체를 인식하는 대표적인 인공지능 모델로써, 자율주행 자동차 분야등에서 사람 인식 및 주변 환경 인식을 위해 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 자율주행 트랙터의 인명 사고 방지를 위한 기술로써 YOLO 모델의 활용 가능성에 대한 예비 타당성 평가를 실시하였다. 본 평가의 방법은 기존 다중 객체 인식 YOLO 모델과 사람 객체만을 인식하기 위해 수정한 YOLO 모델의 성능 비교 실험을 실시하였다. 기존 다중 객체 인식 YOLO 모델을 사용하여 농업 환경 내 사람 이미지를 인식한 결과 동물로 오인식 하는 경우가 빈번히 발생하였다. 반면, 수정된 YOLO 모델의 경우 동물로 오인식 되었던 사람에 대해서 개선된 효과를 볼 수 있었다. 하지만, 농업 환경에서의 사람 객체는 작물에 의해 신체의 일부가 가려지거나 그 자세가 다양하여 사람으로 인식하지 못하는 문제가 있었다. 이러한 문제는 추후 농업 환경에 존재하는 사람 객체 데이터 학습을 통해 개선 가능할 것으로 보인다.