object-detection temporal-coherence sequence-models wavelet-decomposition dynamic-tokenization activity-recognition stress-assessment domain-robustness
Abstract
Internet of Things (IoT) systems continuously collect heterogeneous sensing signals from ubiquitous sensors to support intelligent applications such as human activity analysis, emotion monitoring, and environmental perception. These signals are inherently non-stationary and multi-scale, posing unique challenges for standard tokenization techniques. This paper proposes Dywave, a dynamic tokenization framework for IoT sensing signals that constructs compact input representations aligned with intrinsic temporal structures and underlying physical events. Dywave leverages wavelet-based hierarchical decomposition, identifies meaningful temporal boundaries corresponding to underlying semantic events, and adaptively compresses redundant intervals while preserving temporal coherence. Extensive evaluations on five real-world IoT sensing datasets across activity recognition, stress assessment, and nearby object detection demonstrate that Dywave outperforms state-of-the-art methods by up to 12% in accuracy, while improving computational efficiency by reducing input token lengths by up to 75% across mainstream sequence models. Moreover, Dywave exhibits improved robustness to domain shifts and varying sequence lengths.
한국어 요약
📋 한 줄 요약
**[IoT 센싱 · 토크나이저]** 비정상·다중 스케일 IoT 센싱 신호를 웨이블릿 기반 계층 분해와 이벤트 정렬 동적 토크나이저로 압축하면서 정확도를 끌어올리는 Dywave를 제안한다.
🎯 핵심 기여도
- 비정상·다중 스케일이라는 IoT 센싱 신호 특성에 맞춘 동적 토크나이저 Dywave 제안
- 웨이블릿 기반 계층 분해로 내재 시간 구조와 물리적 이벤트에 정렬된 의미 경계 식별
- 시간 일관성을 유지하면서 중복 구간을 적응적으로 압축
- 활동 인식·스트레스 평가·근접 객체 감지 등 5개 실세계 IoT 데이터셋에서 정확도와 효율 동시 향상
💡 핵심 아이디어
표준 시퀀스 토크나이저는 동일 간격으로 자르기 때문에 IoT 신호의 이벤트 경계를 놓친다. Dywave는 웨이블릿으로 의미 경계를 먼저 찾고, 그 경계에 맞춰 토큰을 만들어 길이를 줄이면서 정보는 보존한다.
🔬 기술적 접근법
- **모델/방법론**: 동적 토크나이저 Dywave를 다양한 시퀀스 모델 위에 결합
- **핵심 기법**: 웨이블릿 기반 계층 분해 → 의미 이벤트 경계 식별 → 중복 구간 적응 압축으로 시간 일관성 보존
📊 주요 결과
- 5개 실세계 IoT 데이터셋에서 SOTA 대비 정확도 최대 12% 향상
- 주요 시퀀스 모델에서 입력 토큰 길이를 최대 75%까지 축소
- 도메인 시프트와 시퀀스 길이 변동에 대한 강건성도 함께 개선
💭 의의 및 한계
**의의**: 이벤트 정렬 토크나이저라는 추상화가 IoT처럼 비정상·다중 스케일 도메인에서 효율과 성능을 동시에 끌어올릴 수 있음을 보여 준다. **한계**: 평가가 IoT 도메인에 집중되며 웨이블릿 매개변수가 신호 특성에 따라 달라질 수 있다.
🚀 실용적 활용
- 웨어러블·헬스케어 센싱(활동 인식, 스트레스 평가)
- 환경·근접 인식 IoT 시스템의 효율 향상
- 토큰 길이가 비용·지연을 좌우하는 엣지 디바이스 추론