본 논문은 사용자가 감각형 인터페이스를 사용하여 가상공간의 지능적인 화단을 체험, 체감 할 수 있는 시스템(Garden Alive)을 제안한다. 제안된 시스템은 카메라, 조도, 습도 센서를 갖춘 현실공간의 화단과 상호작용에 사용되는 감각형 인터페이스, 진화모듈과 감정모듈을 갖춘 인공지능 모듈, 그리고 가상식물의 성장과 반응을 보여주는 Virtual Garden으로 구성된다. 감각형 인터페이스는 카메라로 사용자의 손동작을 인식하고, 조도센서로 광량을 확인하여, 습도센서로 물의 양을 측정한다. 이러한 정보를 바탕으로 인공지능 모듈은 식물의 진화 방향과 감정상태의 변화를 결정한다. Virtual Garden은 L-system을 기반으로 제작되어 가상식물들은 실제 식물들과 유사한 형태로 성장하도록 한다. 제안된 Garden Alive에서 화단의 식물들은 각각의 개체마다. 유전자를 가지고 있어 식물의 다양성을 볼 수 있고, 빛과 수분 등의 환경요인에 따른 적합도를 평가함으로써 세대를 거듭함에 따라 진화해가는 모습을 볼 수 있다. 마지막으로 단순히 자극에 반응하는 식물이 아닌 사용자와 상호작용에 따른 식물의 감정 변화를 통해 적절한 반응을 보이는 지능적인 식물을 구현하였다. 따라서 제안된 시스템은 오락과 교육을 위한 콘텐츠, 사용자에 따른 개별적 반응을 통해 심리적인 안정을 제공할 수 있는 콘텐츠 등으로 응용될 수 있다.
지능형 홈은 수많은 정보가전기기들이 네트워크로 연결되어 있으며 사용자는 이러한 기기들을 제어하고 관리할 수 있어야 한다. 그러나 지능형 홈을 구성하는 기기들에 대한 사용자 인터페이스는 다수의 기기, 기기별로 서로 다른 제어 방법 등에 의해 복잡하고 사용하기 불편한 특성을 가지고 있으며 이에 대한 연구도 부족한 상황이다. 본 논문에서는 지능형 홈 시스템 보급 장애요인 중 하나인 지능형 홈 서비스 인터페이스의 복잡성을 낮추고 편의성을 높이는 방안을 제시하고 이를 구현하였다. 제안하는 인터페이스는 사용자들이 실제 거주하고 있는 공간을 모델링하고, 사용자 소유의 홈 기기들을 실제 집안에 배치하는 것과 같이 가상공간에 배치하는 등 실제 가정 내에서 홈 기기를 사용하는 것과 같은 패턴으로 지능형 홈 시스템을 사용할 수 있도록 통합 인터페이스를 설계하고 구현하였다. 이는 사용자가 집 안의 홈 기기들의 위치와 상태를 한 눈에 파악할 수 있고, 제어하기를 원하는 기기를 선택하여 직접 제어하는 등 사용자가 장치의 선택 및 제어를 직관적으로 할 수 있는 인터페이스를 제공한다.
컴퓨터와 사용자와의 효과적인 정서적 상호작용의 도구로서 의인화된 형태의 인터페이스 에이전트의 정서 표현에 대한 연구가 진행되어 왔다. 기존의 연구는 의인화된 인터페이스 에이전트가 어떤 정서를 표현하는가에 초점을 두고 있다. 그러나 인간과의 원활한 정서적 상호작용에 영향을 미치는 것은 어떤 정서인가의 문제만이 아니다. 인간은 타인의 상황과 정서에 공감하는 방식으로 정서를 표현하는 상대를 더 긍정적으로 평가한다. 또한 공감하는 방식의 정서 표현은 사회적으로 적용되는 성별 고정관념에 따라 여성적 속성으로 분류된다. 따라서 공감하는 방식의 정서 표현이라 하더라도 표현의 주체가 남성이냐 여성이냐에 따라 상대방의 인식이 달라질 수 있다. 본 연구는 인간간의 사회적 관계에서 일어나는 공감적인 정서 표현과 표현하는 주체의 성별의 효과가 인간-인터페이스 에이전트간의 상호작용에서도 나타나는지를 검증하기 위하여 참가자와 인터페이스 에이전트가 함께 게임에 참여하는 과제를 실시하고 인터페이스 에이전트의 성별, 참가자의 성별, 얼굴 표정과 말을 통한 정서 표현의 공감 여부(타인의 상황에 공감하는 정서 표현 - 자신의 상황에 대한 정서 표현), 정서 표현 여부(얼굴 표정과 말로 정서를 표현 - 정서가 배제된 무표정과 말)에 따라 인터페이스 에이전트에 대해 참가자가 지각한 배려, 호감, 신뢰, 지능, 지배, 순종이 어떻게 다른지를 측정하는 실험을 실시했다. 그 결과, 타인의 상황과 정서에 공감하는 방식으로 정서를 표현하는 에이전트의 배려, 지능, 순종적 성향을 높게 평가하는 것으로 나타났다. 남성 에이전트의 경우, 정서를 표현하거나 정서가 배제된 표현을 하는 조건에 관계없이 참가자가 지각하는 배려와 호감의 차이가 없었으나, 여성 에이전트의 경우 정서를 표현하는 조건에서 배려와 호감이 높은 것으로 평가되었다. 반대로 참가자가 인터페이스 에이전트에 대해 갖는 신뢰에 대해서 여성 에이전트의 경우, 정서를 표현하거나 정서가 배제된 표현을 하는 조건에 관계없이 참가자가 느끼는 신뢰의 차이가 없었으나 남성 에이전트의 경우, 정서가 배제된 표현을 하는 에이전트에게 더 높은 신뢰를 보였다. 또한 남성 참가자에 비해 여성 참가자가 에이전트의 배려, 호감, 지능, 순종을 높게 평가하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 사용자와 인터페이스 에이전트 간의 원활한 정서적 상호작용을 위해서는 어떤 정서를 표현할 것인지 뿐만 아니라 누구에 대한 정서를 어떻게 표현하는지, 정서를 표현하는 에이전트가 남성인지 여성인지, 에이전트와 상호작용하는 사용자가 남성인지, 여성인지를 고려할 필요가 있음을 시사하고 있다.
현재 증강현실 인터페이스 상의 정보시각화는 공간과 사용자 그리고, 구조를 적절히 반영하여 제공되고 있지 못한 실정이다. 증강현실이 만들어낸 현실과 가상의 병치된 공간 안에서, 인터페이스는 우리가 생활하는 물리적 공간 그 자체가 된다. 따라서 증강현실을 위한 UI를 구조화 할 때, 기존 인터페이스가 가진 특성을 AR공간안에서 재해석 할 필요가 있다. 본 연구에서는 증강현실 상 지능적 정보 시각화에 있어 고려해야 할 요소를 정보디자인의 설계 과정을 토대로 추출하여 AR공간에 특화된 UI구축의 방법론으로 제안하고자 한다.
사용자가 컴퓨터와 자연스럽고 인간적으로 대화할 수 있고, 사람의 요구에 지능적인 해답을 능동적으로 제시할 수 있는 사용자 인터페이스 에이전트가 활발히 연구되고 있다. 음성, 펜, 제스쳐인식 등을 비롯한 다양한 방법을 통하여 사람의 의사전달방식을 컴퓨터의 입력수단으로 구현하여 사용자 편의성을 도모하고 있다. 본 논문에서는 컴퓨터를 블랙박스로 하고, 표면적으로 지능형 3차원 그래픽 얼굴 에이전트와 사용자가 의사소통을 하는 사용자 인터페이스를 대상으로 하였다. 컴퓨터가 단순문제 해결을 위한 도구에서 많은 정보를 다양한 매체를 통해 제공하는 보조자의 역할을 수행하게 되었기 때문에 위의 방법은 보다 적극적인 방법이라 할 수 있다. 이를 위한 기반 기술로써 국어를 발음하는 얼굴 애니메이션을 연구하였다. 발음을 표현하기 위한 데이터로써 디지털 카메라를 사용하여 입술 운동의 특징점의 위치를 조사하였고, 모델링 시스템을 개발하여 데이터를 입력하였다. 적은 데이터로도 복잡한 자유곡면을 표현할 수 있는 B-Spline곡면을 기본데이터로 사용하였기 때문에 애니메이션을 위한 데이터의 양 또한 줄일 수 있었다. 그리고 국어음소의 발음시간 수열에 대한 입술모양의 변화를 조사하여 발음소리와 입술 움직임을 동기화 시킨 발음 애니메이션을 구현하였다.
본 논문에서는 시선인식을 이용한 지능형 휠체어 시스템에 대해 설명한다. 지능형 휠체어는 초음파센서를 이용하여 전동휠체어가 장애물을 감지하여 회피할 수 있게 하고, 조이스틱을 움직이기 힘든 중증 장애인을 위해 시선인식 및 추적을 이용하여 전동휠체어를 움직일 수 있게 하는 인터페이스를 제안한다. 지능형 휠체어는 시선인식 및 추적 모듈, 사용자 인터페이스, 장애물 회피 모듈, 모터 제어 모듈, 초음파 센서 모듈로 구성된다. 시선인식 및 추적 모듈은 적외선 카메라와 두개의 광원으로 사용자 눈의 각막 표면에 두 개의 반사점을 생성하고, 중심점을 구한 뒤, 동공의 중심점과 두 반사점의 중심을 이용하여 시선 추적을 한다. 시선이 응시하는 곳의 명령어를 사용자 인터페이스를 통해서 하달 받고, 모터 제어 모듈은 하달된 명령과 센서들에 의해 반환된 장애물과의 거리 정보로 모터제어보드에 연결되어 있는 두 개의 좌우 모터들을 조종한다. 센서 모듈은 전등휠체어가 움직이는 동안에 주기적으로 센서들로부터 거리 값을 반환 받아 벽 또는 장애물을 감지하여 장애물 회피 모듈에 의해 장애물을 우회 하도록 움직인다. 제안된 방법의 인터페이스는 실험을 통해 시선을 이용하여 지능형 휠체어에 명령을 하달하고 지능형 휠체어가 임의로 설치된 장애물을 효과적으로 감지하고 보다 정확하게 장애물을 회피 할 수 있음을 보였다.
기존의 모바일 기기들은 일반화된 고정 인터페이스 상태의 제품으로, 사용자가 단순 학습을 통해 반복된 인터렉션과 구성만을 이용하는 수준이었으나 최근과 같이 기기가 지능적이고 다양화되면서 개인의 요구와 특성을 반영한 인터페이스 방법들을 요구하기 시작하였다. 이에 따라 일반적 성향에 맞추어진 Universal UI와 개인의 특성에 맞춰진 Customizing UI의 양립적 이슈는 지속적으로 대치되어 왔다. 그러므로 이를 서로 적절한 수준에서 상호 보완하여 디자인하는 것은 그 형태나 속성을 떠나 최신 UI의 기본적인 필요충분조건이 되었다. Universal UI는 인식과 행동패턴을 달리하는 사람들의 공통분모를 찾아냄으로써 표준화의 Solution을 찾아낼 수 있었지만 Customizing에 대한 해답은 사용자 심리, 문화, 역사까지 고려해야 한다. 우리는 이 두 부분을 모두 만족하는 다방면의 멘탈모델 수립과 UT검증을 통해 모바일 기기에서 최적의 인터페이스 개발을 진행하게 되었다. 이러한 Customizing에 대한 연구는 기기 사용자의 지역과, 문화적 특성에 따라 최적화된 인터페이스를 제공할 수 있기에 기기 제조사는 Future work을 위해서라도 이러한 부분에의 충분한 연구 의의가 있다고 할 수 있다. 우리는 본 논문에서와 같은 Personalization과, 선호 기능을 좀 더 쉽게 적응하고 사용할 수 있도록 하는 Customization 을 통해 사용자의 성향을 적극 반영할 수 있는 모바일 인터페이스 제품 개발로 한 단계 발전시켰다고 본다.
본 논문에서는 화력발전소 터빈의 안정적 운전을 지원하고 발전소의 불시정지를 예방하기 위하여 필요한 전문가시스템의 지식베이스 구축과 그래픽 인터페이스에 대한 proto-type을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 전문가시스템은 화력 발전소 터빈 계통의 현재 상태로부터 대상 운전조작에 대한 운전방법을 지원하는 기능, 고장을 진단하는 기능 등을 제공한다. 지식베이스는 객체와 규칙의 혼성형태로 구성하였으며, 추론방법으로는 후향추론을 기본적으로 사용하고 현재 운전상황에 따른 고장진단을 위하여 전향 추론을 혼용함으로써 필요에 따라 최적추론을 유도하였다. 또한 지식베이스의 효율적 활용과 사용자의 손쉬운 접근을 위하여 그래픽 사용자 인터페이스를 구현하였다.
지능로봇은 복잡하고 동적으로 변화하는 환경 내에서 다양한 인식기를 통해 주변 환경 및 상황을 인식하고 이를 바탕으로 사용자에게 지속적으로 유용한 서비스를 제공하는 지능 시스템이다. 그러나 인식 기기의 성능 및 소프트웨어 알고리즘의 한계로 인해 로봇은 중요한 정보를 인식하지 못하거나 잘못된 정보를 인식할 수 있고, 이로 인해 사용자 의도를 파악하지 못하거나 의도하지 않은 행위를 수행할 수 있다. 본 논문에서는 스마트폰을 이용한 로봇-사용자 협력을 제시하여 이러한 문제를 해결하고자 한다. 스마트폰은 사용자가 항상 휴대하고 있기 때문에 언제든 로봇과 협력할 수 있으며 이 기기를 통해 로봇의 인식정보를 효과적으로 표현하고 직관적인 작업 지시 인터페이스를 제공하여 로봇이 사용자 의도에 적합한 올바른 행위를 수행할 수 있게 한다.
기계 학습 및 인공지능은 제 4차 산업혁명의 핵심 기술이다. 하지만 프로그래밍 능력을 요구하는 기계 학습 플랫폼의 특성 상 일반 사용자들의 접근이 힘들기 때문에 인공지능이나 기계학습의 대중화는 제한을 받고 있다. 본 연구에서는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface, GUI)를 도입하여 이러한 한계를 극복하고 인공지능 활용에 대한 일반인의 접근성을 향상시키고자 하였다. 기본 기계 학습 플랫폼으로는 Tensorflow를 채택하였고 GUI는 마이크로 소프트 사의 .Net 환경을 활용하여 작성하였다. 새로운 사용자 인터페이스를 이용하면 일반 사용자도 파이썬 프로그래밍에 대한 부담없이 직관적으로 데이터를 관리하고, 알고리즘을 적용하고, 기계 학습을 실행할 수 있다. 우리는 이 개발이 다양한 분야에서의 인공지능 개발에 기초가 되는 자료로 활용되었으면 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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