인간과 컴퓨터의 상호작용 기술

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1 1 인간과컴퓨터의상호작 용기술 박세미

2 2 1. 개요 컴퓨터와인간의상호작용기술들의급진전 컴퓨터하드웨어가격의하락 많은사람들이컴퓨터를사용함에따라불편함이제거되어야할요소로인식됨 사용자의편리성을고려하고, 이를구현하려는노력과인간이어떻게생각하고행동하는지에대한연구들의접목되고있음

3 3 1. 개요 정보통신분야의유망기술의하이프 (Hype) 사이클

4 4 1. 개요 가트너의전망 : 인간과컴퓨터상호작용관련기술의성장전망 자연어처리검색기술 생체측정기술 음성인식기술 음성합성기술 인터페이스기술 문자기반인터페이스에서그래픽기반인터페이스로전환 배우기쉽고, 빠른인식이가능 과제 좀더쉽고안전하게사용할수있는인간과컴퓨터상호작용기술연구필요 인간수준에가까운입력기술, 디스플레이기술, 프레젠테이션기술발전필요

5 5 1. 개요 인간과컴퓨터의상호작용을위한 UI 기술 텍스트 그래픽 키보드 마우스, 펜 문자기반 UI 사용자인터페이스 (GUI), WIMP WIMP(Windows, Icons, Menus, and Pointing device) 배우기쉽고빨리인식하는것이가능함 웹브라우저와결합되어 PC 는물론이동통신단말기, 각종디지털가전들을사용자가쉽게이용하는것이가능함 인간과컴퓨터간의상호작용의발전과정 종이 ( 펀치카드 ) 문자입력기 ( 키보드 ) 그래픽사용자인터페이스 (GUI)

6 1. 개요 6

7 7 2. 인간과컴퓨터의상호작용 인간과컴퓨터의상호작용이란 어떻게하면사람들이쉽고편하게컴퓨터시스템과상호작용할수있는가를연구하는학문 인간과컴퓨터상호작용뿐만아니라컴퓨터를매개하여인간과인간사이에서발생하는상호작용도포함하는개념 인간, 컴퓨터, 상호작용, 태스크 (Task), 상황 ( 환경정황 ) 으로구성 구분 인간 주요특징 HCI 에서가장중요한구성요소 인지능력을보유하고있으며, 잘할수있는것과없는것을파악하여컴퓨터 ( 시스템 ) 와조화롭게일함 자신의정서와감성이외부의자극에의해어떻게영향을받는지파악할수있음 컴퓨터 ( 시스템 ) 인간과협업하는 HCI 의중요한구성요소 PC, 노트북, 유비쿼터스컴퓨터및휴대폰, 디지털 TV, 지능형냉장고등을포함 상호작용 인간과컴퓨터간에오가는 HCI 의중요한구성요소 HCI 가궁극적으로구현하고자하는산출물, HCI 를인터랙션 (Interaction Design) 으로정의하기도함 컴퓨터와인간의상호작용, 컴퓨터를매개로인간과인간사이에발생하는상호작용도포함 태스크 인간들이컴퓨터를통하여달성하려는것으로 HCI 의중요한구성요소 작업현장에서제품의제조과정을통제하는것과같은기능적인태스크, 인터넷에서보고싶은영화를받아보는감성적인태스크등을포함상황 ( 환경정황 ) 인간이태스크를수행하기위해컴퓨터와상호작용하는과정을제공하는환경으로 HCI 의중요한구성요소 동일한상호작용일지라도어떠한환경조건에서그상호작용이진행되는가에따라전혀다른결과를발생시키는것을확인할수있음

8 8 2. 인간과컴퓨터의상호작용 인간과컴퓨터상호작용의목적 기능성과사용편의성 (Usability), 안전성 (Safety), 효율성 / 효과성 (Efficiency, Effectiveness) 이고려된컴퓨터시스템을만드는것 HCI 의가장중요한요소 (Factor) 중의하나 그시스템을사용할사람의인지프로세스를 어떻게하면컴퓨터와의상호작용에잘적용하느냐 하는것

9 9 2. 인간과컴퓨터의상호작용 인간과컴퓨터상호작용의중요성및발전단계 사용자측면과개발자측면으로구분한 HCI 의주요한내용 사용자측면 개발자측면 구분 내용 에러발생률및작업피로감감소 사용자만족감증대및성취감고취 작업자시간활용최대화 개발자에대한신뢰도유도 제품판매촉진

10 10 2. 인간과컴퓨터의상호작용 HCI 의발전단계

11 11 2. 인간과컴퓨터의상호작용 인간과컴퓨터의상호작용의연구분야 정보통신산업사회의컴퓨터하드웨어및소프트웨어관련시스템을연구, 개발함에있어서생리적, 지능적, 감성적틍성등의인간요소를고려한사용자중심의설계를추구하여사용자편의성과수용성 (Acceptability) 이우수한인간최적합의컴퓨터시스템을구축하기위한연구분야 학문분야별관련연구내용 인간공학 : 인간의감각이나운동에관한연구 산업공학 : 컴퓨터와조직에관한연구 심리학 : 행동과개념에대한연구 인지심리학 : 인지, 관심, 기억과문제해결, 사용자의능력과한계, 학습등에대한연구 사회심리학 : 사회적인상황에서인간의행동 사회학 : 좁게는작업공간에서는크게는사회에영향을주는발전된기술에관한연구 컴퓨터과학 : 사용자인터페이스를위한알고리즘개발, 시스템구조나소프트웨어의개발에관한연구 언어학 : 언어에대한연구

12 12 3. 음성관련인간과컴퓨터의상호작용기술 음성인식기술 음성인식 (Speech Recognition) 인간의음성을기계나컴퓨터에서자동으로인식하는것으로일반적으로음성신호로부터음소텍스트 ( 발성된문자열 ) 를인식하고출력할때까지를의미 화자인식 (Speaker Recognition) 기술 넓은의미에서말하는사람, 즉화자의인식과자연어처리를포함한, 음성이해와의미추출까지를포함 특정화자에대해서만인식하는화자종속 (Speaker-Dependent) 시스템 화자와는상관없이인식하는화자독립 (Speaker-Independent) 시스템 화자인식 (Speaker Recognition) 은화자식별 (Speaker Identification) 과화자검증 (Speaker Verification) 으로분류

13 13 3. 음성관련인간과컴퓨터의상호작용기술 음성인식기술의문제점 사용자에따른인식률의차이 주변잡음에따른인식률저하 인식대상어휘의제한으로인하여인식오류가발생하는것 모바일인터넷환경과클라우드서비스의확대 다양한수행환경에서다수의화자가말한방대한종류의어휘를확보하여어디서 (anywhere), 누구의 (anybody), 어떤것 (anything) 이라도음성인식을할수있는발판을마련함 자연어음성인식을위한음향학적및언어학적지식을체계화할수있음 모바일환경음성검색서비스는자연어음성인식기술을필요로하며자연어음성인식기술을개선할수있는선순환구조에있다.

14 14 3. 음성관련인간과컴퓨터의상호작용기술 음성합성기술 음성합성 (Text-to-Speech or Speech Synthesis) 이란문자그대로글 (text : ASCII text 또는 Machinereadable text) 을말 (speech) 로바꾸는기술 기계적인목소리에대한거부감으로시각장애인용과같이극히제한된영역에서만이용됨 최근에는인간의자연음에가까운음성합성기가개발되어비정서적인면에서도많이개선됨 음성합성기술의응용분야 이메일음성서비스 실시간교통정보를운전자에게제공하는차량네비게이션시스템 시각및청각장애인을위한도우미서비스 전자사전, 자동번역기, 장난감, 게임등의소비자제품 타이핑된문서의오타확인을위한교정기등

15 15 자연어처리기술 (NLP) 컴퓨터가사람의일상언어를이해하고생성할수있도록함으로써인간의지적활동의보조자및지원도구로활용하고자하는기술 사람들이특별한형식의언어나명령어없이도컴퓨터와교류할수있게함 자연어처리 (NLP) 기반검색기술은인터넷상에존재하는정형, 비정형데이터베이스내의정보를인간의일상언어문장을통해제공하는기술 음성인식기술과결합한자연어처리기술이상용화되고있다 음성인식과자연어처리기술이조합된구어체시스템은사용자들이정보검색작업을위해음성명령으로데이터베이스를조회할수있도록해줌 예 ) 대화형외국어교육

16 16 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형인간과컴퓨터상호작용 (Wearable HCI) HCI 기술과착용컴퓨팅 (wearable computing) 기술의접목 착용성을가지는상호작용기술전반을의미 착용컴퓨팅기술의기본기능을만족하는인터페이스장치및인터페이스장치와사용자간의상호작용모델에대한연구를포함하는기술

17 17 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용컴퓨팅과 HCI 착용컴퓨팅기술의구성 기반기술 : 무선칩, 패키징, 전원관리, 열관리 디바이스 / 컴포넌트기술 : 마이크로프로세서, 메모리, 전원공급, 키보드 / 입력장치, 바코드스캐너, 디스플레이, 모바일컴퓨터, 프린트 소프트웨어기술 : 운영체제, 미들웨어, 장치관리 / 보안, 음성인식, 애플리케이션 착용솔루션기술 : 벨트 / 머리착용형장치, 손목 / 손가락 / 팔착용형장치, 의복내장형장치 무선통신의종류 : b/a/g, Bluetooth, ZigBee 등 착용컴퓨팅의기본기능 착용을의식하지않을정도의무게감과자연스러움을느끼는착용감, 컴퓨터와사용자간의끊김없는통신지원하는항시성, 신체적인피로의최소화및유해요소차단하는안정성, 사회 문화적통념에부합하는외형의사회성

18 18 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 HCI 기술 사용자, 컴퓨팅시스템, 상호작용을기본구성요소로하여목적을효과적으로달성하는유용성 (Usefulness), 효율적으로사용하는사용성 (Usability), 감성 (Affect) 의원칙을충족하기위하여설계 (Design) 와평가 (Evaluation), 분석 (Analysis) 의절차를거치는것 착용형 HCI 착용형 HCI 기술은 HCI 의기본기능인유용성, 사용성, 감성을만족하면서동시에착용컴퓨팅시스템의기본기능인착용성, 사회성, 안정성, 항시성또한고려해야하는특성을가지는것 인터페이스장치의일부또는전체를사용자가직간접적으로착용함으로써발생하는여러가지이슈들을고려하여인터페이스및상호작용모델을설계, 구현및평가해야함

19 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형 HCI 기술분류 입력기능의착용형 HCI 기술 상호작용방식이사용자중심인지아니면장치중심인지에따라서기술을분류 컴퓨팅시스템이상호작용의주체가되는경우 사용자가컴퓨터시스템의인터페이스를이해하고학습하여컴퓨터시스템의인터페이스에부합하도록하는상호작용모델

19 19 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형 HCI 기술분류 입력기능의착용형 HCI 기술 상호작용방식이사용자중심인지아니면장치중심인지에따라서기술을분류 컴퓨팅시스템이상호작용의주체가되는경우 사용자가컴퓨터시스템의인터페이스를이해하고학습하여컴퓨터시스템의인터페이스에부합하도록하는상호작용모델 컴퓨팅시스템이사용자인터페이스를명시적으로정의하여사용자가쉽게이해하고학습하여사용할수있는방법을중점적으로고려해야함 사용자가상호작용의주체가되는경우 사용자의의도를컴퓨팅시스템이파악할수있도록하는상호작용모델 사용자행동에의해발생한다양한신호를센싱방법, 센싱한신호로부터의미있는정보를추출및분석하는방법등이중요한연구의한분야

20 20 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 출력기능의착용형 HCI 기술 사용자의감각기능에따라서시각, 촉각, 청각출력으로구분 시각출력 착용형과투사형으로구분 착용형 : 안경형모니터 (Head Mounted Display : HMD, 또는 Eye Glass Display : EGD), 광섬유나 LED 등을이용한휘는 (flexible) 디스플레이등있음 투사형 : 목이나손목등에착용하는소형프로젝트시스템을이용하여사용자의손바닥또는주변환경에영상을투사하는경우가있음 촉각출력 인터페이스장치가사용자와밀착되어존재할수있는특성을이용한출력수단으로진동, 전기자극등이있음 청각출력 사용자의음성입력과함께출력기능으로많이활용 외부환경에서발생할수있는소음으로인하여제약사항을가짐

21 21 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 입력기능의착용형 HCI 와출력기능의착용형 HCI 로분류

22 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형 HCI 기술동향및전망 착용형 HCI 입력기술 컴퓨팅시스템중심의상호작용모델 L3 시스템 (System) 사의손목키보드 (Wrist-PC Keyboard), 핸디키 (Handykey) 사의비틀기키보드 (Twiddler2), 옥스퍼드

22 22 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형 HCI 기술동향및전망 착용형 HCI 입력기술 컴퓨팅시스템중심의상호작용모델 L3 시스템 (System) 사의손목키보드 (Wrist-PC Keyboard), 핸디키 (Handykey) 사의비틀기키보드 (Twiddler2), 옥스퍼드 (Oxford) 대학의웨어캄 (WearClam), 프로그패드 (FrogPad) 사의아이프로그웨어러블 (ifrog Wearable), 웻피씨 (WetPC) 사의코드패드 (Kord Pad), 아이키 (ikey) 사의 AK-39 착용형키보드 ( AK-39 Wearable Keyboard) 등

23 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 의복이나액세서리속에또는일부분으로구성된인터페이스 피브레트로닉 (Fibretronic) 사는의복등에적용가능한휘는 (flexible) 스위치 (switches), 키보드 (keypads), 조이스틱 (joysticks) 뿐만아니라 iphone, MP3 디바이스등과의연결솔루션 (connectivity solution)

23 23 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 의복이나액세서리속에또는일부분으로구성된인터페이스 피브레트로닉 (Fibretronic) 사는의복등에적용가능한휘는 (flexible) 스위치 (switches), 키보드 (keypads), 조이스틱 (joysticks) 뿐만아니라 iphone, MP3 디바이스등과의연결솔루션 (connectivity solution) 도함께판매하고있음 엘렉센 (Eleksen) 사의경우도엘렉텍섬유터치패드 (ElekTex Textile Touchpads), 엘렉텍직물버튼과스위치 (ElekTex Textile Buttons & Switches) 와같은제품을판매하고있다. MP3 자켓을위한인터페이스예시로는파니큐 (PANiQ) 사의스마트직물버튼 (smart fabric buttons), 젝나스포츠 (ZegnaSport) 의아이잭 (ijacket) 의버튼인터페이스등

24 24 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 금속섬유사나금속코팅사등의전도성사를이용하여인터페이스의직물화 한국전자통신연구원 전도성사기반의자수패턴을이용하여멀티터치입력이가능한직물형패드개발 자수버튼을이용하여싱글터치이용한입력모델도개발 조지아공대 이동환경에서직물패드의터치상호작용모델평가연구수행

25 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 사용자중심의상호작용모델 사용자의손동작을인식하기위하여장치와손목접촉의정전용량성변화를검출하는제스처리스트 (GestureWrist), 손가락움직임에의한전달음을이용한조지아공대의햄본 (Hambone), 손가락근육의움직임패턴을인식하는센서보드 (Senseboard)

25 25 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 사용자중심의상호작용모델 사용자의손동작을인식하기위하여장치와손목접촉의정전용량성변화를검출하는제스처리스트 (GestureWrist), 손가락움직임에의한전달음을이용한조지아공대의햄본 (Hambone), 손가락근육의움직임패턴을인식하는센서보드 (Senseboard) 사의센서보드 (Senseboard), 적외선과가속도센서를이용한라이트러브 (Lightlove) 사의라이트글로브 (LightGlove), ETRI 가개발한가속도센서및자이로센서, 압전센서를이용한제스처입력장치인 WPGB 와 ARC, 손가락의힘줄변화를센싱하여손가락의움직임을인식하는가상버튼 (Virtual Button)

26 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 사용자중심의상호작용모델 독일아디다스 (Adidas) 사는폴러일렉트로 (Polar Electro) 사와공동으로심박측정섬유가포함되어있는셔츠와스피드센서가내장된운동화를이용하여사용자의운동량을측정하여제공, 나이키 (Nike) 사에서도 Nike+iPod 제품을판매 어드밴스드브레인모이터링 (Advanced Brain

26 26 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 사용자중심의상호작용모델 독일아디다스 (Adidas) 사는폴러일렉트로 (Polar Electro) 사와공동으로심박측정섬유가포함되어있는셔츠와스피드센서가내장된운동화를이용하여사용자의운동량을측정하여제공, 나이키 (Nike) 사에서도 Nike+iPod 제품을판매 어드밴스드브레인모이터링 (Advanced Brain Monitoring) 사와뉴오스카이 (NeuoSky) 사는뇌파 (EEG, Electroencephalogram) 를이용한솔루션 아링톤리서치 (Arrington Research) 에서는안전도 (EOG, Electrooculogram) 를이용한시선추적시스템 (Eye Tracking System) ETH 는안전도를이용한착용형시선추적 (Wearable Eye-Tracker) 과소형스테레오카메라를이용한공간상의손가락움직임을추적할수있는핑거마우스 (Fingermouse)

27 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형 HCI 기술동향및전망 착용형 HCI 출력기술 시각출력을지원하는착용형디스플레이 애플 (Apple) 의아이웨어 (iwear), 이매진 (Emagin) 사의 Z800, I-O 디스플레이시스템 (I-O Display System) 사의아이-글래스

27 27 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 착용형 HCI 기술동향및전망 착용형 HCI 출력기술 시각출력을지원하는착용형디스플레이 애플 (Apple) 의아이웨어 (iwear), 이매진 (Emagin) 사의 Z800, I-O 디스플레이시스템 (I-O Display System) 사의아이-글래스 (i-glasses) 920HR 의복에적용된 ETRI의휘는 OLED(Flexible OLEDs), 루미넥스 (Luminex) 사의광섬유와 LED를사용한세탁가능한발광의류, 필립 (Philips) 사의다색 LED를이용한발광직물 (Photonic Textile) 인룸어라이브 (Lumalive) 등

28 28 4. 착용형인간과컴퓨터의상호작용기술 입출력통합기능 CMU 와마이크로소프트에서는소형프로젝트를이용하여손바닥이나팔에버튼, 메뉴등의그래픽인터페이스를투사하고, 손가락으로피부를터치했을때근육량, 뼈등신체에서발생하는고유의진동음을분석하여사용자의터치입력을인식하는스킵풋 (Skipput) 을발표 MIT 에서는몸에착용한카메라로손끝의마커를인식하고, 동시에소형프로젝터를이용하여사용자인터페이스및디스플레이정보를제공하는육감 (SixthSense) 기술을발표

29 29 5. 인간과컴퓨터상화작용기술에대한전망 차세대컴퓨팅 컴퓨팅기능이주위환경에내재되어이로부터정보를획득 / 활용하거나사용자가인식하지못하는상태에서도컴퓨팅기능을수행할수있는미래의컴퓨팅기술을총칭 HCI 기술은다양한형태의인간친화적인정보단말기기를통해개인화된서비스를제공하는음성, 시각, 촉각, 후각, 미각등오감정보처리기술을위한차세대사용자인터페이스기술의개발진행중 일반적인상호작용수단으로사용된유니모달 (Unimodal) 에서벗어나다양한인터페이스기술을실현하기위하여멀티모달기반의인터페이스기술로발전 촉각형장치등을이용한촉각인터페이스기술도사용 오감정보처리기술 시각, 청각, 촉각중심에서후각, 미각정보처리와오감을융합재현하여현실감있는서비스를제공하는기술로발전 차세대플랫폼의소형화, 에이전트소프트웨어에의한지능화와아울러인간과컴퓨터의상호작용에의한실감화추세로발전될전망

30 5. 인간과컴퓨터상화작용기술에대한전망 30

31 감사합니다!! 31

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<464B4949B8AEC6F7C6AE2DC0AFBAF1C4F5C5CDBDBABBEABEF7C8AD28C3D6C1BE5FBCD5BFACB1B8BFF8BCF6C1A4292E687770> 국내 유비쿼터스 사업추진 현황 본 보고서의 내용과 관련하여 문의사항이 있으시면 아래로 연락주시기 바랍니다. TEL: 780-0204 FAX: 782-1266 E-mail: minbp@fkii.org lhj280@fkii.org 목 차 - 3 - 표/그림 목차 - 4 - - 1 - - 2 - - 3 - - 4 - 1) 유비쿼터스 컴퓨팅프론티어사업단 조위덕 단장