Transcript 인지공학 개론

인지공학 개론
2015년 1학기 김규정
수업



1. 강의자료
2. 세미나 – 매주 목요일 4시 반 (or 녹화)
3. 교재 Reading
평가
 중간고사, 기말고사
 Report 및 참여도
 팀발표 평가 – 각 학생
로봇의 몸과 마음

http://www.youtube.com/watch?v=iyTvTYhZtak
마음에 대한 인지과학적 물음
vs
마음에 대한 인지과학적 물음
마음에 대한 인지과학적 물음
1. 김수현은 무슨 색 목도리를 하고 있나요?
2. 김수현은 무엇을 들고 있나요?
3. 김수현은 무슨 색 옷을 입고 있나요?
마음에 대한 인지과학적 물음
1. 김수현은 무슨 색 목도리를 하고 있나요?
2. 김수현은 무엇을 들고 있나요?
3. 김수현은 무슨 색 옷을 입고 있나요?
1. 사진 안에 여자는 몇 명 있었나요?
2. 제일 왼쪽에 있는 사람의 연령대는?
3. 파란 넥타이 메고 있는 사람은 어떤 자세로 서있나요?
 어떻게 짧은 순간 보고도 그 사람이 여자인지 남자인지 잘생겼는
지, 내 나의 또래인지, 다시 쳐다볼 만한 가치가 있는지 판단
마음에 대한 인지과학적 물음

마음이란 무엇인가?
내가 모든 것을 안다고 할 때 내 마음은 직접, 바로 아는 것일까?
대상이나 현상에 대한 자료를 저장 후 꺼내서 대조하는 것일까?
마음과 컴퓨터와의 관계는?
동물은?
‘머리로 말하지 말고 가슴으로 말해라???’
인지과학 응용

어떤 것은 다루기 쉽고 사용하고 싶음. 왜?
어떻게 하면 가장 사용하기에 편한 방식으로 설계가
가능한가?
인지과학



마음과 동물 및 인간 또는 기계의 지능과 관련되어서 던져질 수 있는
수많은 물음
직관적인 분석이 아닌 여러 과학적 방법을 사용하여 체계적으로 탐구
전통적인 문과 이과, 자연과학이나 인문사회과학의 경계를 넘어서 모
두를 연결하는 과학
1. 기술의 훈련
2. 기기 시스템의 설계
3. 인간과 물리적 환경과의 상
호작용의 문제
 인지과학의 기초연구에서
탐구해놓은 인간의 기본 인지
능력에 대한 연구 결과로 부터
기기의 설계
과학적 보는 틀: 인지주의, 인지과학의 중요성
자폐증
안면인식 장애
코타드 망상
Abnomal mental phenomena
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
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


Reduplicative Paramnesia
자신과 가까운 사람, 익숙한 장소, 혹은 자신의 신체 일부가 복사되었다고 믿는 경우
Fregoli Delusion
생활하면서 만나는 여러 사람들이 사실은 변장을 한 동일인이라고 생각하는 경우
1927년 학계에 보고된 바로는 한 여성이 극장의 두 배우에게 감시를 받고 있다고 주장.그녀는 그들이 자신이 알고 있
는 사람으로 변장한 후 본인을 미행했다고 주장.
Capgras Delusion
주변의 친구나 지인이 겉모습만 자신이 아는 사람과 같게 변장했다고 믿는 망상.
학계에 보고된 바로는 한 여인이 자신의 남편을 믿지 못해 잠자리를 거부하고 아들에게 총을 가져오라고 하는 등 난
동을 부렸다는 보고가 있음.
Stendhal Syndrome
감수성이 예민한 사람들이 뛰어난 예술품을 감상한 뒤 받은 흥분에서 생기는 현상.
초기증상은 단순한 흥분이지만 심하면 구토,두통, 위경련 등으로 발전되며 사망까지 할 수 있음.
Paris Syndrome
파리에 대한 환상을 가졌던 일본인 관광객 들 중의 일부가 파리 시민들의 불친절과 지저분하고 냄새 나는 거리 등 파
리의 현실에 정신적 충격을 받아서 일본에 귀국한 뒤에 정신과 치료를 받는 사례가 속출.
Lime Syndrome
인질범이 포로나 인질에게 강자로써 약자에게 갖는 동정심
Stockholm Syndrome
집 안 정리 또는 일상적인 일에서 정돈하는 데 어려움을 겪는 심리장애
http://www.dailymotion.com/video/x2chgzn_10-strangest-mental-disorders_travel
“우울 불안증세” “자신이 소라고 생각” “자율신경시스템 이상” “디오게네스증후군- 지나치게 지저분” “자기섭취”
Mental Representations
1. 호랑이
2. 의자
3. 교수
4. 공책
5. 가방
6. 커피
7. 사과
8. 강아지
9. 나무
10. 학생
Mental Representations
Mental Representations
사과
의자
가방
교수
커피
AI Possibility
구글, 4300억원에 인공지능업체 인수.."검색·번역 도
움"
http://www.edaily.co.kr/news/NewsRead.edy?SCD=JH21&ne
wsid=02338646605962312&DCD=A00802&OutLnkChk=Y


AI-Computation - GAME
1장. 인지과학 서론
인지 과학
목 차
1. 머리말
2. 인지과학의 정의
3. 인지과학의 특성
4. 인지과학 내의 여러 학문들의 관계
5. 인지과학의 연구영역, 인구주제, 연구방법
6. 인지과학의 의의
7. 인지과학의 확장과 제도화 추세
8. 인지과학의 최근 경향
9. 종합 결론
10.응용인지과학의 미래:인간 삶의 인지생태학적 재구성
- 사적인 전망-
37
1.

머리말
과거의 학문관


학문분야: 인문, 사화과학, 자연과학
과학기술 개념: 물리학, 생물학, 화학, 기계공학

과학적 보는틀(패러다임)의 변혁
새로운 과학적 패러다임(Khun, 1970)
인지혁명(Barrs, 1986)
종래의 인간관, 물질관, 기계관, 학문관, 과학기술관 에 대폭 수정
을 가하게 하는 새로운 관점이 형성된 것
 신경심리학자 Sperry는 인지혁명(cognitive revolution)dl 20세기
가중 중요한 과학적 사건



38

認知과학(cognitive science)
 과학적
혁명, 변혁을 구체적으로 가능하게 하며 그 기초
이론을 제시하고 이 변화의 개념적, 구체적 의의를 탐색하
는 학문

인지주의(cognitivism)/인지적 패러다임
 마음과
두뇌와 컴퓨터의 본질과 상호 관계성을 규명하며,
이들의 공통분모를 찾고 거기서 얻어지는 개념적 틀에 의
해 인간과 세상을 설명하는 방식을 재구성하려는 노력에
서 이루어진 새로운 과학적 인식틀
 인간을 앎의 특성, 즉 知的 특성을 중심으로 설명
39

인지주의에서 인간이란?
-끊임없이 자극을 제공하는 환경에서 능동적으로 적응하며 각종 의미
정보를 파악하여 알고, 앎을 획득하여 이를 저장, 활용하는 존재

인지주의 패러다임의 입장
-심리현상은 비물리적 현상이므로 과학적으로 접근할 수 없다는 낡은
과학관을 버리고 심리현상을 자연화하여 과학적으로 연구할 수 있고
또, 연구하여야한다는 자연주의적 입장

인간의 마음을 자연화 하여 과학화 연구
-앎의 내용과 과정, 곧 지식과 지적 과정을 정보와 정보처리의 개념으
로 바꾸어 표현
-마음과 컴퓨터와 두뇌가 본질적으로 동일한 추상적 원리를 구현하는
정보처리 체계틀(information processing system)이라는 생각
40
인지적 패러다임 형성에 공헌한 흐름들











철학과 수학에서의 형식이론과 계산이론
수학자 Turing ‘튜링 자동기계’이론
컴퓨터의 발달
Shannor의 정보이론(information theory)
McCuulloch와 Pitts
Wiener ‘인공두뇌학(cybernetics)이론’
H.Simon , Chomsky 등
MIT의 심포지엄(1956)을 기폭제로 형성
인공지능학, 인지심리학의 부상(1960년대)
공식적인 형태로 출범(1970년대)
41
2. 인지과학의 정의
인지과학: 앎의 과학







42
마음의 과학(the science ofmind)(Gardner)
마음과 知에 대한 학제적 연구
종래의 학문 분류를 뛰어넘는 새로운 學際的과학
미래지향적인 새로운 종합과학
정보 및 심리현상을 중심으로한 인주주의적 틀
구체적 제도적 과학으로 구현된
♦認識: 다소 수동적 受容과정을 지칭, 意志 등의 능동적 지적 과
정들을 다 포괄하지 못하는 좁은 의미
♦認知:보다 능동적 과정의 의미를 강조, 知的과정 전체를 포괄
하는 의미
♦마음 : 각종 정보를 획득, 저장, 인출, 변경, 및 활용하는 복합
적인 정보 처리 기관(체계)으로서 그 속에 우리의 세계가
반영되어 있는 하나의 소우주
두뇌
(Brain)
마음
(Mind)
인지
과학
컴퓨터
(Computer)
인공물(Artifacts)
등
인간의 지적 산물
[인지 과학의 본질적 연관]
• 두뇌와 마음,인간의 마음이 만들어낸 인공물의 정수인 컴
퓨터, 기타환경속의 인공물들의 정보적 관계를 다루는 학
문
43
자 연
현 상 과학적 보는틀
20세기초까지 물리현상
생물현상
20세기 후반 두뇌
심리현상
인공물
(Artifacts)
상분
산
적
/
인
지
표
44
•과학자
•과학적 방법
•과학적 지식
상대성 이론
진화론
인지주의(정보처리적 접근)
인지과학
(Cognitive Science)
컴퓨터,
커뮤니케이션 기구 및 체계
기타 각종 기구, 도구
문자, 말 등의 상징 체계
각종 문화적, 사회적 체계(systems)
(예: 행정체계, 경제-산업체계,교육체계 등)
[과학적 보는 틀과 인지과학]
3.

인지과학의 특성
인지과학의 본질과 정보처리적 접근
<마음에 대한 정보처리적 보는 틀의 관점>




마음은 눈으로 볼 수 없기 때문에 인지과학자들은
마음을 드러나게 하는 상활 조건들을 입력(input)이라 하고, 이에 대해
마음이 작용하여 그 작용의 양상을
통해 마음의 본질이 어떠한 종류로 밖으로 나타내어진
형태를 출력(output)이라고 본다면, 마음의 내용을 추론해서 찾아야 한
다.
물리적 또는 심리적 조건인 입력(I)
작용하는 인간의 마음(M)
어떠한 형태의 반응 또는 출력(O)
M = f (I *O)
45


F [(I) * (M) ] => O
추론된 마음 M’ = f [(I)’ * (O)’]
I
M
외적,내적
자극의 들어옴(입력)
O
마음
외적,내적
반응의 내어놓음(출력)
[마음에 대한 인지과학 접근의 기본틀]
46
 정보처리적
 잠재적인
보는 틀에서 마음
정보를 지니고 있는 자극에서부터 정보를 추출
하고, 상징화하여 조작하고, 처리하며, 그 결과를 상징구조
로써 저장하고, 그 저장된 정보를 활용하여 처리결과를 반
응으로써 산출하는 정보처리적 목적체계(purposive system)
 입력(I)와 출력(O) 사이에서 해석하고 조직하며 결정하고
스스로를 모니터 하는 상징조작체계(symbol manupulation
system)
 마음을 정보 처리처계(information Processing System:IPS)
47

인지과학측면의 마음
 어떤
입력정보(I)’와 그에 따른 출력반응(O’)사이에 개재하
는 정보처리체계(IPS’)의 (O’) = f[(I’) * (IPS’)의 관계를 통해
참 현실의 (O) = f[(I) * M)의 관계를 추론하는 것

정보처리 이론의 마음
 마음이라는
정보처리체계(IPS)’를 여러 개의 처리구조
(structure)와 과정들(processes)의 통합체
48
M  IPS’  f [ (I’)  (O’) ]
인간의 마음(M)
정보처리체계(IPS’)
[정보처리구조
(S’) * 정보처리
과정(P’)]
I
O
M  IPS’  [(Si’) * (Pj’)]  f{(I’) - > (O’)]
ij
[마음에 대한 정보처리적 패러다임의 관점]
49

정보처리적 패러다임
 마음에
대한 보는틀을 상정 -> 여러과정
(지각,기억.언어,사고)으로 나눔 -> 여러가지 현상 규명(어
떠한 정보처리가 일어나는지, 어떻게 상호작용하는가)

인지과학
 인간의
앎의 과정/ 인지과정을 중심으로 연구를 수행
 이유: 정보처리의 본질이 자극의 의미를 파악하거나 부여
하며 이를 정보로서 활용하며 그 결과를 내어놓는 과정, 곧
앎을 획득하고 활용하는 과정이기 때문
50

정보처리적 접근의 기본 가정
1. 정보적 기술(記述) :심리적 사건은 정보적 사건으로
기능적으로 기술 될 수 있음.
2. 반복적(재귀적)분해(recursive decomposition):하나
의 정보 사건을 더 간단하고 단순한 정보 사건들로
계속 더 작은 단위로 재귀적으로 분해한다는 것
3. 정보 흐름의 연속성 가정: 선행 정보처리 활동(연산)
의 출력이 후행 조작의 입력으로 필요 충분함 가정
4. 정보 흐름의 역동성(dynamics): 충분한 시간이 경과
되어야 정보가 처리되고 출력될 수 있다는 것
5. 물리적 구현(physical embodiment): 정보의 본질은 추상적, 기
능적 실체이지만 정보와 정보처리 사건은 물리적으로 구현되어
야 한다는 것
51
 정보처리 과정들의 특성(Stilings)
1. 목적적(contentful and purposeful )
 정보란 세상에 대한 것이며 의미가 있고 지향적(intentional)이며, 그 정
보를 처리하는 체계란 환경에의 적응과 같은 어떤 목적에서 정보를 처
리한다는 것
2. 표상적(representational)
 세상의 대상들 자체를 조작하거나 처리하는 것이 아니라 그것들을 상
징적으로 표상화하여 정보를 처리한다는 것
3. 형식적(formally)
 표상되는 정보의 상징적 구조들이 지니는 내용, 즉 의미 (semantics)는
그 상징구조의 통사(syntax)체계에 의해 규정되
는데, 이는 곧 입력
된 정보의 통사적 구조를 분석하고 이에 대응
되는 출력의 통사적
구조를 형성해 내는 정보처리과정, 즉 알고
리즘들에 의하는 것
52
‘3-수준 가정(tri-level hypothesis)‘


1. 물리적 구현 수준(physical level 또는 biological
level) : 정보처리과정을 가능하게 함
2. 지식 수준(knowledge level 또는 semantic level)
:자극이 정보로서 표상된 표상구조
3. 형식적 정보처리 수준(formal information
processes level 또는symbol level, 또는 syntactic
level) :이 둘을 연결
수준의 각각의 특성과 관계성을 분석하여, 실제로 어떠한
내용(의미) 정보가 어떠한 처리과정을 통해 처리(생성, 저
장, 해석, 변환, 활용)되는가를 밝히는 多수준적 분석 과학
이 인지과학이 되는 것
53
3. 인지과학의 특성

인지과학의 학문적 주요 특성
1. 인간을 각종 자극 상황에서 능동적으로 의미 정보를
파악하여 이를 저장하고 저장된 정보를 활용하는 정
보처리체
2. 계산적 관점(computationalism)이다(Fodor, 1975;
Pylyshyn, 1984)
3. 표상주의이다(Fodor, 1975, 1981; Sterelny, 1990)
4. 신경과학적 기초의 강조
5. 多학문적 접근의 필요성
54
4. 인지과학내의 여러 학문들의 관계

인지과학은 종합적이고 多 학문적 접근
컴퓨터
공학
교육학
전기
공학
수학
일반
정보
물
과학
철 학
리
커
심리학
학
의학
뮤
언
인공지능학 인
행정학
니
어
신경과학
류
케
학
학
사
생물학
이
회
경제학
션 학
학
건축학
음악학
정치학
문학
미학
예술학
55
4.1 인지과학과 관련 학문들의 연구 주제적 연관성
(1)심리학
:인지심리학(cognitive psychology) , 발달심리학, 사회심리학,
신경생물-신경생리심리학
(2)컴퓨터과학(인공지능학 및 계산적 관점의 분야들)
: 기계(컴퓨터)적 시각 및 청각 대상의 지각(pattern recognition), 기계
적 언어처리(이해와 산출), 상식이나 전문가 지식의 표상, 문제해결,
기계학습, 기계적 행동 등의 정보처리와 관련하여 계산적 모형을 전통
적 컴퓨터 또는 신경망 프로그램으로 구현하는 연구들을 인지과학의
틀에서 진행
(3)언어학
:언어의 문법적 구조, 언어와 인지와의 관계, 의미론, 화용론, 자연언어
처리 등 인지과정의 핵심 도구인 언어 정보처리의 문제를 논리적 분석, 실험,
시뮬레이션 등의 방법
(4)신경과학
:신경생물학, 신경심리학, 의학심리학, 신경학, 시각과학(VisualSciences)
56
(5)철학
:심신론을 통해 본 마음과 컴퓨터의 유추, 마음과 두뇌(물질)와의 관계,
志向性
(intentionality), 언어철학, 표상 의미의 파생, 각종 심리 기능의 분화와 통일성, 인지과학
의 과학철학적 기초 등의 문제를 논리적, 형식적 분석을 통해 다룸
(6)인류학, 사회학
: 인지인류학, 인지(지식)사회학 등
(7)수학
:인지과학의 수리적 모형, 수리적(계산적) 개념적 기초, 표상의 형식,
network 이론
(8)(이론)물리학
: 두뇌의 물리적 현상과 의식 현상을 최신 이론물리학의 틀을 적용하여 설
명하고, 심신(마음과 물질) 관계를 재정립하려는 이론적 연구가 시도
(9)기호학
:상징과 기호 그리고 이들의 의미, 사용의 문제
57
(10)커뮤니케이션학
:인간의 언어적, 비언어적 커뮤니케이션과 관련
(11)경제학
:경제 행위의 simulation modeling, 개인적, 집단적, 정책적 선택과 의사
결정의 문제 연구
(12)경영학
:기업 상황에서 개인적, 집단적 판단과 의사 결정 및 선택, 정보 관리(정 보
의 제시 양식, 사람들 간의 정보의 분산표상 및 이의 활용과정 등 포함), 인사
관리 등
(13)도서관학
:정보 구조, 정보 인출, 사용자 인터페이스(user interface) 등
(14)교육학
:독서와 이해의 교육, 수리적 그리고 과학적 사고와 수행 모형, 일반 학습
모형 형성 등의 인지 교수(cognitive instruction)방법과 관련하여 교육심리학을
중심
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(15)법학
:법정 증인의 기억과 이해의 정확성 문제, 배심원의 의사결정 문제, 배심원
선정 문제, 검사-변호사-판사의 증거 및 법조문 선택과 판단 결정의 인지과정
문제, 법정에서의 설득이 이루어지는 사회적 인지과정 문제, 검사-변호사-판사
의 언급 내용에 대한 원고인 및 피고인의 이해와 기억의 문제 등에서 연관
(16)행정학, 정치학
:행정적, 정치적 체제와 구조 내에서 판단과 의사결정이 이루어지는 과정,
정보의 분산, 인식(왜곡 포함), 저장(관리), 활용 과정 등의 문제, 집단과 집단,
또는 집단(체제)과 개인간의 상호작용(인식, 태도, 신념) 등의 문제와 관련
(17)광학, 음향학, 전자공학
:복잡한 대상 또는 음향의 탐지 및 확인과 관련하여 視覺과학과 音響(음향)
관련 학문
(18)음악학
:음악의 知覺, 음악 심리학, 연주자의 연주(performance) 모형, 컴퓨터 음악
작곡 등과 관련
59
(19)미학, 예술학
:審美的 감각과 지각, 표현, 이의 이해의 문제와 관련하여 인지적 모형이
제시되고 이론적, 경험적 연구
(20)건축학
:생활공간의 기능과 구조의 관계를 연구하는 건축학은 건축의 심미성, 효
율성, 쾌적성, 유용성이 본질적으로 인간의 인지적, 정서적, 심리신체적 속성
들에 의하여 결정된다는 점
(21)문학(이론)
:인간의 삶과 각종 인지, 자아관(自我觀) 등이 본질적으로 넓은 의미의 이
야기(narrative) 또는 텍스트(text)를 형성하고 해석하는 것이라는 관점에서 문
학(비평)이론이 인간의 마음, 문화적 활동과 과정 등에 대한 하나의 인지적 설
명과 기술의 틀을 제시해 준다는 점
(22)의학
:신경의학, 면역학, 진료의학 등의 측면
60
(23)건강학, 체육학과 레크리에이션학
:운동 기술의 학습과 표현, 수행의 문제, 건강에 대한 개인적 지 각
과 적응 대책의 선택 문제 등
(24)고고학
:인류의 두뇌, 마음과 知, 문화적 양식과 표현이 어떻게 진화, 발전해 왔는
가등
(25)과학사 및 과학철학
:과학의 형성과 발달을 인간의 개인적, 사회적, 체제적인 知적 진화 및 발
달의 관점에서 접근
(26)기타
:인간공학, 산업공학, 감성공학, 소프트과학, 인지공학, 뇌과학
61
4.2 관련 학문이 기여한 개념,주제,방법
(1)철학: 인식론, 심신론, 과학철학, 논리학을 제공
(2)수학: 형식주의(formalism), 계산 이론 특히 Turing기계 이론을
비롯한 자동기계(automata) 이론을 제공
(3)정보이론: Boole식 대수 논리체계를 두뇌 과정 모형에 적용하게
하고 인공두뇌학을 발전
(4)심리학: 마음과 인지라는 연구 주제와 실험적 방법을 제공
(5)컴퓨터과학: 디지털 컴퓨터, 저장된 프로그램 개념, 컴퓨터 유추
(비유), 프로그래밍 기법, 시뮬레이션 방법, 인공지능학을 제공
(6)언어학: 형식문법론을 중심으로 한 형식 이론을 제공, 내적 규칙
과 심적 능력(competence)의 개념을 부상시킴
(7)인류학: 종 및 문화와 사회적 결정인의 중요성을 부각
(8)사회학: 구조주의와 민생방법론을 발전
(9)신경과학: 두뇌와 신경계의 구조와 과정에 대한 재개념화, 신경과
학적 연구법을 제공, 신경계 이상 현상과 인지와의 관
계성의 탐구의 중요성을 부각
62
5.인지과학의 연구영역,연구주제,연구방법
5.1 인지과학의 연구 영역
1.기초연구 영역















인간과 동물의 시각
청각 등의 지각 현상
주의
형태 지각
心象(imagery) 표상
기억 구조와 과정
지식 표상 구조
언어 이해와 산출(말, 글 등)
문제해결적 사고
추리, 판단 및 결정
인간 전문가
신념체계
사회적 인지
인지발달
인지와 정서의 관계
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
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
인지의 문화적 기초와 차이
인지의 신경생물적/ 신경생리적 기초
신경망 모형
언어 의미론
통사론
화용론 등의 인지의 언어학적 기초
표상의 본질
심신론
계산주의의 가능성 등의 심리철학적 문제
기계적 영상 처리
기계적 말 지각 및 산출
기계적 자연언어 처리
기계적 학습
기계적 문제해결
추론기계
전문가 체계
로보틱스
인공 마음 등
64

최근에 인지과학 전체를 개괄, 정리한 책의 내용(Bechtel
& Graham, 1998)
유추 (analogy) / 동물 인지(animal cognition) /주의 과정(attention)
두뇌 맾핑(brain mapping) / 인지인류학(cognitive anthropology)
인지 발달 및 언어 발달(cognitive and linguistic development)
개념 변화(conceptual change)
개념 조직화(conceptual organization) -> 기억표상구조의 문제
의식(consciousness) / 의사결정(decision making)
정서(감정: emotions)
이미지 및 공간표상(imagery and space representation)
언어의 진화 및 신경기작(language evolution and neuromechanism)
언어 처리(language processing) / 언어학 이론(linguistic theory)
기억(memory) / 지각(perception) / 지각: 색깔(perception: color)
문제해결(problem solving) / 추리(reasoning)
사회적 인지(social cognition) /무의식적 지능(unconscious intelligence)
글 이해(understanding texts) / 단어 의미(word meaning)
65
2.응용적 연구 주제


각종 일상생활, 교육, 산업장면에서의 문자, 도형, 장면들의 지각과정의 이해와
정확한 지각의 촉진 문제
그러한 상황에서의 착시의 문제, 교육 장면, 산업장면, 법정 증언 장면 등에서
의 기억의 정확성과 이의 증진의 문제

아동의 지각, 기억, 주의, 언어, 사고의 발달 특성 이해와 장애 개선 문제

작문 과정의 분석과 작문능력의 향상을 위한 훈련 문제

이해가 잘되며 흥미를 끄는 글(광고문, 기구 사용 지시문, 교과서)의 작성 문제

학교장면과 산업장면, 일상생활장면에서의 문제해결적 사고, 추리, 결정 능력
의 효율화 문제

이러한 능력들의 異常 현상의 이해 및 교정 문제

창의력과 과학적 사고 능력의 증진 문제

바둑, 예술, 전문 기술, 사무 등 각종 문제 장면에서 전문가와 초보자의 지식구
조와 지각양식, 사고양식, 절차지식과의 연결양식의 차이에 대한 이해와 이를
감소시키는 문제
66

각종 기술(타이핑, 악기 연주, 운동 기술, 기구 사용, 컴퓨터 프로그래밍 등) 습
득의 인지과정에 대한 이해와 이들 기술의 증진 문제

천재아동이나 심리장애자에 대한 이해와 교육의 문제

정서적 이상자의 인지 과정 이상에 대한 이해와 교정의 문제





맹인, 농인 등의 신체장애자의 언어사용(수화, 점자 등 포함)의 본질의 이해와
이들의 환경적 적응능력의 증진 문제
미술, 음악, 건축 등의 이해, 표현 과정의 분석과 표현 기술의 증진 문제
경제적, 정치적, 행정적 기타 일반 집단적 사회적인 상황의 인지의 본질의 이
해와 효율화의 문제, 그리고 일반적 對人지각의 이해 개선 문제./ 태도, 신념의
형성과 이의 변용에 대한 문제
형태의(실물 대상 및 시각도형에 대한) 기계적 지각(machine pattern
recognition)의 문제
기계적 글 이해의 문제/ 컴퓨터 소프트웨어 고안에 있어서 효율적인 시각적
제시의 문제
67




컴퓨터 프로그램들 (예, 워드프로세서 편집 프로그램)이나 컴퓨터 언어 습득
이나 활용과 기억의 효율화를 위해서 명령어들과 전체적인 프로그램을 어떠
한 인지구조체제로 작성하며, 지침서를 어떠한 구조로 작성하며, 학습해야 할
부분들은 어떠한 표상구조체계와 관련지어 어떠한 순서로, 어떠한 양식으로
제시하여야 하는가 등의 문제.
각종 하이퍼 텍스트의 효율적 고안과, 인터넷 상의 커뮤니케이션의 인지적 특
성의 이해와 이를 고려한 효율적 인터넷 시스템 고안 문제
가상현실에서의 인간의 정보처리 특성의 이해 및 활용과, 가상현실에서의 정
보처리적 상황 특성이 개인적 및 사회적 인지와 정서에 초래하는 부작용의 이
해와 이의 대처 방안 연구 문제
각종 에듀테인먼트(edutainment) 프로그램, 도구들과의 상호작용에서의 인간
흥미의 본질 규명과, 이에서 얻어진 인지과학적 원리에 의거하여 흥미와 교육
을 겸비한 효율적 도구를 고안하는 문제
68





의사와 같이 어떤 분야의 전문가로서 각종 지식을 활용하여 다각적인 추론을
하고 해석, 예언, 진단, 계획, 지시, 통제 등의 고급 수준의 지적 능력을 갖춘
지식주도(knowledge-based)의 전문가 체계 개발을 위한 전문가 특성(전문가
의 인지구조와 정보처리과정) 연구 문제
인간의 인지와 기술 및 知覺-運動的 수행(performance)의 제반 특성들을 고려
하여 각종 기계, 기구, 건물, 환경을 고안-설계하는 인간공학의 문제.
이를 확장하여 각종 환경 특성이 인간의 인지 양식에 어떠한 영향을 미치는가,
그리고 환경은 인간의 인지 특성에 맞게 어떻게 再고안 되어야 하는가 등을
다루는 인지생태학(cognitive ecology)의 문제.
큰 실용적 가치를 평가 받아 지니고 있고 활발히 연구가 되고 있는 효율적 인
지교수법(cognitive instruction)의 문제 등이다.
인지교수법 문제는 수학 개념, 물리적 현상을 비롯한 일반 자연과학적 개념의
이해와 문제해결 능력의 증진, 논리적 추론 능력의 증진, 전술한 컴퓨터언어
의 이해와 사용기술의 증진, 글 이해 및 작문 표현 능력의 증진, 각종 새로운
지식, 기술의 습득과 활용 등의 문제와 관련하여 컴퓨터를 主 수단으로 하는
효율적 인지교수법을 개발하는 문제
69

실세계와 관련된 인지과학의 주요 연구 분야
(Bechtel과 Graham(1998)연구내용 보완)
1). 교육(education)
:교실 장면에서의 학생이나 일상생활의 일반인 및 특정 업종에서의
종사자가 어떻게 하면 효율적으로 지식과 기술을 학습하고, 또한 다른
상황에서 일반화하여 적용하는가(cognitive learning), 또 이렇게 되기
위하여 어떻게 가르쳐야 하는가(Cognitive Instruction) 하는 문제
2). 윤리(ethics)
:도덕/윤리와 관련하여, 예를 들어 정의, 선악 등의 도덕적 개념, 그
리고 도덕적 규칙이 인간 마음속에서 어떻게 형성되는가, 그리고 도덕
적 상황에 대하여 어떻게 사고하는가, 정서가 도덕적 사고에 어떤 영
향을 주는가, 공감, 이타심, 자아 형성의 문제, 도덕적 발달의 문제, 성
차별 등 성별과 관련된 윤리/도덕적 개념의 문제
70
3) 일상생활 환경(everyday environments)


: 사회적으로, 문명기술적으로, 문화적으로 날로 복잡해져 가는 현대
생활환경에서 사람들이 어떻게 환경에 대처해 나아가야 하는가의 문
제
인간-컴퓨터 상호작용 연구(HCI: Human-Computer Interaction) :퓨터
시스템을 사용하여 작업하는 사람들의 작업을 효율화하는 형태로 정
보기술을 디자인하는 문제를 연구/적용하는 분야
인지공학(Cognitive Engineering) :각종의 인공물을 인간의 일상적 인
지의 특성에 부합되는 방향으로 디자인하는 것을 다루는 분야
4) 제도와 경제(institution and economics)
: 사회적, 정치적, 경제적 상황에서의 인간의 행동을 이해하고 예측
하고 적절한 정책을 세우기 위하여는, 인간이 이러한 상황에서 현상
이해, 해석, 의사결정, 문제해결, 협동, 질서 유지 등을 수행함에 있어
서 어떠한 인지적 특성을 도입
71
5) 법적 추리(legal reasoning)
:법적 추리에는, 사례에 바탕한 추리, 규칙에 바탕한 추리, 개념정의에
바탕한 추리, 정책과 관련된 추리, 유추적 추리 등이 있으며, 또한 선행
사례에 대해 커다란 비중을 둔 것 , 많은 문제들이 인지과학과 법의 경
계선에서 연구하는 학자들에 의해 연구
6) 정신 박약(mental retardation)
:정신박약자, 인지적 결함자들의 학습, 주의, 기억, 이해, 사고, 기 타
인지적 전략 사용 등에서의 정보처리 특성 문제점 파악 및 이의 개선
방안 도출 연구한다. 또한 나이가 들어감에 따른 인지적(지각, 주의,
기억, 언어이해, 사고) 기능의 쇠퇴의 본질의 과학적 이해와 이에 대
처하는 인지적 전략 발견 및 훈련에 대한 연구
7) 과학(science)
:과학의 인지과학(Cognitive Science of Science); 실제로 과학자들이
어떻게 과학적 연구를 수행하는가를 경험적 방법 등을 동원
72
3. 연구 주제 예: 인디아나 대학 인지과학과의 연구

Mathematical, Formal, and Computer Simulation
 Models
of Cognition:
Neural Networks Models
Connectionist Models
Parallel and Serial Models
Machine Intelligence
Non-Linear Dynamic Systems
Stochastic Models
73
74
- Empirical Tests, Logical Analyses, and Studies of:
Learning, Memory, Retrieval
Classification and Categorization
Attention, Automatism, and Capacity
Perception: Visual, Auditory, Tactile
Reasoning and Problem Solving
Decision Making and Heuristics
Language: Development, Usage, Understanding
Logic: Statement-base and Visual Logic
Second Language Acquisition
Syntax and Semantics
Speech Perception and Production
Cognitive Development
Development and Use of Motor Skills
Neural Basis of Cognition
Music: Production and Perception
Human Capabilities & Human-Computer Interaction
Educational Systems and Methods
5.2 인지과학의 연구 방법






심리학과 신경과학 : 실험실 실험법
철학과 언어학: 직관적 논리적 분석법 또는 형식적 분석 記述법,
컴퓨터과학(인공지능학): 형식적 기술법(formal descriptions)과
컴퓨터 모의실험,
심리학과 인공지능학: 내성보고 분석법(Ericsson & Simon, 1984),
심리학, 인류학 : 자연관찰법 및 민생방법(ethnomethodology),
담화분석법(discourse analysis) 등
어느 한 방법만을 쓰기보다는 여러 방법을 사용하는 경향이 있으나,
각 학문 자체의 특성에 따라 특히 선호하는 방법론
75

인지과학자들이 사용하는 주요 방법
(Lachman, Lachman, & Butterfield, 1979, Simon & Kaplan, 1989)
(1)형식적 요소(formal components)
:마음의 구조와 과정의 내용(특히 지식표상구조)과 작용을 기술하 고
설명함에 있어서 막연한 추상적 용어를 사용하는 것이 아니라 엄격한
형식적 틀에 의한다.
예) 명제 논리를 비롯한 수리적 모형, 도식적 이론표기법, 형식문법
(2) 컴 퓨 터 모 의 실 험 (simulation) 과 내 성 보 고 분 석 법
(protocol analysis)
:이론 검증을 위해 컴퓨터 모의실험 방법을 사용한다(Newell & Simon,
1972) 구성주의 심리학에 의해서 사용되었으나 행동주의 심리학자들
에 의하여 배척되었던 내성법이 내성보고(protocol) 분석법으로 재형
성되어 도입되었다.
76
(3)전통적 실험실 실험법과 반응시간(reaction time)측정 방법
: 인지심리학을 중심으로 한 연구에서는 전통적 실험법에 반응시 간 측
정법이라는 방법을 첨가하여 이를 주요 실험기법으로 사용한다. 반응시
간법은 심적 과정들 사이의 질적 또는 양적 차이를 추정할 수 있는 방법
으로서 인지심리학에서 체계화되고 세련화된 방법이다.
(4)인지신경(신경생리적) 방법
: 인지과학자들은 자기공명영상기법, 양전자 방출 단층촬영법, 컴퓨터단
층촬영법 등의 신경생리적 감지 기법을 사용하여 뇌의 혈류, 신진대사량
의 변화를 측정하며, 개선된 뇌파측정 방법을 사용하여 제반 인지현상과
신경계의 관계를 연구하고 있다(Rosenzweig, Leiman, & Breedlove,
1996).
(5)기타방법
: 메타분석법(meta-analysis)이나 민생방법, 그리고 문학비평 및 텍스트
분석에서 출발한 내용분석법 또는 담화분석법, 그리고 일반적 자연관찰
법 등도 사용되고 있다.
77
6.
인지과학의 의의
1. 科學史적 중요성
: 현재 세상의 모든 환경적, 생태적, 문화사회적 문제점들이 전통적
과학기술의 발전에 의해서가 아니라 인간의 인지, 의식의 혁명을
통해 교정될 수 있다는 새로운 세계관에 대한 ‘과학적(추상적, 직관
적인 것이 아닌)’ 인식이 가능해졌다.
2. 순수이론적 측면
: 인지과학은 인지심리학적 연구를 통해 인간이 어떻게 지각(知覺)하
고 주의하며 기억하는가, 언어를 어떻게 구사하는가, 각종 문제해결
적 사고와 판단, 추리, 결정적 사고를 어떠한 정보처리과정을 통해
수행하며 그 한계성은 무엇인가를 계속 밝혀 주고 있다.
3. 학제적(學際的; interdisciplinary) 측면
: 인지과학은 여러 학문이 연결된 종합적 접근을 제시함으로써 기존
의 인문사회과학 대 자연과학의 이분법적 분류체계가 현재와 미래
의 학문체계에는 부적절한, 시대에 뒤떨어진 분류체계임을 드러내
보이고 이를 극복하는 대안적, 학제적 종합과학의 틀의 전형을 제시
한다.
78
4. 응용과학적 측면
: 일반 공학적 측면: 지능 컴퓨터로 구현할 수 있는 이론적 모형을 제시
해 주며, 인간두뇌의 신경세포망을 기초로 한 신경망 컴퓨터의 개발을
위한 모형을 제시해 주며, 컴퓨터와 인간의 상호작용 모형을 제시하여
사용자 편의 위주의 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 고안하게 하는
이론적 기초와 실제 응용 모형을 제공
: 인지(지식)공학적 측면: 각종 교육 장면에서의 새로운 지식 및 기술
습득과 활용의 효율화 모형과 방법을 제공
5. 임상 교정적 의의
: 두뇌에 손상을 입은 사람들의 언어, 주의, 사고 과정 등의 知的 기능
異常현상을 분석하여 설명하고 이를 교정하는 이론들을 제공
6. 기타 일반 사회 문화적 의의
: 경제, 정치, 외교, 경영, 군사 등의 측면에서의 판단과 결정의 오류를
정보처리적 차원에서 분석하고, 이의 대처 방안에 대한 이론적 모형을
제공
79
7. 인지과학의 확장과 제도화 추세
인지과학의 제도화

1. 국외






과학원이 인지과학 연구소나 실험실이 설치
유럽공동체처럼 여러 국가가 연합하여 인지과학 공동연구 프로젝트
수 행 (Imbert, Bertelson, Kempson, Osherson, Schelle, Streitz,
Thomassen, & Viviani, 1987),
대학에서는 인지과학과 또는 인지과학대학을 제도적으로 설치
북미의 일류 대학들은 대부분이 학부에서 인지과학을 전공학문으로
제공하거나 또는 부전공학문으로 제공
1960년에 Harvard대학에 설립된 인지(과학)연구소 설립
북미에서 1979년에 인지과학회 창립
80
2. 국내




1995년부터 서울대, 성균관대, 연세대에서 인지과학 프로그램 이 대
학원 협동과정으로 개설, 부산대에서도 1996년부터 개설
1996년이래 연세대학교와 서울대학교에 인지과학연구소가 설립
국내에서도 1987년에 인지 과학회가 창립
90년대 후반에는 소프트과학, 감성과학, 뇌과학 등의 학제적 연구
프로젝트에 인지과학자들이 참여하여 새로운 협동적 연구 추세
81
8.
인지과학의 최근 경향
80년대 후반부터 인지과학의 전통적 관점이 지니는 문제점
을 제기하고 이를 극복하려는 수정적인 움직임 또는 새로운
대안적 접근들이 대두하여 인지과학을 그 기초부터 재구성
시키며 변모시키고 있다(Johnson & Erneling, 1997)
 학문적 움직임들
<연결주의>

:연결주의 또는 신경망(connectionism 또는 neural network) 이론이다
(Rumelhart, McClelland, & PDP Group, 1986; 한광희, 1996; 최상섭,
1999). 이 접근은 전통적 고전주의의 관점인, 정보의 계열적 처리와, 정
보의 내용에 따라 두뇌의 다른 부위에 저장된다는 생각과, 정보처리의
본질은 상징 조작 처리와 표상이라는 입장에 반론을 제기하였다. 연결
주의자들은 정보의 처리가 병렬적으로 이루어지며, 하나의 정보가 두
뇌의 여러 부위에 분산되어 저장되며, 정보처리의 본질은 두뇌의 신경
단위들의 그물(network) 형태의 연결 속에서의 상호 연결강도의 조정이
라고 본다.
82
<실용적 합리성의 인지>
:이분법적, 고전적 논리체계의 적용에 반발하고 퍼지 논
리를 적용하여 컴퓨터와 마음의 표상구조와 정보처리과정
을 모형화하려는 움직임과, 인간의 각종 판단과 추리의 오
류가 고전적 논리체계적 합리성(rationality-1: logical
rationality)으로는 설명이 불가능하며 실용적(정보처리의
효율성 위주의) 합리성(rationality-2: pragmatic rationality)
에 기초한 편법(heuristics) 중심의 체계라는 논지를 전개
하는 연구들이 있다(이정모, 방희정(1996); 이정모, 1995;
Kahneman, Slovic & Tversky, 1982).
83
<상황 지워진 인지 : 행위로서의 인지>
: 환경과는 독립적으로 한 개인 마음 내부에서 일어나는 정보의 인지적
표상이나 처리가 아니라, 환경 속에서 살며 이와 상호작용하며 살아가
는 인간의 행위로서 인지를 설명하고자 하며, 환경이 인간의 인지의 특
성, 한계를 규정, 제약하고 인간의 인지구조가 환경을 규정하고 변화시
키는 그러한 상호작용의 관계 속에서의 인지를 연구하고자 한다
(Varlera, Thompson, & Rosch, 1991; Clark, 1997).
‘제2의 인지 혁명(Harré & Gillet, 1994)’이라고도 불림
<물리학과 인지과학>
: 첨단을 달리는 이론물리학자들이 양자역학 이론을 접목하여 ‘마음의
물리학(physics of mind)'을 추구하며 양자역학적 관점에서 두뇌과정
과 의식을 설명하려 시도하거나(펜로즈, 1989; Penrose, 1994;
Margenau, 1984; Lockwood, 1989; Zohar, 1991; Freeman, 1994) 카
오스(chaos) 이론을 도입하려는 움직임들은 물질의 개념, 정신의 개념
을 재구성하여 이들을 연결하려는 시도
84
<동력학 체계적 접근>

:‘동역학적 접근(dynamic systems approach to cognition)’으로 불리는 접
근이다(Kelso, 1995; Port & van Gelder, 1995). 이 입장은 종래의 전통적
계산주의적 관점이 인간의 인지 현상을 제대로 모델링하지 못한다고
보고, 그보다는 동역학적, 비선형적 수리적 모형을 사용하여 인지 현상
들을 설명하려는 입장이다.
‘상황지워진 인지’ 접근과 ‘동력학 체계적’ 접근이 공유하고 있는 특징
의 하 나 는 ‘ 비 표 상 적 (non-representational)’ 접 근 의 강 조 이 다
(Shannon, 1990; Brooks, 1991; Franklin, 1995; Clark, 1997).
<진화적 인지 접근>
:진화적 인지 접근은 인간인지 과정의 이해 자체를 시도하는 것이 아
니라, 단순한 종들의 인지과정들과 그것이 진화 역사에서 어떻게 발달
하였는가를 이해함으로써 인간 인지에 대한 이해를 간접적으로 얻고
자 하는 입장이다.
85
9.





종합 결론
인지과학은 마음, 두뇌 컴퓨터를 연결하여 인간 마음을 비
롯한 知 체계의 본질을 밝히려는 학자들의 자연적인 지적
호기심에서 진화적 과정을 거쳐 점진적으로 형성
인지과학적 물음들의 본질적 중요성과 의의로 인하여 20
세기의 핵심 과학으로 발돋움
최근의 인지과학 연구 경향은 전통적 고전적 계산주의(물
리적 상징체계 이론)가 더 이상 인지과학을 독점하지는 않
는 방향으로 흐르고 있다.
연결주의를 비롯한 새로운 접근들은 본질적으로 ‘마음’의
개념, ‘인지’의 개념의 확장의 시도들이라 볼 수 있다(Bem
& Keijzer, 1996)
더 다원적 설명 수준에서 다원적 접근을 연결하거나 통합
필요성
86







방법론적으로도 예전과 같이 어느 한 방법만으로 영향력
있는 연구를 수행하기가 점점 더 힘들어지고 있다.
신경인지과학적 연구 방법의 중요성이 점증하고 있다.
인지과학의 미래는 타학문과의 연계성의 증대와, 그 발전
속도의 빠름으로 인하여 정확히 예측하기가 힘들다.
인지과학은 학제적이여야 한다.
인지과학이란 끊임없이 변화, 진화하는 포괄적 학문
인지과학은 지금도 수많은 학문들이 역동적으로 상호작용
하며 종합되어 끓는 소용돌이의 용광로와 같은 학문
끊임없이 새롭게 형성되어 나오는 산물들은 인간의 생각
과, 현실적 응용기술 문명과, 과학의 형태를 새로운 모습으
로 계속 바꾸어 놓으리라고 예측된다.
87
10. 응용인지과학의 미래: 인간 삶의
인지생태학적 재구성-사적인 전망



인간의 환경과의 상호작용
-인간-자연대상 : 인간-인간 상호작용
-인간-인공물 : 인간-기계, 특히 인간-컴퓨터 상호작용
현대의 인공물의 총아인 컴퓨터에서처럼 인공물, 도구는
인간의 인지적, 정서적, 신체적 적응의 방식을 역으로 제약
하기도 한다.
현대인의 삶의 상당 부분이 인간-인간 상호작용의 부분보
다도 인간-기계-인간 의 중개적 인간-인간 상호작용
(mediated Human-Human Interaction: mHHI) 또는 인간기계 상호작용(Human-Machine Interaction: HMI, 또는
Man-Machine Interaction : MMI)에 의해 영위되고 결정된
다고 할 수 있다.
88

인간이 일상의 이러한 환경과의 상호작용에서 가장 효율
적으로 적응할 수 있도록 하는 방안을 도출해야 한다.
1. 인간의 인지적 원리가 가장 잘 반영된 인공물(특히 정보 테크널러
지) 환경 체계를 구성하는 방안
2. 각 개인이 가장 잘 학습하고 활용할 수 있는 인지적 지원체계
(support system)를 제공하는 방안
-> 인간과 환경, 인간의 마음과 환경과의 상호작용의 본질에 대한 엄
밀한 재분석이 요청

과거 30년간: 데카르트의 인식론에 기초
비명시적인(implicit)'활동(activities)'으로서의 마음,
인지와 학습을 강조
89

새로 구성되는 ‘마음’, '인지', '학습'의 개념
: 환경 속에 구현된 적응 체로서의 인간이 환경자극들과 분리될 수 없는
상호작용의 관계에서 '상황 지워진 행위‘로서 이루어지는 ‘마음’이요, '인
지'요 '학습'이라는 개념

상황 지워진 인지, 학습에서는 표상의 존재 자체와 그 필요
성에 대한 의문이 진지하게 부각됨
: 하위과정들이 환경과의 상호작용을 함에서 상위 수준에서 창발되는 '
상호작용적 창발(interactive emergence)'로서의 ‘활동’으로서 인지와 학
습의 개념이 중요시

새로운 유형의 연구 패러다임을 원하는 인지과학자가 요청
: 인간 인지를 결정하는 생물적 기반인 두뇌를 연구하는 두뇌 연구자, 그
리고 인지 연구자, 및 환경 연구자가 모두 대화적으로(discursive) 연관
되어 있다. 한 과학자로 종합된 hybrid scientist로서의 인지과학자의 미
래像이 요청된다.
90

인지과학자들이 작업하는 미래사회
:두뇌-인지-컴퓨터-환경공간 4자를 연결해서 문제를 해결하고 효율적
으로 적응하게 하는 종합과학적 인지과학자가 요구

인지과학자들에 의해 현 시점에서 진행되어할 기초연구
mHHI, HMI의 본질을 규명하는 작업 .
 행동주의인지주의(제3혁명), 컴퓨터유추뇌유추(제4혁명) 살아서
실제로 적응하는 행위(activities)의 agent로서의 측면이 강조된 새로운
틀의 인지심리학 (제5혁명초래가능)
 ‘인간과 환경의 상호작용’의 본질(진화과정에서 자연적으로 형성된 모
습)을 되찾는 노력
 ‘마음’의 본령을 ‘환경과 괴리되지 않은 활동으로서의 마음’으로써 다
시 자리를 바로 잡게 하고, 그러한 마음, 그러한 인지를 지닌 인간이 환
경에 최적 적응하는 양상과 원리를 드러내 주는 일
 사람들의 인지적 삶의 질의 향상에 기여한다는 것은 참 지식인, 실천적
과학자로서의 의무이다.
91
