교실수업에서는 지속적인 면대면 피드백을 통해 학습동기를 부여하고 학습 성취 욕구를 충족시켜주어 몰입학습을 유도 할 수 있으나 이러닝에서는 교실수업에 준하는 상호작용수준에 미치지 못하고 있어 많은 학습자들이 중도탈락이나 포기를 하고 있는 실정이다. 이러한 이러닝 환경에서의 문제점을 개선하고자 본 연구에서는 교실수업에서 사용하는 대화 피드백을 시스템에서 제공해 주어 학습자의 몰입학습을 증진시키는 대화 기반 피드백 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템을 학교 현장에 적용해 보았으며, 그 결과 실험집단이 통제집단에 비해 학습자 개인에게 명확한 학습 목표의식과 도전감, 구체적인 피드백이 이루어져 몰입학습을 증진시킨 것으로 나타났다. 이는 본 시스템에서 제공해 주는 대화 기반 피드백이 학습자에게 적극적인 학습참여 자세를 배양하였고 학습의 흥미와 관심을 유지시켜 몰입학습을 유도하였음을 시사하고 있다. 끝으로 본 연구가 가지는 의의로 이러닝 환경에서 새로운 학습 시스템의 개발 방향을 제시하였다고 결론지을 수 있다.
본 논문은 외국어 학습을 위한 딥러닝 기반 영어 교육 플랫폼인 PEEP-Talk (Personalized English Education Platform)을 제안한다. PEEP-Talk는 딥러닝 기반 페르소나 대화 시스템과 영어 문법 교정 피드백 기능이 내장된 교육용 플랫폼이다. 또한 기존 페르소나 대화시스템과 다르게 대화의 흐름이 벗어날 시 이를 자동으로 판단하여 대화 주제를 실시간으로 변경할 수 있는 CD (Context Detector) 모듈을 제안하며 이를 적용하여 실제 사람과 대화하는 듯한 느낌을 사용자에게 줄 수 있다. 본 논문은 PEEP-Talk의 각 모듈에 대한 정량적인 분석과 더불어 CD 모듈을 객관적으로 판단할 수 있는 새로운 성능 평가지표인 CDM (Context Detector Metric)을 기반으로 PEEP-Talk의 강건함을 검증하였다. 이와 더불어 PEEP-Talk를 카카오톡 채널을 이용하여 배포하였다.
문서 그라운딩된 대화 시스템의 응답 성능 개선을 위한 방법론을 제안한다. 사전 학습된 거대 언어 모델 LLM(Large Language Model)인 Llama2 모델에 Zero-Shot In-Context learning을 적용하여 대화 마지막 유저 질문에 대한 응답을 생성하는 태스크를 수행하였다. 본 연구에서 제안한 응답 생성은 검색된 top-1 문서와 대화 기록을 참조해 초기 응답을 생성하고, 생성된 초기 응답을 기반으로 검색된 문서를 대상으로 재순위화를 수행한다. 이 후, 특정 순위의 상위 문서들을 이용해 최종 응답을 생성하는 과정으로 이루어진다. 검색된 상위 문서를 이용하는 응답 생성 방식을 Baseline으로 하여 본 연구에서 제안한 방식과 비교하였다. 그 결과, 본 연구에서 제안한 방식이 검색된 결과에 기반한 실험에서 Baseline 보다 F1, Bleu, Rouge, Meteor Score가 향상한 것을 확인 하였다.
최근 국가적 차원에서 영어교육에 대한 많은 투자가 이루어지고 있으나 기존의 주입식, 암기식 영어 교육은 회화 실력 향상에 큰 도움을 주지 못하였다. 컴퓨터를 이용한 영어교육 또한 많은 관심을 얻고 있으나 실제 의사소통을 위한 회화 학습에 대한 고려는 깊지 않으며, 주어진 흐름의 대본을 따라 단순히 읽고 반복하는 수준의 시스템만 존재하고 있다. 이러한 학습형태는 흥미 유발 동기가 약하여 사용자로 하여금 장기간 꾸준히 학습하게 만들지 못한다는 문제가 있다. 이러한 문제점에 대하여 제2언어 습득 이론에 바탕을 둔 자연어 처리 기반 몰입 환경 영어 교육 시스템을 제안한다. 이는 도메인 확장성이 뛰어난 예제 기반 대화 시스템을 3 차원 가상공간과 결합한 시스템으로 자연스러운 대화를 통한 외국어 회화 연습을 하는 과정에서 학습자의 발화 오류를 분석하고 교육적 피드백을 제공한다. 또한 현실과 비슷한 몰입 환경에서 체험형 기술을 통해 자발적인 학습을 유도하고 집중력, 기억력을 획기적으로 높이고자 한다. 본 논문에서는 영어교육 시스템의 이론적 배경, 예제 기반 대화관리, 시스템 구성요소와 동작에 대하여 중점적으로 기술하였다.
본 논문에서는 영어 회화 교육을 위한 예제 기반 대화 시스템에 대해 논한다. 기존의 획일적인 멀티미디어 영어 학습에서 벗어나 자연어 처리 및 대화 기술을 이용하여 지능적인 일대일 영어 회화 교육 제공을 목적으로 한다. 본 시스템은 미숙한 학습자 발화를 이해할 수 있으므로 불완전한 언어 구사 능력으로도 대화를 참여할 수 있는 체험형 학습을 제공한다. 이를 통해 학습자에게 영어를 배우려는 흥미로운 동기를 부여한다. 또한 학습자의 표현력 향상을 위한 교육적인 도움 기능을 갖추고 있다. 이를 위해 우리는 학습자의 미숙한 표현을 이해하는 담화 상황 고려 발화의도 인식 모델, 도메인 확장성이 뛰어난 예제 기반 대화 관리 모델, 교육 및 평가 기능을 개발하였다. 실험 결과 학습자의 발화에 에러가 많아도 높은 발화의도 인식 성능을 보였으며 대화 상황에 적합한 피드백을 제공하여 학습자가 회화 연습을 끝까지 마치도록 도와 교육 효과에 이바지함을 알 수 있었다.
사용자와 환경의 변화에 적응하기 위해서 베이지안 네트워크의 다양한 학습 방법들이 연구되고 있다. 기존의 많은 학습방법에서는 학습 데이터로부터 통계적 방법을 통해서 베이지안 네트워크 모델을 학습하는데, 이러한 접근 방법은 학습 데이터를 수집하기 어려운 문제에 적용하기 힘들며, 사용자의 의도를 데이터의 패턴들로만 학습하므로 직접적으로 사용자의 의도를 반영할 수 없다. 본 논문에서는 대화에 기반하여 사용자의 의도를 직접적으로 수집하고, 이로부터 베이지안 네트워크의 파라메터를 학습하는 방법을 연구한다. 제안하는 방법에서는 사용자와의 대화를 통해서 현재의 모델의 잘못된 점 혹은 개선점을 직접적으로 입력 받고, 이를 바탕으로 베이지안 네트워크 모델을 수정하여 데이터의 수집 없이 빠른 시간에 사용자가 원하는 모델을 학습 할 수 있다. 기존의 통계적 기법을 이용한 대표적인 베이지안 네트워크 파라메터 학습 방법인 최대우도 추정(Maximum Likelihood Estimation; MLE) 방법과 제안하는 방법을 비교하여 제안하는 방법의 유용성을 확인한다.
웹기반 학습은 학습자의 자율적인 통제하에서 학습이 이루어지는 특성을 갖고 있다. 학습 컨텐츠와 학습자간의 충분한 대화 즉, 상호작용이 제공되지 않는다면 학습자는 일방적인 학습을 수행하게 되므로 학습에 대한 정확한 이해를 판단할 수가 없다. 이런 문제점을 해결하기 위해서 웹기반 학습의 여러 유형의 컨텐츠중에서 가장 상호작용 요소가 강한 시뮬레이션 형태의 컨텐츠를 이용해서 디지털 회로를 직접 학습자가 설계할 수 있도록 웹기반 시뮬레이션 도구를 설계 및 구현하고자 한다. 이로 인해서 학습자와 학습 컨텐츠간의 쌍방향 대화를 할 수 있는 환경을 제공함으로써 복잡한 디지털 회로에 대한 학습자의 학습 결과에 대한 피드백을 줌으로써 학습자의 학습 성취도를 높일 수 있다.
최근 사용자 발화를 이해하고 그에 맞는 피드백을 생성할 수 있는 대화 시스템의 중요성이 증가하고 있다. 따라서 사용자 의도를 파악하기 위한 화행 분석은 대화 시스템의 필수적인 요소이다. 최근 많이 연구되는 심층 학습 기법은 모델이 데이터로부터 자질들을 스스로 추출한다는 장점이 있다. 발화 자체의 연속성과 화자간 상호 작용을 포착하기 위하여 CNN에 RNN을 결합한 CNN-RNN을 제안한다. 본 논문에서 제안한 계층 구조 어텐션 매커니즘 기반 CNN-RNN을 효과적으로 적용한 결과 워드 임베딩을 추가한 조건에서 가장 높은 성능인 91.72% 정확도를 얻었다.
이 논문에서는 학습자가 가상현실 안에서 음성으로 원어민 캐릭터와 대화하는 영어 대화 학습 시스템을 제안한다. 제안 시스템에서 사용자는 다양한 시나리오의 가상현실 상황에서 대화를 한다. 시스템은 사용자의 음성을 인식하고, 음성 합성을 이용하여 캐릭터의 음성을 제공한다. 몰입감과 현실감 있는 환경을 제공하는 가상현실 환경을 통해 영어 대화하는 과정에서 학습의 발음을 평가한 정보를 학습자에게 피드백으로 제공한다.
본 논문은 온톨로지를 활용한 스키마 매칭 알고리즘을 제안한다. 기존의 대부분의 스키마 매칭 방법은 단순매칭을 대상으로 하는 반면, 제안된 방법은 계층적 구조의 온톨로지에 기반하여 복합매칭을 계산할 수 있다. 특히 제안된 온톨로지는 이전의 매칭결과에 대한 사용자의 피드백을 이용하여 자동으로 갱신됨에 따라 적절한 도메인 정보를 유지할 수 있다. 성능평가를 위한 실험결과, 온톨로지의 적용이 매칭 성능을 향상시킴을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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