4차 산업혁명의 시대가 도래함에 따라 자율주행자동차 및 인공지능(Artificial Intelligent; AI) 로봇의 법적 지위와 민·형사법적 문제 해결을 위한 법제도 도입의 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 법제도 마련과 함께 준비되어야 할 기술적 패러다임으로서 AI 법인 및 블록체인 기반 AI 법인 시스템을 제안한다. 이 시스템에서는 특정 업무를 수행하는 AI 로봇 (하드웨어 또는 소프트웨어)이 정부의 엄격한 검증 및 테스트 기준에 따라 심사 및 인증을 받고, 그것의 정보, 인증 내용 및 알고리즘 코드가 임의로 조작될 수 없도록 암호화되어 블록체인에 기록된다. AI 로봇의 하드웨어 및 소프트웨어가 AI 법인으로서 정부의 인증을 받기 위해서는, 주요 업무 수행 및 네트워크 접근이 블록체인에 기록되고, 법인 시스템의 승인 없이는 작동될 수 없도록 하드웨어 또는 소프트웨어가 프로그래밍 되어 있어야 한다. 블록체인은 불변성과 보안성이 우수한 세계적으로 공유된 분산 데이터베이스이므로, 블록체인 기반 AI 법인 시스템을 국가적 정보시스템으로 도입하면 자율주행자동차 및 각종 AI 로봇의 상용화가 가져올 국내외적 문제와 혼란들을 대비하는데 큰 도움이 될 것이다.
블록체인 기술은 무결성과 부인 거부 등의 뛰어난 보안성으로 계약 분야(매매 계약, 부동산 계약)에 활용도가 높게 평가되고 있다. 블록체인에서 이러한 계약 서비스는 스마트 컨트랙트라는 기술을 활용하여 개발 가능하며 여러 블록체인 플랫폼들이 스마트 컨트랙트를 개발하기 위한 프로그래밍 언어를 제공한다. 대표적인 블록체인 플랫폼인 비트코인과 이더리움은 비트코인 스크립트와 솔리디티 언어를 제공한다. 이러한 프로그래밍 언어를 이용하여 동적으로 처리될 수 있는 디지털 계약인 스마트 컨트랙트를 개발할 수 있다. 그러나, 다양한 계약 분야에서 스마트 컨트랙트의 개발이 진행되고 있으나 블록체인 기반의 설계를 위한 연구가 미흡한 상황이다. 이에 본 연구에서는 이더리움 기반으로 스마트 컨트랙트를 설계하기 위한 메타모델 및 UML 기반의 정적/동적 설계 기법을 제안한다. 정적설계에서는 스마트 컨트랙트의 속성과 기능을 설계하기 위한 기법을 제안하며, 그리고 컨트랙트들 간의 구조를 설계하기 위한 기법을 제안한다. 동적설계에서는 블록체인 내의 스마트 컨트랙트, 계정, 블록들 간에 배포, 기능 호출, 동기화를 설계하기 위한 기법을 제안한다. 실험은 부동산 계약 사례를 통해 정적/동적 설계 기법을 적용하여 설계 기법의 타당성을 검증한다.
초등학생을 위한 소프트웨어교육에서 파이썬과 같은 텍스트 기반 프로그래밍언어를 사용해 코딩을 교육하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로 블록 기반의 프로그래밍언어에 비하여 이러한 고급언어는 피지컬 컴퓨팅용 키트 또는 다양한 프로그래밍언어와 결합해 수행하는 학습 활동을 지원하고 있다. 본 연구는 텍스트 기반 언어의 어려움을 극복하기 위해 ARCS 모형을 적용한 컴퓨팅사고력 기반의 코딩 프로젝트를 수행하였다. 실험 결과에서 학생들은 전반적으로 동기유발 측면에서 프로그래밍에 대한 자신감 및 흥미를 나타나고 있으며, 특히 컴퓨팅사고력의 변화에서 반복, 함수, 객체에 대한 이해가 높게 나타났는데, 이러한 경향은 텍스트 기반 언어 사용과 파이썬 모듈의 효과로 여겨진다.
컴퓨팅 사고력을 향상시키기 위해 초등학교에서는 블록형 프로그래밍 언어인 스크래치를 활용한 기초 프로그래밍 교육을 하고 있으나 컴퓨팅 사고력에 대한 평가 연구는 초기 단계이다. 따라서 본 연구에서는 스크래치 프로젝트의 코드를 분석하는 방법을 활용하여 초등학생들의 컴퓨팅 사고력의 개념 수준을 평가하였다. 이를 위해 스크래치 코드 분석 자동화 도구인 Dr. Scratch를 활용하여 초등학교 6학년 학생들이 제작한 179개의 스크래치 프로젝트를 분석하였다. 연구결과 초등학생의 컴퓨팅 사고력의 개념수준은 개발자 수준이 많았고, 성별과 작품유형에 따라 차이가 있었고, 논리와 추상화 요소에서 가장 낮은 수준을 보였으며, 프로그래밍 과정에서 컴퓨팅 사고력이 향상되는 것으로 나타났다. 본 연구는 초등학생의 프로그래밍 학습에서 교수방법의 개선과 자기주도적 컴퓨팅 사고력의 평가에 대한 시사점을 제공한다.
IT융합 교육의 핵심은 SW 교육을 통해서 이루어지고 SW 교육의 목적은 CT(Computational Thinking)을 향상하는데 초점이 맞추어 지고 있다. 본 논문은 Unity3D 프로그램을 활용한 소프트웨어 교육이 학습자의 컴퓨팅 사고력과 학습 흥미에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실험집단과 통제집단을 구성하고 학습자들의 동질성 여부를 확인한 후 실험집단에 Unity3D를 활용한 소프트웨어 교육을 실시하여 학습자의 컴퓨팅 사고력과 학습 흥미에 어떠한 영향을 미치는지 측정하였다. Unity3D를 활용한 프로그래밍 교육이 EPL(Educational Programming Language)을 활용한 블록 코딩 소프트웨어 교육과 일반 텍스트 언어인 C언어, Phython, Java와 같은 프로그래밍 언어의 중간 단계로서의 적합성을 제안한다.
초보자들을 위한 프로그래밍 교육의 어려움을 극복하기 위해 UMC(Use-Modify-Create) 학습, 디자인 기반학습, 발견학습, 놀이학습 등 다양한 학습전략을 적용한 연구들이 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 학습자의 컴퓨팅 사고 향상을 위해 HVC(History-VR Coding-Collaboration) 학습전략 모델을 개발하였다. HVC 모델은 블록형태의 결합 모듈로 구성되어 있으며 이를 12차시로 구성된 스토리텔링 기반의 가상현실 블록 프로그래밍 교육과정을 개발하여 적용하였다. 연구 결과 HVC 모델 및 SW교육 프로그램이 학습자의 컴퓨팅 사고 향상에 유의미한 차이를 보였다.
본 연구는 초등학교 수업에 가상현실을 도입하고 가상현실 콘텐츠를 제작하는 교육을 통해 가상현실 콘텐츠 제작을 수업을 진행한 반과 적용하지 않은 반의 수업 차이를 알아보고자 하였다. 이를 위해 K. A. P. 설문조사지를 작성하였고, 설문 진행 후 가상현실 콘텐츠 제작 교육의 효과를 분석하였다. 가상현실 콘텐츠 저작도구로는 코스페이시스를 활용하였다. 블록리(blockly) 기반 프로그램으로 코딩을 할 수 있어 학생들이 기능을 익히기에 어렵지 않았다. 현장 분석 결과 실천 영역에서 성과가 나타났다. 이 수업 운영 경험을 바탕으로 가상현실을 활용한 수업을 초등학교 현장에 적용하고 연구하는 방법을 제시한다.
본 연구에서는 개인 컴퓨터의 플래시 메모리가 충분하지 않을 경우 대용량의 플래시 메모리를 필요로 하는 구조해석을 컴퓨터 프로그램으로 수행하는 방법론을 연구하였다. 이러한 문제점의 해결방안으로 강성행렬의 블록화기법 -강성행렬이 몇 개의 블록으로 나뉘고 각각의 블록에 대하여 행렬분해가 수행되는 방법- 을 제안하였으며 제안된 방법론을 바탕으로 컴퓨터 프로그래밍이 가능한 알고리즘을 제시하였다. 끝으로, 본 연구를 바탕으로 구조해석 프로그램을 개발하였으며 몇 가지 기초적인 구조해석 예제를 통하여 개발 알고리즘의 정합성 및 효율성을 확인할 수 있었다.
비용 효과가 좋은 디지털 시스템을 설계하기 위하여, 트랜지스터 수준부터 RTL 수준까지 최적화를 위한 다양한 설계 방법이 연구되어 왔다. 가산기는 디지털 시스템에서 가장 기본적인 산술연산을 수행하는 필수 회로로서, 전체 시스템의 성능에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 최적의 가산기를 설계하기 위하여 상위수준에서 연구하였다. 결과로 혼합 가산기 구조를 제안하고 이를 정수 선형 프로그래밍(ILP: integer liner programming)을 이용해 수학적으로 모델링한다. 혼합 가산기 구조는 다양한 캐리 전달 방식을 가진 가산기 블록을 선형적으로 연결한 구조로서, 사용된 가산기 블록의 종류와 개수에 따라 다양한 가산기 조합이 발생한다. 이러한 조합에 의해 확장된 가산기의 설계공간을 탐색함으로써, 단일 타입의 가산기만을 고려한 것보다 나은 최적의 가산기를 설계할 수 있다. 제안한 혼합 가산기 구조와 ILP를 이용한 최적화 기법은 연산시간과 회로면적 등의 특성이 다른 가산기 IP(intellectual property)들을 비트 수준에서 재합성하기 때문에, 보다 미세한 수준에서 최적화를 수행할 수 있다.
본 연구에서는 블록 프로그래밍 언어인 엔트리를 활용하여 묘사적 글쓰기 활동을 교육대학교 1학년 학생을 대상으로 약 1개월 간 강의를 진행하고, 학생들의 글쓰기 인식과 태도, 묘사하기 능력, 컴퓨팅사고력, 학습자 역량 등 교육적 효과가 어떠한지를 분석하였다. 그 결과, 엔트리를 활용한 묘사적 글쓰기 활동이 학생들의 쓰기 인식과 태도변화에는 영향을 미치지 못하였지만, 묘사적 글쓰기 방법을 구체적으로 알게 되었고, 묘사 대상을 시선에 따라 묘사하는 능력이 향상된 것으로 나타났으며, 컴퓨팅사고력과 비판적 사고력이 향상된 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 토대로 향후 프로그래밍 언어를 활용한 다양한 글쓰기 교육과 그에 따른 연구가 지속될 수 있기를 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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