인간-기계 시스템
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1. 개요
인간-기계 시스템은 인간과 기계가 상호 작용하여 정보를 교환하고, 작업을 수행하는 시스템을 의미한다. 사이버네틱스, 인간공학, 사회공학 등 다양한 분야에서 연구되며, 맹인의 지팡이, 전자 지팡이, 자동화 기기 등이 예시로 제시된다. 특히, 제2차 세계 대전 중 고사포 조준 문제 연구를 통해 인간의 행동 능력과 습성을 고려하는 사이버네틱스 개념이 발전했으며, 산업 현장에서도 작업 효율을 높이기 위해 인간-기계 시스템 연구가 이루어졌다. 또한, 인공 장기, 인간-로봇 하이브리드 보행 장치, 인간-기계 안무 등 다양한 형태로 발전하고 있으며, 영화 '터미네이터'와 '로보캅'과 같은 대중문화에서도 인간-기계 시스템의 미래 모습을 엿볼 수 있다.
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| 인간-기계 시스템 | |
|---|---|
| 인간-기계 시스템 | |
 | |
| 개요 | |
| 유형 | 인간-컴퓨터 상호작용 인간-기계 인터페이스 |
| 관련 분야 | 인지 과학 제어 공학 인간 공학 시스템 공학 |
| 적용 분야 | 항공 교통 관제 자동차 의료 기기 군사 생산 자동화 소프트웨어 |
| 세부 정보 | |
| 목표 | 효율성 증대 안전성 향상 사용자 만족도 증진 |
| 고려 사항 | 인간의 인지 능력 인간의 신체적 능력 기계의 성능 작업 환경 |
2. 인간-기계 시스템의 개념 및 발전
인간-기계 시스템은 인간과 기계 간의 상호작용을 최적화하여 시스템 전체의 성능을 향상시키는 데 초점을 맞춘다.
박쥐의 초음파 레이더 원리는 맹인을 위한 고성능 전자장치 제작에 응용되고 있다. 맹인용 나무 지팡이도 맹인의 신체와 일종의 인간-기계 시스템을 형성하는 기계이다. 지팡이에서 발생하는 소리나 반동은 맹인에게 정보를 전달하고, 맹인은 이 정보에 따라 다음 행동을 결정한다. 모든 오토메이션 장치도 근본적으로는 인간과 인간-기계 시스템을 형성하여 작동한다.
인간-기계 안무 분야는 아직 광범위하게 탐구되지 않았다. 인간의 움직임을 기계의 움직임으로 변환하여 웹에서 가상 퍼포먼스로 표현하고 확장할 수 있다는 점은 개념적 접근과 미학적 적용 모두에서 새로운 가능성을 제시한다. 예를 들어, 인간-기계 시스템의 가상 카메라 뷰를 통합하면 안무가 풍부해지고 예술적 결과가 강화된다.[2]
2. 1. 사이버네틱스와 인간-기계 시스템
제2차 세계 대전 중 고사포 조준 문제 해결 과정에서 사이버네틱스가 탄생했다. 이 과정에서 적기를 조종하는 인간의 행동 능력과 습성을 고려해야 할 필요성을 인식하게 되었고, 이는 사이버네틱스 구상의 중요한 동기가 되었다.[1]산업 현장에서도 자동화 이전의 기계화 시대에 이미 인간-기계 시스템의 개념이 적용되었다. 예를 들어, 벨트 컨베이어를 사용한 대량 생산 방식에서 작업자의 동작과 소요 시간 간의 관계를 연구하여 효율성을 높이는 방식이 연구되었다.[1]
2. 2. 인간공학과 인간-기계 시스템
인간공학은 인간의 생물학적인 특성 연구에 의존하며, 인공장기와 같이 인체와 가장 직접적인 인간-기계 시스템을 형성하는 장치의 연구도 포함한다.[1] 산업에서도 오토메이션 이전의 기계화 시대에 이미 인간-기계 시스템이 어느 정도 주목받았다.[1] 예를 들어 벨트 컨베이어를 사용한 매스 플로우 방식의 발달 과정에서, 벨트 컨베이어 작업 라인 위의 공원(工員)에게 어떤 동작을 시키는 것이 능률적인지 알아내기 위해 동작 유형과 소요 시간의 관계를 연구했다.[1]2. 3. 사회공학과 인간-기계 시스템
박쥐의 초음파 레이더 원리는 맹인이 사용하는 지팡이를 대신할 고성능 전자장치 제작에 응용되고 있다. 이러한 전자 지팡이뿐만 아니라, 맹인이 사용하는 나무 지팡이 자체도 맹인의 신체와 일종의 인간-기계 시스템을 형성하는 기계이다. 지팡이에서 발생하는 소리나 반동은 귀나 손을 통해 맹인에게 정보를 전달하고, 맹인은 이 정보에 따라 다음 행동을 결정한다.모든 자동화 장치도 근본적으로는 단순한 자동 장치가 아니라 인간과 인간-기계 시스템을 형성하여 작동하는 장치이다. 사이버네틱스의 탄생도 인간-기계 시스템에 주목한 데에서 출발했다. 특히 위너는 제2차 세계대전 초기에 고사포 조준 문제를 다루면서, 적기를 조종하는 인간의 행동 능력 한계와 습성까지 고려해야 적기의 행동을 최대한 예측할 수 있다는 사실을 깨달았다. 이는 그의 사이버네틱스 구상에 중요한 동기가 되었다.
산업 분야에서도 자동화 이전의 기계화 시대에 이미 인간-기계 시스템이 어느 정도 주목받았다. 예를 들어, 벨트 컨베이어를 사용한 대량 생산 방식이 발달하면서, 벨트 컨베이어 작업 선상의 노동자에게 어떤 동작을 시키는 것이 효율적인지 알아내기 위해 동작 유형과 소요 시간 간의 관계를 연구했다.
인간-기계 시스템 연구의 많은 부분은 생물공학보다는 사회공학 분야에 속한다. 교통사고 대책, 공해 대책, 도시 계획 등이 그 예이다.[1] 다만 교통사고 대책의 많은 부분은 인간의 생물학적 특성 연구에 의존하며, 이러한 연구는 인간공학이라고 불린다.[1] 한편, 생물공학적인 인간공학 중에는 인공 내장과 같이 인체와 가장 직접적인 인간-기계 시스템을 형성하는 장치 연구도 있다.[1]
3. 인간-기계 시스템의 예시
박쥐의 초음파 레이다 원리를 응용한 전자 지팡이나, 맹인의 나무 지팡이는 인간-기계 시스템의 예시이다. 맹인은 지팡이로부터 오는 소리나 반동을 통해 정보를 얻고, 이를 바탕으로 다음 행동을 결정한다.[1] 사이버네틱스의 탄생 역시 인간-기계 시스템에 대한 주목에서 시작되었다. 제2차 세계대전 중, 고사포 조준 문제를 연구하던 노버트 위너는 적기를 조종하는 인간의 행동 능력과 습성을 고려해야 정확한 예측이 가능하다는 것을 깨달았고,이는 사이버네틱스 구상의 중요한 계기가 되었다.[1]
산업 현장에서도 벨트 컨베이어 시스템과 같은 자동화 이전의 기계화 시대부터 인간-기계 시스템에 대한 연구가 이루어졌다. 작업자의 동작 유형과 소요 시간의 관계를 분석하여 효율성을 높이는 연구가 그 예시이다.[1]
머슬 머신은 제임스 스텔락이 설계한 인간-로봇 하이브리드 보행 장치로, 조종사의 움직임으로 제어되는 6개의 로봇 다리를 가진 외골격이다. 머슬 머신에 대한 더 자세한 내용은 하위 섹션에서 다룬다.
3. 1. 맹인의 지팡이와 전자 지팡이
맹인의 지팡이는 맹인과 신체 사이에 일종의 인간-기계 시스템(맨 머신 시스템)을 형성하는 기계이다. 지팡이로부터의 소리나 반동이 귀나 손을 통해 맹인에게 정보를 전달하고, 맹인은 그 정보에 따라 다음 행동을 결정한다.[1]박쥐의 초음파 레이다 원리는 맹인의 지팡이를 대신할 고성능 전자 장치 제작에 응용되고 있다. 이러한 전자 지팡이는 맹인에게 더 많은 정보를 제공하는 발전된 형태의 인간-기계 시스템이다.[1]
3. 2. 머슬 머신 (The Muscle Machine)
머슬 머신(The Muscle Machine)은 인간-로봇 하이브리드 보행 장치이다. 이 시스템은 제임스 스텔락(James Stelarc)이 설계했으며, 조종사의 다리와 손 움직임으로 제어되는 6개의 로봇 다리가 있는 외골격이다.고무 근육은 팽창할 때 수축하고 소진될 때 팽창하는 원리를 이용한다. 이는 더욱 신뢰할 수 있고 견고한 엔지니어링 설계를 가능하게 한다. 신체는 기계의 섀시 내에서 지면에 서 있으며, 로봇과 연결되는 하체 외골격을 통합한다. 엉덩이 관절의 인코더는 인간 조작자가 기계를 움직이고 조작할 수 있도록 할 뿐만 아니라 이동 속도를 변경할 수 있는 데이터를 제공한다. 인간 조작자가 다리를 들어 올리면 세 개의 대체 기계 다리가 들어 올려져 앞으로 이동한다. 몸통을 돌림으로써 신체는 기계가 향하는 방향으로 걷게 한다. 따라서 인터페이스와 상호 작용이 더욱 직접적이어서 직관적인 인간-기계 움직임을 가능하게 한다. 보행 시스템은 부착된 가속도계 센서를 통해 음향, 공압 및 기계 메커니즘 작동을 보강하는 소리로 변환되는 데이터를 생성한다. 기계가 움직이기 시작하면 인간과 기계 중 누가 제어하는지 묻는 것은 더 이상 적절하지 않다. 왜냐하면 그들은 완전히 통합되어 하나로 움직이기 때문이다. 6족 로봇은 신체를 확장하고 이족 보행을 6족 곤충과 같은 움직임으로 변환한다. 기계 다리의 외형과 움직임은 사지 및 날개와 같은 움직임을 모두 보인다.
3. 3. 인간-기계 안무
인간-기계 안무 분야는 아직 광범위하게 탐구되지 않은 분야이다. 신체 구조가 기계 메커니즘을 통해 어떻게 확장될 수 있는지는, 신체가 생물학적 형태와 기능을 넘어, 그리고 그것이 존재하는 국소적 공간을 넘어 어떻게 수행할 수 있는지를 보여준다. 인간의 움직임이 기계의 움직임으로 변환된 다음, 웹에서 가상 퍼포먼스로 표현되고 확장될 수 있다는 것은 개념적 접근과 미학적 적용 모두에서 새로운 가능성을 제시한다. 예를 들어, 인간-기계 시스템의 가상 카메라 뷰를 통합하면 안무가 풍부해지고 예술적 결과가 강화된다.[2]4. 대중문화 속 인간-기계 시스템
사이버그는 터미네이터, 로보캅과 같은 영화에서 볼 수 있듯이, 언젠가 인간-기계 시스템이 어떤 모습일지 환상적으로 묘사한 것이다.[4]
참조
[1]
웹사이트
Human-machine systems
http://encyclopedia2[...]
[2]
웹사이트
Crossings - Volume 1, Issue 2 - Stelarc
http://crossings.tcd[...]
[3]
PDF
https://web.archive.[...]
2024-08
[4]
웹사이트
Cyborgs
http://sociologyinde[...]
[5]
문서
http://encyclopedia2[...]
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