인지공학
인지공학은 응용인지과학의 핵심 분야라고 할 수 있다. 현재 인간은 고도의 지능적 시스템, 즉 고도로 정보화된 삶, 가상환경 중심의 삶을 살고 있고, 따라서 인간과 환경 간의 상호작용의 지능화를 실현할 대안이 계속 필요하다.
이를 위하여 인간의 감각, 지각, 주의, 기억, 사고, 정서 등 상위 인지 과정에 대한 연구에 기초한 응용학문이 연결되어야 하는데 바로 이런 응용인지과학 분야가 인지공학이다. 인지과학의 원리를 여러 인공물에 적용해서 사용하기 편리하게, 효율적이게 하는 공학 분야가 바로 인지공학 분야이다.
이러한 인지공학의 떠오름은 1980년대 초에 미국의 UCSD 인지과학과에 있었던 노만(Norman, 1988,1993, 1998) 교수가 주도하여 시작했다고 볼 수 있겠다.
인간이 마주치는 삶의 공간은 흔히 각종 인공물과의 마주침의 연속이다. 그 삶의 공간에서 인공물과 상호작용하는 사람은 그 인공물, 특히 기계에 대한 자기 나름의 생각, 관점, 심리적 모형이 있게 된다.
하드웨어적인 도구, 기계나, 문서작성 프로그램 같은 소프트웨어를 상대할 때에 사람은 그 대상이나 상황에 대한 자기 나름의 심리적 모형을 형성하여 적응한다. 그 인공물의 제작자는 흔히 공학적 원리를 중심으로 해서 인공물을 만든다.
그런데 그런 인공물을 사람이 사용하면서 불편이 일어나는 큰 이유는 사용자의 심리적인 인지적인 모델과 그 기계를 만들어서 내놓는 제작자, 공학자의 개념모델이 맞지 않기 때문에 일어나는 것이다. 이 둘을 맞게 하면 편리하고 효율적인 인공물이 될 수 있다는 것이 노만의 기본 주장이다.
인지과학이 부른 사용자 중심 디자인
이러한 맥락에서 노만은 사용자중심의 디자인(user-centered design), 사용자의 필요성이나 욕구에 기초한 디자인을 강조했다.
심미성은 두 번째 문제고 사용하기 편해야 한다는 점이다. 과제 구조를 단순화하고, 특성 요소들을 보다 잘 보이게 하고, 대상의 디자인 특성과 기능상의 대응을 올바르게 하고 그래서 오류가 일어나지 않도록 디자인했을 때 사용자 중심의 디자인이 이뤄질 수 있는 것이다.
인지공학이란 인간의 인지적 능력에 대한 모듈을 세워서 공학적으로 응용하는 것이다.
인간 정보처리의 반영한 사용 중심의 시스템 인이 강조되는 그런 분야이다. 인간의 다중감각 정보처리에 대한 예를 바탕으로 효과적인 정보 디스플레이를 모색하고, 인간에게 감정적으로 매력적인 요소들의 수행과 만족의 효과적인 측면을 고려해서 디자인하고, 사용자수행 및 감성적 만족도를 증진하는 그런 연구가 인지공학 연구의 예이다.
노만이 제시한 인지공학의 과제는 사용자의 인지적 모델에 관한 과학적 분석을 하고 그다음에 새로운 개념 모델을 발견하고 그것에 맞게 제품 및 환경을 설계하는 것이다.
인지공학 관련하여 감각운동영역, 추리·판단·문제 해결 및 의사결정 등 고급인지과정의 정보처리적 특성을 공학적으로 연구하는 것이 연구주제로 포함되고 있다.
점차 고급화된 지능적 시스템을 구현하고, 고급화된 지능적 인공물을 더 효율적으로, 편안하게 적응할 수 있는 연구를 만드는 것이 인지공학의 과제라고 볼 수 있다.
또한 가상현실에서의 인지공학적 연구가 증대되면서 각종 가상현실이나 유비퀴터스(ubiquitous) 시스템 등의 설계에 인지과학적 원리가 필수적으로 들어가게 된다. 그러한 가상현실이나 유비퀴터스 시스템 환경 등에서 기계, 도구를 잘 만드는 것도 중요하지만, 그러한 상황에서 인간이 효율적으로, 인지적 적응할 수 있도록 도구를 만드는 것이 중요하기 때문이다.
인지공학의 학제적 특징
인지공학은 심리학, 인간 요인(Human factors)공학, 시스템 공학, 인간-컴퓨터 상호작용(HCl: Human Computer Interaction) 분야의 교차점에 위치한 학제적 분야라고 생각해볼 수 있겠다.
HCI와는 달리 인지공학연구의 초점은 단순한 컴퓨터 – 인간 상호작용을 넘어서 보다 복잡한 상황, 예를 들어 핵발전기시스템과 조작자의 상호작용 상황, 상용 항공시스템 상황 등에 있다.
물론 VCR 등 각종 멀티미디어 기기나 리모컨, 일상적 생활도구 등을 디자인하는 것도 보다 넓은 의미의 인지공학 연구에 포함된다. 인지공학이 대상으로 삼는 것은 인간이 사용하는 광범위한 인공물이고 주요 연구개발 초점영역이 인간-컴퓨터 상호작용과 사용성 공학이라고 얘기할 수 있다.
인간-컴퓨터 상호작용(HCI)
컴퓨터 시스템을 사용해서 작업하는 사람들의 작업을 효율화하는 그런 형태로 정보환경과 정보기술을 디자인하는 문제를 연구하고 적용하는 분야이다. 컴퓨터과학(특히 인공지능학)과 인지심리학이 주로 연결되어서 인간과 컴퓨터의 상호작용 특성을 탐구하고 이 상호작용을 효율화시키는 방안들 모색하는 응용인지과학 분야이다.
이 분야는 인지과학을 출발시킨 뉴웰과 사이먼이 제시한 인간정보처리 모델이나 다른 인지과학자들이 제시한 인지 모델에 기초하여 정보기술 디자인을 발전시켰다. 워드프로세서, 웹엔진 등의 디자인이 이 예에 속한다.
최근에는 HCI의 연구에서 출발하여, 인간과 로봇의 상호작용을 다루는 여러 분야가 독립적 분야로 형성되어 왔다.
이와 관련하여 HRI(Human Robot Interaction), 신경과학과 인공지능학, 컴퓨터공학 등이 연결되어 뇌와 컴퓨터를 연결하는 BCI(Brain Computer Interface), 뇌와 로봇을 연결하는 BR(Brain Robot), 인지와 로봇을 연결하는 인지 로보틱스(Cognitive Robotics) 등이 주요 응용인지과학 영역으로 주목을 받고 있다.
MS 회사의 윈도우시스템은 애플사에서 만든 매킨토시의 GUI(Graphic User Interface) 시스템 사용자인터페이스 가이드라인에 기초한 것이라고 볼 수 있다.
애플사에서 처음 GUI를 만들 때 인지심리학자와 언어학자, 인류학자들이 공동참여해서 인지과학적 연구 결과를 적용하여 만들었다. 즉 이런 GUI 등의 시스템이 효율적으로 적용되려면 인지과학적 기초 연구가 전제되고 있어야 한다는 것이다.