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문성철(Sungchul Mun) 대한인간공학회 2018 大韓人間工學會誌 Vol.37 No.3
Objective: The aim of this study is to investigate physiological mechanisms underlying cognitive load and determine important factors that should be considered to quantify cognitive load. Background: Many studies have been conducted to propose measurement methods and effectively quantify effects that cognitive load has on user experiences, human performance, and human safety. However, few studies have been made to investigate which factors contributed to different findings of changes in physiological signals characterized with increasing cognitive load. Method: This study systematically reviews physiological mechanisms related to cognitive load based on working memory and selective attention theory. In order to determine the contributing factors to the different previous findings, subjective and objective measurement methods frequently and recently introduced in the literature have been overviewed. The contributing factors were determined by discussing the current advantages and limitations of the measurement methods. Results: Individual differences in inherent cognitive capability and differences in how to increase cognitive load affect human cognitive control, which results in the different findings of the physiological changes as a function of cognitive load. Minimizing the number of measures to quantify cognitive load is very important to address statistical issues such as increased false discovery rate. Conclusion: In order to evaluate accumulated cognitive load for ensuring human safety, objective measures indirectly reflecting neural connection between brain and heart can be considered while using multi-dimensional subjective measures such as NASA-TLX as an assistant method to validate the objective measures. In addition, EEG changes underlying cognitive load can be effectively measured by recording and analyzing brainwaves at just two midline electrodes (frontal and parietal) since the cortical regions are inextricably tied with cognitive control functions such as working memory and selective attention. Application: The findings in this overview are expected to provide practical guidelines to potential researchers who want to quantify cognitive load in their practical fields. With the updated knowledge of the measures, it can be possible to more precisely quantify cognitive load, determine contributing factors to the load, and then optimize various factors positively affecting man-machine interfaces.
문성철(Sungchul Mun),김홍익(Hong-Ik Kim),박상인(Sangin Park),이동원(Dong-Won Lee),황민철(Mincheol Whang) 한국방송·미디어공학회 2018 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2018 No.6
본 논문은 최신 가상현실 미디어 기술동향과 다양한 분야에서 시도해 온 VR 멀미저감 방안을 리뷰하여, 가상현실 사용자의 인지적 수용성을 높이는 방안에 대해 논의하였다. 이를 통해 최신 미디어 기술의 사용자 가치제안 방식을 분석하고 Social VR 플랫픔의 인지적 수용성을 개선하는 효율적 방안을 제안하였다. 생체신호 모니터링, VR 콘텐츠 적합도 분석, 멀미 메커니즘 조절, 신체동요측정 기반 멀미예측 등 다양한 멀미저감 방식 중 개발 비용과 사용자 수용성 측면에서 가장 효율적인 신체동요측정 기반 멀미예측 기술의 사전테스트 결과를 소개하고 적용 방안을 구체화하였다. 가상현실 체험 전 미세한 신체동요가 많은 사용자일수록 VR 멀미 민감도가 크게 증가하는 것을 확인하였다. 개인의 멀미민감도를 반영하는 본 측정 결과를 다양한 가상현실 환경에서 테스트하고 개인특성에 따른 VR 멀미 데이터베이스를 구축한다면 AI 기반의 멀미 예측기술을 구현하는데 크게 기여할 것으로 예상된다.
문성철(Sungchul Mun),황민철(Mincheol Whang),이정년(Jungnyun Lee),김종화(Jonghwa Kim),김지혜(Jihye Kim) 대한인간공학회 2011 大韓人間工學會誌 Vol.30 No.1
Objective: The aim of this study was to investigate the association between conceptual metaphors of affect and physical dimensions. Background: The evidence that affect is unconsciously linked to physical dimensions(e.g., position and color) has been obtained in western cultures. However, in eastern cultures, especially, in Korea, it has been seldom tested. It is indispensable to examine whether or not cultural differences exist for better understanding of the conceptual metaphors. Method: 50 positive and 50 negative words were adopted from previous studies in order to determine the relationship between physical domains and abstract affect. Three hypotheses were tested in this study: (1) Good is up. (2) Good is bright. (3) Good is right(for right-handers). The automatic association between valence(positive vs. negative) and vertical position (up vs. down) was investigated in experiment 1, in which 100 words were randomly presented on either the top or the bottom of a LCD screen and the evaluation time of the presented word was recorded. The unconscious association between valence and color(white and black) was examined in experiment 2, where each word was randomly presented in either white or black. Lastly, we tested whether right-handers tend to associate rightward space with positive ideas and leftward space with negative ideas. Results: Reaction time was faster when words were presented in metaphor congruent domains(e.g., 'positive words on the top, in bright color, and on right space vs. negative words on the bottom, in dark color, and on left region) than when they were shown in metaphor incongruent domains. Conclusion: The results might give the groundwork for various directions in further understanding perception, emotion, and behavior. Application: This study may provide useful points to GUI designers and service developers if further studies enhanced in validity and reliability are followed.
박상인 ( Sangin Park ),이동원 ( Don Won Lee ),문성철 ( Sungchul Mun ),황민철 ( Mincheol Whang ) 한국감성과학회 2018 감성과학 Vol.21 No.3
경쟁과 협력을 인식하는 것은 일하는 공간에서 상호작용 디자인을 하는 데에 필요한 요소이다. 본 연구는 타인과의 상호작용에서 유발되는 경쟁과 협력의 사회 감성을 심장의 생리 반응 패턴으로 객관적이고 정량적으로 인식하는 방법을 개발하는 것이 목적이다. 피험자 60명은 패턴 게임으로 구성된 과제로 경쟁-협력 실험에 참여하였고 심전도를 측정하였다. 심전도로부터 시간 영역 지표인 RRI와 SDNN, pNN50, rMSSD를 추출하였고, 주파수 영역 지표인 VLF와 LF, HF, VLF/HF, LF/HF, lnVLF, lnLF, lnHF, lnVLF/lnHF를 추출하였다. 독립 표본 t검정으로 사회 감성에 따라 추출한 지표들의 통계적 유의성을 확인하였다. 통계적으로 유의한 지표들로 단계적 판별 분석을 진행하여 선정된 SDNN, VLF, lnVLF/lnHF 지표로 경쟁-협력 규칙을 정의하고 검증하였다. 검증 결과 85%의 인식 정확도를 보였다. 본 연구에서 제안한 감성 인식 방법은 다양한 분야에 접목되어 사용자 맞춤형 서비스 제공에 활용될 수 있을 것이라 생각된다. Attempts have been made to recognize social emotion, including competition-cooperation, while designing interaction in work places. This study aimed to determine the cardiac response associated with classifying competition-cooperation of social emotion. Sixty students from Sangmyung University participated in the study and were asked to play a pattern game to experience the social emotion associated with competition and cooperation. Electrocardiograms were measured during the task and were analyzed to obtain time domain indicators, such as RRI, SDNN, and pNN50, and frequency domain indicators, such as VLF, LF, HF, VLF/HF, LF/HF, lnVLF, lnLF, lnHF, and lnVLF/lnHF. The significance of classifying social emotions was assessed using an independent t-test. The rule-base for the classification was determined using significant parameters of 30 participants and verified from data obtained from another 30 participants. As a result, 91.67% participants were correctly classified. This study proposes a new method of classifying social emotions of competition and cooperation and provides objective data for designing social interaction.
스마트 글래스를 활용한 동공 데이터 수집과 사회감성 추정 기술
황민철(Whang, Mincheol),김환진(Kim, Hwan-jin),박상인(Park, Sangin),문성철(Mun, Sungchul),이동원(Lee, Dong Won) 한국방송·미디어공학회 2019 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2019 No.11
본 연구에서는 적외선 카메라 기반의 비접촉식 측정 방법을 이용하여 동공 반응 데이터를 수집하여 공감의 사회감성을 객관적이고 정량적으로 추정하는데 그 목적이 있다. 실험에는 10명(남 6명, 여 4명, M ± SD = 24.17 ± 2.16세)의 피험자가 참여하였다. 30초의 참조 데이터 측정 후, 공감 유무에 따라 과제는 얼굴 표정 모방 과제와 얼굴 표정 자발적 표현 과제로 구분되어 두 사람은 표정으로 상호작용하였고, 2번씩 반복 진행하며 적외선 카메라를 통해 동공을 촬영하였다. 이진화 및 원형 윤곽선 검출법의 영상처리를 활용하여 동공 데이터를 수집하였고, 이동 평균 기법을 활용해 눈깜빡임 노이즈를 제거하고 동공 크기 개인차로 데이터 표준화를 진행하였다. 공감 유무에 따른 동공 크기 데이터는 정규성 검증 및 독립표본 t검정을 통해 통계적 유의성을 확인하였다. 분석결과, 공감하는 경우(M ± SD = 0.508 ± 1.278)와 공감하지 않은 경우(M ± SD = 1.681 ± 0.968) 동공 크기가 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(t(18) = -2.313, p = 0.033). 판별분석을 통해 동공 크기에 따른 공감의 유무를 추정하는 규칙을 정의하였다. 본 연구에서 제안한 동공 크기 데이터를 이용한 공감의 사회감성 추정 기술은 비접촉식 카메라 기반의 기술로 스마트 글래스와 접목되어 다양한 분야에 활용도가 높을 것으로 기대된다.