애완동물을 기르고 있는 사람이라면 '애완동물이 무엇을 생각하고 있는지' 궁금한 적이 많을 것입니다. 그런 애완동물의 생각을 분석하는 시도로, AI를 활용한 표정분석을 기반으로 하여 애완동물의 감정을 읽는 애플리케이션 'Happy Pets'가 탄생했습니다.
Ever wondered what your pet is thinking? | Pursuit by The University of Melbourne
매년 호주에서 개최되는 Splendour in the Grass라는 음악 축제는 기술 관련 발표가 이루어지고 있는데, 2020년은 신종 코로나 바이러스의 영향으로 연기되었습니다. 그런 2020년의 Splendour in the Grass에서 발표를 위해 개발한 것이 'Happy Pets'입니다.
Happy Pets는 iOS 및 Android 용 앱으로 제공되고 있습니다.
Happy Pets on the App Store
Happy Pets - Google Play의 앱
원래, 표정은 인간의 의사소통의 가장 중요한 부분 중 하나라고 심리학자와 인류 학자들은 말하고 있습니다. 얼굴은 생각과 감정을 다른 사람에게 전달하는 중요한 요소입니다. 사실, 행복과 두려움, 놀람 등의 일부 감정은 민족과 사회, 커뮤니티 등의 울타리를 넘어 한결같은 표정입니다. 즉, 인간의 표정 기반 감정표현은 문화적인 학습 결과가 아니라 진화 과정에서 축적되어 온 것이며, 자란 환경에 관계없이 일률적인 셈입니다.
그런 표정과 감정의 관계를 분석하는 시도를 동물에게도 적용한 것이 멜버른 대학의 연구팀입니다. 그 결과로 탄생한 것이 'Happy Pets' 이며, 기술적인 관점에서 볼 때 두 가지 중요한 단계가 있어, 첫 번째가 '얼굴 인식으로 어떤 동물의 감정을 읽을 것인가?'라는 것. 이는 인간이 기르는 '애완동물'을 대상으로 표정에서 감정을 읽는 것이 효과가 좋을 것이라고 판단했습니다. 두 번째는 '감정을 나타내는 주요 특징과 패턴을 식별하는 것'이며, 여기에는 콘볼루션 신경망이 활용되고 있습니다.
신경망은 감독 학습이라는 메커니즘을 사용하여 어떤 출력(라벨)이 어떤 입력(이미지)에 대응하고 있는지를 학습시킵니다. 신경망을 이용한 화상 인식은 사과와 배의 차이를 자녀에게 가르치는 것처럼 알고리즘을 사용하여 입력과 출력으로 변환하는 함수의 가중치와 매개 변수를 조정합니다. 학습 데이터에서 최적의 결과를 얻을 때까지 조정을 계속하여 알고리즘이 사과의 이미지를 제대로 사과로 인식할 수 있도록 조정하는 것입니다.
그리고 콘볼루션 신경망은 이미지 인식에 최적화된 것으로, 보통의 신경망처럼 기능하면서 '콘볼루션'이라는 기술을 사용하여 이미지에서 특징을 추출하여 식별할 수 있게 됩니다.
Happy Pets는 그 콘볼루션 신경망을 사용하고 있으며, 온라인 데이터 세트를 사용하여 신경망이 애완동물의 품종을 인식할 수 있도록 학습합니다.(학습 이전 단계에서는 치와와와 머핀도 구별할 수 없다고 합니다.)
또한 Happy Pets는 애완동물의 감정을 읽는데 신경망의 매개 변수에 많은 조정을 더하고 있습니다. 구체적으로, Happy Pets에서는 애완동물의 행복 · 분노 · 중립 · 슬픔 · 공포의 5가지 감정 중 가장 가능성이 높은 것을 나타낼 수 있도록 조정되어 있다고 합니다.
또한 Happy Pets는 수천의 이미지에서 감정과 특정 표정을 연결하는 학습이 이루어지고, 이를 바탕으로 애완동물의 감정을 감지합니다.
멜버른 대학 연구팀은 Happy Pets에 대해 "매우 뛰어난 편이며, 이 응용 프로그램으로 광범위한 테스트가 가능하다고 자부하고 있습니다. 그러나 Happy Pets가 정확한지를 판단하는 것은 당신 자신입니다"라며, 실제로 사용해보고 그 정확성을 평가해 달라고 했습니다.
현재는 Happy Pets가 감정을 읽을 수 있는 애완동물의 종류는 한정되어 있습니다. 따라서 다른 품종으로 분류되어 그 정확도가 낮아질 수 있습니다. 또한, 고양이는 개보다 감정이 읽기 어려운 것으로 밝혀지고 있어, 향후에는 얼굴뿐 아니라 몸도 포함하여 애완동물의 감정을 분석하여 그 정확도를 높여나갈 예정이라고 합니다.
연구팀은 "전체적으로 애완동물의 감정을 식별하는 것은 어렵지만, 인간의 감정을 파악하는 것은 비교적 쉽습니다. 따라서 인간의 감정을 애완동물의 감정과 연관지을 수 있을지, 그리고 일반적인 특징을 가지고 있는지 여부는 앞으로 더 흥미로운 연구 분야가 될 가능성이 있습니다"라고 말하고 있습니다.
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