KR20190096307A

KR20190096307A - 음성 인식 서비스를 제공하는 인공 지능 장치 및 그의 동작 방법

Info

Publication number: KR20190096307A
Application number: KR1020190091973A
Authority: KR
Inventors: 신원호; 맹지찬
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2019-08-19
Also published as: US20190392819A1; US11495214B2

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 인식 서비스를 제공하는 인공 지능 장치는 음성 명령어를 수신하는 마이크로폰과 음성 인식의 오류 원인을 추론하는 오류 분석 모델을 저장하는 메모리와 출력부 및 상기 음성 명령어 및 음성 인식 주변 정보에 기초하여, 상기 음성 명령어의 음성 인식이 실패했는지를 판단하고, 상기 음성 인식이 실패한 경우, 상기 오류 분석 모델을 이용하여, 상기 음성 인식 주변 정보로부터, 상기 오류 원인을 획득하고, 획득된 오류 원인을 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

음성 인식 서비스를 제공하는 인공 지능 장치 및 그의 동작 방법{ARTIFICIAL INTELLIGENCE DEVICE PROVIDING VOICE RECOGNITION SERVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 음성 인식 서비스를 제공할 수 있는 인공 지능 장치에 관한 것이다.

최근 들어 영상이나 소리를 입력 받아 제어를 수행하는 기기들이 늘어나고 있다. 자율 주행 기기는 입력 받은 데이터를 인식 및 분석하여 상황에 적합한 움직임을 제어한다. 스마트폰이나 보안 기기들에서는 영상, 소리 등을 입력 받아 등록된 사용자인지 여부를 판단한다. 음성 인식 기능을 가진 기기들은 음성을 인식 및 분석하여 음성의 의도에 적합한 제어를 수행한다.

하지만, 현재의 음성을 입력 받아 제어를 수행하는 기기들은 입력 데이터의 인식이 정확하게 잘 이루어졌는지 판단하지 못하며, 인식에 실패한 경우에 단순히 인식에 실패하였다는 피드백(예컨대, "다시 입력 해주세요.")만을 제공하거나, 아무런 응답을 제공하지 않는다.

기기가, 음성 인식이 실패하여, 단순히 인식이 실패하였다는 피드백 또는 아무런 응답을 출력하는 경우, 사용자는 음성 인식 서비스를 이용하는데, 답답함을 느껴, 큰 불편을 초래할 수 있다.

본 발명은 음성 인식의 오류 원인을 파악하고, 파악된 오류 원인에 대한 대책을 가이드할 수 있는 인공 지능 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 음성 인식 시, 주변 정보를 수집하여, 음성 인식의 실패 원인을 정확하게 파악할 수 있는 인공 지능 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 인공 지능 장치는 음성 명령어 및 음성 인식 주변 정보에 기초하여, 상기 음성 명령어의 음성 인식이 실패한 경우, 상기 음성 인식 주변 정보로부터, 상기 오류 원인을 획득하고, 획득된 오류 원인을 출력할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 인공 지능 장치는 딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 통해 학습된 오류 분석 모델을 통해, 음성 인식 주변 정보로부터, 음성 인식이 실패된 오류 원인을 결정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자는 음성 인식의 원인을 파악하고, 그에 따른 조치를 수행할 수 있어, 오류가 난 경우라도, 음성 인식 서비스를 빠르게 다시 제공받을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 음성 인식 오류 상황을 정확히 파악하여, 사용자로 하여금 음성 인식 기능의 효과적인 사용을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 서버를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 AI 장치를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 인식 오류 원인을 가이드 하는 인공 지능 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오류 분석 모델의 학습을 위한 트레이닝 데이터 세트를 설명하는 도면이고, 도 7은 인공 신경망 기반의 오류 분석 모델을 이용하여, 음성 인식 오류 원인을 획득하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 음성 인식의 오류 원인과 그에 상응하는 가이드 음성을 대응시킨 음성 가이드 테이블을 설명하는 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따라, 음성 인식 오류 원인을 제공하고, 오류 원인을 제거하도록 유도하는 가이드 음성을 출력하는 예를 설명하는 도면이다.

<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>

인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.

인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.

인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.

모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.

인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.

머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.

지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.

인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.

<로봇(Robot)>

로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.

로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.

로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.

<자율 주행(Self-Driving)>

자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.

예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.

차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.

<확장 현실(XR: eXtended Reality)>

확장 현실은 가상 현실(VR: Virtual Reality), 증강 현실(AR: Augmented Reality), 혼합 현실(MR: Mixed Reality)을 총칭한다. VR 기술은 현실 세계의 객체나 배경 등을 CG 영상으로만 제공하고, AR 기술은 실제 사물 영상 위에 가상으로 만들어진 CG 영상을 함께 제공하며, MR 기술은 현실 세계에 가상 객체들을 섞고 결합시켜서 제공하는 컴퓨터 그래픽 기술이다.

MR 기술은 현실 객체와 가상 객체를 함께 보여준다는 점에서 AR 기술과 유사하다. 그러나, AR 기술에서는 가상 객체가 현실 객체를 보완하는 형태로 사용되는 반면, MR 기술에서는 가상 객체와 현실 객체가 동등한 성격으로 사용된다는 점에서 차이점이 있다.

XR 기술은 HMD(Head-Mount Display), HUD(Head-Up Display), 휴대폰, 태블릿 PC, 랩탑, 데스크탑, TV, 디지털 사이니지 등에 적용될 수 있고, XR 기술이 적용된 장치를 XR 장치(XR Device)라 칭할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 장치(100)를 나타낸다.

AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, 단말기(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.

통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(200) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.

이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.

입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.

이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.

입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.

러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.

센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.

이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.

이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.

메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.

프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.

이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.

프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.

이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.

프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.

프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 서버(200)를 나타낸다.

도 2를 참조하면, AI 서버(200)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(200)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.

AI 서버(200)는 통신부(210), 메모리(230), 러닝 프로세서(240) 및 프로세서(260) 등을 포함할 수 있다.

통신부(210)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.

메모리(230)는 모델 저장부(231)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(231)는 러닝 프로세서(240)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 231a)을 저장할 수 있다.

러닝 프로세서(240)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(231a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(200)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.

학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(230)에 저장될 수 있다.

프로세서(260)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템(1)을 나타낸다.

도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(200), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.

클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.

즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.

AI 서버(200)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.

AI 서버(200)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.

이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.

이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.

또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.

이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.

<AI+로봇>

로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.

로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.

여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.

로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.

맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.

또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.

<AI+자율주행>

자율 주행 차량(100b)은 AI 기술이 적용되어, 이동형 로봇, 차량, 무인 비행체 등으로 구현될 수 있다.

자율 주행 차량(100b)은 자율 주행 기능을 제어하기 위한 자율 주행 제어 모듈을 포함할 수 있고, 자율 주행 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다. 자율 주행 제어 모듈은 자율 주행 차량(100b)의 구성으로써 내부에 포함될 수도 있지만, 자율 주행 차량(100b)의 외부에 별도의 하드웨어로 구성되어 연결될 수도 있다.

자율 주행 차량(100b)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 자율 주행 차량(100b)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.

여기서, 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 로봇(100a)과 마찬가지로, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.

특히, 자율 주행 차량(100b)은 시야가 가려지는 영역이나 일정 거리 이상의 영역에 대한 환경이나 객체는 외부 장치들로부터 센서 정보를 수신하여 인식하거나, 외부 장치들로부터 직접 인식된 정보를 수신할 수 있다.

자율 주행 차량(100b)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 자율 주행 차량(100b)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 주행 동선을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 자율 주행 차량(100b)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이때, 자율 주행 차량(100b)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

자율 주행 차량(100b)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 자율 주행 차량(100b)을 주행시킬 수 있다.

맵 데이터에는 자율 주행 차량(100b)이 주행하는 공간(예컨대, 도로)에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 가로등, 바위, 건물 등의 고정 객체들과 차량, 보행자 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.

또한, 자율 주행 차량(100b)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 자율 주행 차량(100b)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.

<AI+XR>

XR 장치(100c)는 AI 기술이 적용되어, HMD(Head-Mount Display), 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 휴대폰, 스마트 폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지, 차량, 고정형 로봇이나 이동형 로봇 등으로 구현될 수 있다.

XR 장치(100c)는 다양한 센서들을 통해 또는 외부 장치로부터 획득한 3차원 포인트 클라우드 데이터 또는 이미지 데이터를 분석하여 3차원 포인트들에 대한 위치 데이터 및 속성 데이터를 생성함으로써 주변 공간 또는 현실 객체에 대한 정보를 획득하고, 출력할 XR 객체를 렌더링하여 출력할 수 있다. 예컨대, XR 장치(100c)는 인식된 물체에 대한 추가 정보를 포함하는 XR 객체를 해당 인식된 물체에 대응시켜 출력할 수 있다.

XR 장치(100c)는 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, XR 장치(100c)는 학습 모델을 이용하여 3차원 포인트 클라우드 데이터 또는 이미지 데이터에서 현실 객체를 인식할 수 있고, 인식한 현실 객체에 상응하는 정보를 제공할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 XR 장치(100c)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이때, XR 장치(100c)는 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

<AI+로봇+자율주행>

로봇(100a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(100a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a) 등을 의미할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.

자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(100b)의 내부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(100b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(100b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(100b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(100b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(100a)이 제어하는 자율 주행 차량(100b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)의 외부에서 자율 주행 차량(100b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(100b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.

<AI+로봇+XR>

로봇(100a)은 AI 기술 및 XR 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇, 드론 등으로 구현될 수 있다.

XR 기술이 적용된 로봇(100a)은 XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 로봇을 의미할 수 있다. 이 경우, 로봇(100a)은 XR 장치(100c)와 구분되며 서로 연동될 수 있다.

XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 로봇(100a)은 카메라를 포함하는 센서들로부터 센서 정보를 획득하면, 로봇(100a) 또는 XR 장치(100c)는 센서 정보에 기초한 XR 영상을 생성하고, XR 장치(100c)는 생성된 XR 영상을 출력할 수 있다. 그리고, 이러한 로봇(100a)은 XR 장치(100c)를 통해 입력되는 제어 신호 또는 사용자의 상호작용에 기초하여 동작할 수 있다.

예컨대, 사용자는 XR 장치(100c) 등의 외부 장치를 통해 원격으로 연동된 로봇(100a)의 시점에 상응하는 XR 영상을 확인할 수 있고, 상호작용을 통하여 로봇(100a)의 자율 주행 경로를 조정하거나, 동작 또는 주행을 제어하거나, 주변 객체의 정보를 확인할 수 있다.

<AI+자율주행+XR>

자율 주행 차량(100b)은 AI 기술 및 XR 기술이 적용되어, 이동형 로봇, 차량, 무인 비행체 등으로 구현될 수 있다.

XR 기술이 적용된 자율 주행 차량(100b)은 XR 영상을 제공하는 수단을 구비한 자율 주행 차량이나, XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 자율 주행 차량 등을 의미할 수 있다. 특히, XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 자율 주행 차량(100b)은 XR 장치(100c)와 구분되며 서로 연동될 수 있다.

XR 영상을 제공하는 수단을 구비한 자율 주행 차량(100b)은 카메라를 포함하는 센서들로부터 센서 정보를 획득하고, 획득한 센서 정보에 기초하여 생성된 XR 영상을 출력할 수 있다. 예컨대, 자율 주행 차량(100b)은 HUD를 구비하여 XR 영상을 출력함으로써, 탑승자에게 현실 객체 또는 화면 속의 객체에 대응되는 XR 객체를 제공할 수 있다.

이때, XR 객체가 HUD에 출력되는 경우에는 XR 객체의 적어도 일부가 탑승자의 시선이 향하는 실제 객체에 오버랩되도록 출력될 수 있다. 반면, XR 객체가 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비되는 디스플레이에 출력되는 경우에는 XR 객체의 적어도 일부가 화면 속의 객체에 오버랩되도록 출력될 수 있다. 예컨대, 자율 주행 차량(100b)은 차로, 타 차량, 신호등, 교통 표지판, 이륜차, 보행자, 건물 등과 같은 객체와 대응되는 XR 객체들을 출력할 수 있다.

XR 영상 내에서의 제어/상호작용의 대상이 되는 자율 주행 차량(100b)은 카메라를 포함하는 센서들로부터 센서 정보를 획득하면, 자율 주행 차량(100b) 또는 XR 장치(100c)는 센서 정보에 기초한 XR 영상을 생성하고, XR 장치(100c)는 생성된 XR 영상을 출력할 수 있다. 그리고, 이러한 자율 주행 차량(100b)은 XR 장치(100c) 등의 외부 장치를 통해 입력되는 제어 신호 또는 사용자의 상호작용에 기초하여 동작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 장치(100)를 나타낸다.

도 1과 중복되는 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라(Camera, 121), 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰(Microphone, 122), 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부(User Input Unit, 123)를 포함할 수 있다.

입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어 명령으로 처리될 수 있다.

입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, AI 장치(100)는 하나 또는 복수의 카메라(121)들을 구비할 수 있다.

카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(Display Unit, 151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다.

마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 AI 장치(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 적용될 수 있다.

사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 프로세서(180)는 입력된 정보에 대응되도록 AI 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다.

사용자 입력부(123)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예컨대, 단말기(100)의 전/후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다.

출력부(150)는 디스플레이부(Display Unit, 151), 음향 출력부(Sound Output Unit, 152), 햅틱 모듈(Haptic Module, 153), 광 출력부(Optical Output Unit, 154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

디스플레이부(151)는 AI 장치(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예컨대, 디스플레이부(151)는 AI 장치(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, AI 장치(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다.

음향 출력부(152)는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(haptic module)(153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다.

광출력부(154)는 AI 장치(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. AI 장치(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 인식 오류 원인을 가이드 하는 인공 지능 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.

프로세서(180)는 사용자가 발화한 음성 명령어 및 음성 인식 주변 정보를 획득한다(S501).

일 실시 예에서, 음성 인식 주변 정보는 인공 지능 장치(100)가 음성 인식 서비스를 제공할 시, 수집하는 정보일 수 있다.

음성 인식 주변 정보는 주변 소음의 크기, 인공 지능 장치(100)와 사용자 간 거리, 네트워크 환경, 신호 대 잡음비(Signal To Ratio, SNR) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

네트워크 환경은 인공 지능 장치(100)와 AI 서버(200) 간의 네트워크 상태를 나타내는 정보일 수 있다. 네트워크 환경은 인공 지능 장치(100)와 AI 서버(200) 간의 네트워크 연결 여부, 응답 시간 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

프로세서(180)는 음성 명령어를 AI 서버(200)에 전송한 후, 일정 시간 내에, 음성 명령어의 의도 분석 결과를 수신하지 못한 경우, AI 서버(200)와 네트워크 연결이 이루어지지 않은 것으로 판단할 수 있다.

프로세서(180)는 음성 명령어를 AI 서버(200)에 전송한 제1 시점으로부터, 음성 명령어의 의도 분석 결과를 수신한 제2 시점 간의 차이를 응답 시간으로 획득할 수 있다.

일반적으로, 인공 지능 장치(100)는 사용자의 음성 명령어를 수신하고, 수신된 음성 명령어의 의도를 파악하기 위해, 음성 명령어를 AI 서버(200)에 전송할 수 있다.

인공 지능 장치(100)는 AI 서버(200)로부터, 음성 명령어의 의도 분석 결과를 수신할 수 있다. 즉, 음성 인식 서비스를 제공 시, 인공 지능 장치(100)와 AI 서버(200) 간의 네트워크 환경이 원만하지 않은 경우, 음성 인식이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.

인공 지능 장치(100)가 음성 명령어를 수신할 시, 음성 인식 주변 정보를 함께 수집하는 이유는, 음성 인식의 오류 원인을 파악하기 위함이다. 이에 대해서는 후술한다.

프로세서(180)는 마이크로폰(122)을 통해 음성 명령어 및, 주변 소음을 수신할 수 있다.

프로세서(180)는 음성 명령어에 대한 음성 신호와 주변 소음에 대한 노이즈 신호를 분류하여, 주변 소음의 크기를 획득할 수 있다.

프로세서(180)는 주변 소음의 크기와 음성 신호의 크기를 측정하고, 측정된 크기들에 기반하여, SNR을 측정할 수 있다. 구체적으로, SNR은 노이즈 신호의 전력 대비, 음성 신호의 전력의 비율을 의미할 수 있다.

프로세서(180)는 깊이 센서(미도시)를 통해, 인공 지능 장치(100)와 사용자 간 거리를 측정할 수 있다. 깊이 센서는 적외선 신호를 사용자 측으로 송신할 수 있고, 사용자로부터 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다.

프로세서(180)는 적외선 신호를 송신한 시점과 반사 신호를 수신한 시점 간의 차이 및 적외선 신호의 속도를 이용하여, 사용자와 인공 지능 장치(100) 간 거리를 측정할 수 있다.

프로세서(180)는 음성 명령어의 음성 인식이 실패하였는지를 판단한다(S503).

프로세서(180)는 음성 명령어에 대한 음성 신호를 텍스트로 변환할 수 있다.

프로세서(180)는 음성 인식 모델을 이용하여, 음성 신호를 텍스트로 변환할 수 있다.

또 다른 예로, 프로세서(180)는 통신부(110)를 통해 음성 명령어에 대한 음성 신호를 AI 서버(200)에 전송할 수 있다. 이 경우, AI 서버(200)는 음성 인식 모델을 통해, 음성 신호를 텍스트로 변환할 수 있다.

음성 신호 또는 음성 명령어를 인식하는 것은 음성 신호를 텍스트로 변환하는 것을 나타낼 수 있다.

음성 인식 모델은 STT(Speech-To-Text) 엔진을 의미할 수 있다. 메모리(170)는 음성 인식 모델을 저장하고 있을 수 있다.

일 실시 예에서, 음성 명령어의 음성 인식이 실패했다는 것은 프로세서(180)가 음성 명령어에 대한 음성 신호를 텍스트로 변환하지 못했다는 것을 나타낼 수 있다.

또 다른 예에서, 음성 명령어의 음성 인식이 실패했다는 것은, AI 서버(200)가 인공 지능 장치(100)로부터 수신된 음성 신호를 텍스트로 변환하지 못하였다는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우, 인공 지능 장치(100)는 AI 서버(200)로부터, 음성 신호를 텍스트로 변환하지 못했음을 나타내는 메시지를 전송할 수 있다.

인공 지능 장치(100)는 수신된 메시지를 통해, 음성 인식이 실패한 것으로 판단할 수 있다.

또 다른 예로, 프로세서(180)는 음성 명령어의 음성 신호를 텍스트로 변환했다 하더라도, 텍스트의 의도를 획득하지 못한 경우, 음성 인식이 실패한 것으로 판단할 수 있다. 음성 신호가 텍스트로 변환되었다 하더라도, 변환된 텍스트의 의도를 파악하지 못한다면, 제대로된 음성 인식 서비스를 제공할 수 없기 때문이다.

프로세서(180)는 음성 명령어에 대한 음성 인식이 실패한 것으로 판단한 경우, 오류 분석 모델을 이용하여, 음성 인식 주변 정보로부터 음성 인식 오류 원인을 획득한다(S505).

일 실시 예에서, 오류 분석 모델은 음성 인식의 오류 원인을 분석하기 위한 모델일 수 있다.

구체적으로, 오류 분석 모델은 음성 인식 주변 정보로부터, 사용자가 발화한 음성 명령어의 인식 실패 원인을 파악하는 모델일 수 있다.

오류 분석 모델은 딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여, 학습된 인공 신경망 기반의 모델일 수 있다.

오류 분석 모델은 지도 학습을 통해 학습될 수 있다.

인공 지능 장치(100)의 러닝 프로세서(130)를 통해 트레이닝 데이터 세트를 이용하여, 오류 분석 모델을 학습시킬 수 있다.

오류 분석 모델은 AI 서버(200)로부터 수신되어, 인공 지능 장치(100)의 메모리(170)에 저장될 수 있다.

이하에서는, 오류 분석 모델 및 오류 분석 모델을 통해, 음성 인식 오류 원인을 파악하는 과정을 상세히 설명한다.

먼저, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오류 분석 모델의 학습을 위한 트레이닝 데이터 세트를 설명하는 도면이고, 도 7은 인공 신경망 기반의 오류 분석 모델을 이용하여, 음성 인식 오류 원인을 획득하는 과정을 설명하는 도면이다.

먼저, 도 6을 설명한다.

도 6을 참조하면, 음성 인식 실패의 원인을 파악하는 오류 분석 모델의 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트들을 포함하는 테이블(600)이 도시되어 있다.

각 트레이닝 데이터 세트는 음성 인식 주변 정보에 레이블된 레이블링 정보를 포함할 수 있다.

음성 인식 주변 정보는 인공 지능 장치(100)와 사용자 간 거리, 네트워크 환경, SNR을 포함할 수 있다.

레이블링 정보는 음성 인식의 실패 여부 및 음성 인식의 오류 원인을 포함할 수 있다.

음성 인식의 실패 여부는 0 또는 1로 인코딩될 수 있다.

음성 인식의 오류 원인은 확률 값으로 표현될 수 있다.

제1 트레이닝 데이터 세트(610)는 사용자와 인공 지능 장치(100) 간의 거리가 1m이고, 네트워크 환경은 정상이며, SNR은 1인 음성 인식 주변 정보 및 실패, 주변 소음(또는 주변 소음이 원인이라는 확률 값)이라는 레이블링 정보를 포함할 수 있다.

제2 트레이닝 데이터 세트(630)는 사용자와 인공 지능 장치(100) 간의 거리가 1m이고, 네트워크 환경은 비 정상이며, SNR은 10인 음성 인식 주변 정보 및 실패, 네트워크 환경(또는 네트워크 환경이 원인이라는 확률 값)이라는 레이블링 정보를 포함할 수 있다.

오류 분석 모델은 도 6에 도시된 트레이닝 데이터 세트들을 이용하여, 지도 학습될 수 있다.

오류 분석 모델의 학습이 완료되면, 모델의 파라미터들이 최적화 될 수 있다.

다음으로, 도 7을 설명한다.

도 7을 참조하면, 인공 신경망으로 구성된 오류 분석 모델(700)의 학습 과정이 도시되어 있다. 오류 분석 모델(700)은 음성 인식 주변 정보로부터, 음성 인식 실패 여부 및 음성 인식 실패 원인을 정확하게 추론하는 것을 목표로 학습될 수 있다.

학습용 음성 인식 주변 정보에서, 입력 특징 벡터가 추출될 수 있다. 추출된 입력 특징 벡터는 오류 분석 모델(700)에 입력될 수 있다. 오류 분석 모델(700)은 음성 인식 실패 여부 및 오류 원인에 대한 결과를 대상 특징 벡터로서 출력할 수 있다.

오류 분석 모델(700)은 출력된 대상 특징 벡터와 레이블된 레이블 정보와의 차이에 상응하는 손실 함수를 최소화하도록 모델 파라미터들을 결정할 수 있다.

한편, 오류 분석 모델(700)은 음성 인식 주변 정로부터, 2개 이상의 오류 원인을 출력할 수도 있다.

즉, 오류 분석 모델(700)은 복수의 오류 원인들 중 확률 값이 가장 큰 2개의 오류 원인을 출력할 수도 있다.

다시, 도 4를 설명한다.

프로세서(180)는 획득된 음성 인식의 오류 원인 및 음성 인식의 오류 원인과 관련된 가이드 음성을 출력부(150)를 통해 출력한다(S507).

프로세서(180)는 오류 원인만을 출력부(150)를 통해 출력할 수 있다.

프로세서(180)는 오류 원인 및 가이드 음성을 함께 출력부(150)를 통해 출력할 수도 있다.

메모리(170)는 음성 인식의 오류 원인 및 오류 원인에 상응하는 가이드 음성을 대응시켜, 저장하고 있을 수 있다.

즉, 프로세서(180)는 오류 분석 모델을 통해 음성 인식의 오류 원인을 획득한 경우, 획득된 오류 원인에 상응하는 가이드 음성을 메모리(170)로부터 추출할 수 있다.

프로세서(180)는 추출된 가이드 음성을 디스플레이부(151) 또는 음향 출력부(152)를 통해 출력할 수 있다.

이에 대해서는, 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 음성 인식의 오류 원인과 그에 상응하는 가이드 음성을 대응시킨 음성 가이드 테이블을 설명하는 도면이다.

도 8을 참조하면, 음성 가이드 테이블이 도시되어 있다. 음성 가이드 테이블은 메모리(170)에 저장되어 있는 테이블일 수 있다.

음성 가이드 테이블은 AI 서버(200)로부터 수신되어, 메모리(170)에 저장된 테이블일 수 있다.

음성 가이드 테이블은 음성 인식의 오류 원인 및 이에 상응하는 가이드 음성 간의 대응 관계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 음성 인식의 실패 원인이 주변 소음 때문인 경우, 가이드 음성은 <주변 소음이 너무 시끄럽습니다, 다시 한번 발화해 주세요>라는 멘트를 포함할 수 있다.

음성 인식의 실패 원인이 네트워크 환경 때문인 경우, 가이드 음성은 <네트워크 연결 상태를 확인해 주세요> 라는 멘트를 포함할 수 있다.

음성 인식의 실패 원인이 인공 지능 장치(100)와 사용자 간의 거리 때문인 경우, 가이드 음성은 <사용자와 기기 간 거리가 너무 멉니다. 가까이에서, 다시 발화해 주세요> 라는 멘트를 포함할 수 있다.

프로세서(180)는 오류 분석 모델(700)을 통해, 음성 인식의 오류 원인이 획득된 경우, 메모리(170)에 저장된 음성 가이드 테이블을 이용하여, 오류 원인에 매칭되는 가이드 음성을 추출할 수 있다.

프로세서(180)는 추출된 가이드 음성을 음향 출력부(152)를 통해 오디오로 출력할 수 있다.

프로세서(180)는 디스플레이부(151)를 통해, 가이드 음성에 상응하는 텍스트를 표시할 수도 있다.

프로세서(180)는 가이드 음성을 음향 출력부(152)를 통해 오디오로 출력함과 동시에, 가이드 음성에 상응하는 텍스트를 디스플레이부(151) 상에 표시할 수 있다.

다시, 도 5를 설명한다.

한편, 프로세서(180)는 음성 인식이 성공한 것으로 판단한 경우, 음성 명령어에 상응하는 동작을 수행한다(S509).

프로세서(180)는 음성 명령어의 음성 신호를 텍스트로 변환한 경우, 음성 인식이 성공한 것으로 판단할 수 있다.

프로세서(180)는 변환된 텍스트의 의도를 획득한 경우, 음성 인식이 성공한 것으로 판단할 수 있다.

프로세서(180)는 음성 명령어에 상응하는 텍스트의 의도를 AI 서버(200)로부터 수신한 경우, 음성 인식이 성공한 것으로 판단할 수 있다.

프로세서(180)는 획득된 텍스트의 의도에 상응하는 동작을 수행하도록, 인공 지능 장치(100)의 동작를 제어할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따라, 음성 인식 오류 원인을 제공하고, 오류 원인을 제거하도록 유도하는 가이드 음성을 출력하는 예를 설명하는 도면이다.

도 9 내지 도 11에서, 사용자는 <오늘 날씨 어때?>라는 음성 명령어를 발화했음을 가정하여 설명한다. 또한, 도 9 내지 도 11에서, 인공 지능 장치(100)는 음성 인식 서비스를 제공할 수 있는 로봇임을 가정한다.

먼저, 도 9를 설명한다. 인공 지능 장치(100)는 사용자가 발화한 음성 명령어를 수신하고, 음성 인식이 실패한 경우, 오류 분석 모델을 이용하여, 음성 인식의 오류 원인을 주변 소음으로 결정할 수 있다.

인공 지능 장치(100)는 음성 인식의 오류 원인 및 다음 발화를 가이드 하는 가이드 음성을 출력할 수 있다.

사용자는 주변 소음이 음성 인식 실패의 원인으로 인식하여, 조용한 곳으로 이동하거나, 재 발화를 수행할 수 있다.

다음으로, 도 10을 설명한다. 인공 지능 장치(100)는 사용자가 발화한 음성 명령어를 수신하고, 음성 인식이 실패한 경우, 오류 분석 모델을 이용하여, 음성 인식의 오류 원인을 네트워크 환경으로 결정할 수 있다.

사용자는 네트워크 환경을 음성 인식의 실패 원인으로 인식하여, 인공 지능 장치(100)의 네트워크 상태를 파악할 수 있다.

다음으로, 도 11을 설명한다. 인공 지능 장치(100)는 사용자가 발화한 음성 명령어를 수신하고, 음성 인식이 실패한 경우, 오류 분석 모델을 이용하여, 음성 인식의 오류 원인을 인공 지능 장치(100)와 사용자 간 거리로 결정할 수 있다.

사용자는 자신이 인공 지능 장치(100)와 너무 멀리 떨어져 있음을 인식하고, 인공 지능 장치(100)에 가까이 다가가, 재 발화를 수행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 인공 지능 장치(100)는 음성 인식이 실패한 경우, 음성 인식의 오류 원인을 제공하여, 왜 오류가 났는지를 사용자에게 알려줄 수 있다. 또한, 사용자는 음성 인식의 오류를 수정하기 위한 액션을 가이드 받을 수 있다.

이에 따라, 사용자는, 음성 인식의 오류 원인을 즉각적으로 파악할 수 있고, 오류 원인을 해결하기 위한 액션에 따라 보다, 효율적인 음성 인식 서비스를 제공받을 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 인공 지능 기기의 프로세서(180)를 포함할 수도 있다.

Claims

음성 인식 서비스를 제공하는 인공 지능 장치에 있어서,
음성 명령어를 수신하는 마이크로폰;
음성 인식의 오류 원인을 추론하는 오류 분석 모델을 저장하는 메모리;
출력부; 및
상기 음성 명령어 및 음성 인식 주변 정보에 기초하여, 상기 음성 명령어의 음성 인식이 실패했는지를 판단하고, 상기 음성 인식이 실패한 경우, 상기 오류 분석 모델을 이용하여, 상기 음성 인식 주변 정보로부터, 상기 오류 원인을 획득하고, 획득된 오류 원인을 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함하는
인공 지능 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 오류 원인 및 상기 오류 원인을 제거하도록 유도하는 가이드 음성을 상기 출력부를 통해 출력하는
인공 지능 장치.
제1항에 있어서,
상기 음성 인식 주변 정보는
노이즈 신호의 전력 대비, 상기 음성 명령어의 음성 신호의 전력의 비율을 나타내는 신호 대 잡음비, 네트워크 연결 상태 및 응답 시간 중 하나 이상을 포함하는 네트워크 환경, 상기 인공 지능 장치와 사용자 간 거리를 포함하는
인공 지능 장치.
제3항에 있어서,
상기 오류 분석 모델은
딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘에 의해 학습된 인공 신경망 기반의 모델인
인공 지능 장치.
제4항에 있어서,
상기 오류 분석 모델은 지도 학습을 통해 학습되고,
상기 오류 분석 모델의 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트는 상기 음성 인식 주변 정보 및 이에 레이블된 실패 여부 및 오류 원인을 포함하는
인공 지능 장치.
제3항에 있어서,
상기 메모리는
복수의 오류 원인들 및 상기 복수의 오류 원인들 각각에 상응하는 복수의 가이드 음성들을 포함하는 음성 가이드 테이블을 저장하고,
상기 프로세서는
상기 음성 가이드 테이블로부터, 상기 획득된 오류 원인에 상응하는 상기 가이드 음성을 추출하고, 추출된 가이드 음성을 상기 오류 원인과 함께 상기 출력부를 통해 출력하는
인공 지능 장치.
제1항에 있어서,
인공 지능 서버와 통신을 수행하는 통신부를 더 포함하고,
상기 프로세서는 상기 인공 지능 서버로부터, 상기 오류 분석 모델을 수신하여, 상기 메모리에 저장하는
인공 지능 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 음성 명령어의 음성 신호를 텍스트로 변환하지 못한 경우, 상기 음성 인식이 실패한 것으로 판단하는
인공 지능 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세스는
상기 음성 명령어의 음성 신호를 텍스트로 변환하고, 변환된 텍스트의 의도를 파악하지 못한 경우, 상기 음성 인식이 실패한 것으로 판단하는
인공 지능 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 음성 명령어의 음성 인식이 성공한 경우, 상기 음성 명령어의 의도를 획득하고, 획득된 의도에 상응하는 동작을 수행하는
인공 지능 장치.
음성 인식 서비스를 제공하는 인공 지능 장치의 동작 방법에 있어서,
음성 명령어 및 음성 인식 주변 정보를 획득하는 단계;
상기 음성 명령어의 음성 인식이 실패했는지를 판단하는 단계;
상기 음성 인식이 실패한 경우, 음성 인식의 오류 원인을 추론하는 오류 분석 모델을 이용하여, 상기 음성 인식 주변 정보로부터, 상기 오류 원인을 획득하는 단계; 및
획득된 오류 원인을 상기 출력부를 통해 출력하는 단계를 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 출력하는 단계는
상기 오류 원인 및 상기 오류 원인을 제거하도록 유도하는 가이드 음성을 상기 출력부를 통해 출력하는 단계를 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 음성 인식 주변 정보는
노이즈 신호의 전력 대비, 상기 음성 명령어의 음성 신호의 전력의 비율을 나타내는 신호 대 잡음비, 네트워크 연결 상태 및 응답 시간 중 하나 이상을 포함하는 네트워크 환경, 상기 인공 지능 장치와 사용자 간 거리를 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제13항에 있어서,
상기 오류 분석 모델은
딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘에 의해 학습된 인공 신경망 기반의 모델인
인공 지능 장치의 동작 방법.
제14항에 있어서,
상기 오류 분석 모델은 지도 학습을 통해 학습되고,
상기 오류 분석 모델의 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트는 상기 음성 인식 주변 정보 및 이에 레이블된 실패 여부 및 오류 원인을 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제13항에 있어서,
복수의 오류 원인들 및 상기 복수의 오류 원인들 각각에 상응하는 복수의 가이드 음성들을 포함하는 음성 가이드 테이블을 저장하는 단계를 더 포함하고,
상기 출력하는 단계는
상기 음성 가이드 테이블로부터, 상기 획득된 오류 원인에 상응하는 상기 가이드 음성을 추출하고, 추출된 가이드 음성을 상기 오류 원인과 함께 상기 출력부를 통해 출력하는 단계를 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
인공 지능 서버로부터, 상기 오류 분석 모델을 수신하여, 상기 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 판단하는 단계는
상기 음성 명령어의 음성 신호를 텍스트로 변환하지 못한 경우, 상기 음성 인식이 실패한 것으로 판단하는 단계를 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 판단하는 단계는
상기 음성 명령어의 음성 신호를 텍스트로 변환하고, 변환된 텍스트의 의도를 파악하지 못한 경우, 상기 음성 인식이 실패한 것으로 판단하는 단계를 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 음성 명령어의 음성 인식이 성공한 경우, 상기 음성 명령어의 의도를 획득하고, 획득된 의도에 상응하는 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는
인공 지능 장치의 동작 방법.