KR20190100112A - 인공 지능을 이용하여, 아이템의 정보를 제공하는 냉장고 및 그의 동작 방법 - Google Patents

인공 지능을 이용하여, 아이템의 정보를 제공하는 냉장고 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 인공 지능을 이용하여, 아이템 가이드 서비스를 제공하는 냉장고는 출력부와 사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보를 획득하는 센싱부와 상기 사용자가 사용할 아이템을 결정하는 협업 필터링 모델을 저장하는 메모리 및 획득된 사용자 식별 정보에 기반하여, 상기 사용자를 인식하고, 상기 협업 필터링 모델을 이용하여, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측하고, 예측된 아이템을 식별하는 아이템 식별 정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

인공 지능을 이용하여, 아이템의 정보를 제공하는 냉장고 및 그의 동작 방법{REFRIGERATOR FOR PROVIDING INFORMATION OF ITEM USING ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 인공 지능을 이용하여, 아이템의 정보를 제공하는 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고라 함은 음식물 및 물품을 저장하는 저장 공간이 있어, 냉매를 순환시켜 열 교환을 하는 냉장 싸이클에 의하여 음식물 및 물품을 저온으로 저장하여 장기 보관할 수 있도록 하는 저장고를 말한다.
최근의 냉장고는 음식물 및 물품을 저장하고 보존하는 한정된 기능만을 수행했었던 것과는 달리 여러 가지 부가기능, 즉 입력기능, 디스플레이 기능 및 인터넷 기능 등을 구비하고 있다.
또한, 특정 개인이 특정 공간에서, 특정 아이템만을 사용하는 소형 냉장고도 유행하고 있다.
소형 냉장고의 개인화 추세에 맞추어, 소형 냉장고를 사용하는 특정 개인에 최적화된 아이템 서비스를 제공하는 것이 요구된다.
본 발명은 사용자를 인식하고, 인식된 사용자의 사용에 적합한 아이템을 추천할 수 있는 냉장고의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 사용자를 자동으로 인식하고, 인식된 사용자의 아이템 접근을 용이하게 할 수 있는 냉장고의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인공 지능을 이용하여, 아이템 가이드 서비스를 제공하는 냉장고는 출력부와 사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보를 획득하는 센싱부와 상기 사용자가 사용할 아이템을 결정하는 협업 필터링 모델을 저장하는 메모리 및 획득된 사용자 식별 정보에 기반하여, 상기 사용자를 인식하고, 상기 협업 필터링 모델을 이용하여, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측하고, 예측된 아이템을 식별하는 아이템 식별 정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 인공 지능을 이용하여, 아이템 가이드 서비스를 제공하는 냉장고는 출력부와 사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보를 획득하는 센싱부와 상기 사용자의 상황 데이터에 기반하여, 상기 사용자가 사용할 아이템을 결정하는 사용 패턴 모델을 저장하는 메모리 및 획득된 사용자 식별 정보에 기반하여, 상기 사용자를 인식하고, 상기 사용 패턴 모델을 이용하여, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측하고, 예측된 아이템을 식별하는 아이템 식별 정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자는 자신의 성별, 나이를 고려한 아이템의 제공 가이드를 자동으로 받을 수 있어, 냉장고의 사용함에 편리함을 느낄 수 있다.
또한, 사용자는 추천된 아이템의 위치에 대한 가이드를 제공받아, 용이하게 냉장고에 구비된 아이템의 접근할 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 냉장고의 아이템 정보 제공 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용 패턴 모델의 학습 과정을 설명하는 도면이고, 도 7은 사용 패턴 모델의 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트를 보여준다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉장고의 아이템 정보 제공 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 협업 필터링 모델을 이용하여, 사용자가 사용할 아이템을 예측하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 30대 남자 A의 시간대 별, 아이템 사용 확률을 도시한, 제1 사용 테이블을 설명하는 도면이다.
도 11은 30대 남자들의 시간 대 별 물의 사용 확률을 정리한 제2 사용 테이블을 보여주는 도면이다.
도 12는 협업 필터링 모델을 이용하여, 도 10에 도시된 30대 남자 A에 대한 제1 사용 테이블의 사용 확률들이 채워진 결과를 보여준다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 인식된 사용자가 사용할 아이템을 식별하는 식별 정보 및 부가 정보를 제공하는 예를 설명하는 도면들이다.
<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 관리하여, 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 냉장고의 아이템 정보 제공 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에서, 설명하는 냉장고는 도 4의 구성 요소들을 모두 포함할 수 있다.
냉장고는 도 3의 가전 기기(100e)의 일 예일 수 있다.
도 5를 참조하면, 냉장고의 프로세서(180)는 사용자 식별 정보를 획득한다(S501).
일 실시 예에서, 사용자 식별 정보는 사용자의 생체 정보, 사용자 입력 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
사용자의 생체 정보는 사용자의 지문, 음성, 얼굴, 홍채 중 어느 하나일 수 있다.
프로세서(180)는 센싱부(140)에 구비된 지문 센서를 통해, 사용자의 지문을 획득할 수 있다.
프로세서(180)는 마이크로폰(122)을 통해 사용자가 발화한 음성을 수신할 수 있다.
프로세서(180)는 카메라(121)를 통해 촬영된 영상을 통해, 사용자의 얼굴 또는 홍채를 획득할 수 있다.
냉장고의 프로세서(180)는 획득된 사용자 식별 정보에 기초하여, 사용자를 인식한다(S503).
프로세서(180)는 센싱부(140)에 구비된 지문 센서를 통해, 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 프로세서(180)는 인식된 지문이 메모리(170)에 기 저장된 특정 사용자의 지문과 일치하는 경우, 해당 사용자를 식별할 수 있다.
프로세서(180)는 마이크로폰(122)을 통해 획득된 음성 특징이, 메모리(170)에 저장된 특정 사용자의 음성 특징과 일치하는 경우, 해당 사용자를 인식할 수 있다.
여기서, 음성 특징은 개인마다 갖는 고유의 특징으로, 음성 신호의 주파수 대역, 음색 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(180)는 영상 인식 모델을 이용하여, 카메라(121)를 통해 획득된 영상으로부터, 사용자의 얼굴을 인식할 수 있다. 프로세서(180)는 인식된 사용자의 얼굴과 메모리(170)에 저장된 사용자의 얼굴이 일치하는 경우, 해당 사용자가 인식된 것으로 판단할 수 있다.
영상 인식 모델은 딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 통해 지도 학습된 인공 신경망 기반의 모델일 수 있다. 영상 인식 모델은 영상 데이터로부터, 사용자를 식별하는 모델일 수 있다.
프로세서(180)는 촬영된 사용자의 얼굴 영상으로부터, 홍채 영상을 추출하고, 추출된 홍채 영상이 메모리(170)에 기 저장된 홍채 영상과 일치하는지를 판단할 수 있다.
프로세서(180)는 추출된 홍채 영상이 기 저장된 홍채 영상과 일치하는 경우, 사용자를 인식한 것으로 판단할 수 있다.
냉장고의 프로세서(180)는 사용 패턴 모델에 기반하여, 인식된 사용자 및 현재 시간으로부터, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측한다(S505).
사용 패턴 모델은 사용자 식별 정보 및 현재 시간으로부터, 사용자가 사용할 아이템을 추론하는 인공 신경망 기반의 모델일 수 있다.
사용 패턴 모델은 딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 통해 지도 학습된 모델일 수 있다.
사용 패턴 모델은 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습되어, 냉장고의 메모리(170)에 탑재될 수 있다.
또 다른 예로, 사용 패턴 모델은 냉장고의 러닝 프로세서(130)에 의해 학습되어 메모리(170)에 저장될 수 있다.
사용 패턴 모델 및 사용 패턴 모델의 학습에 사용되는 데이터에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용 패턴 모델의 학습 과정을 설명하는 도면이고, 도 7은 사용 패턴 모델의 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트를 보여준다.
먼저, 도 6을 참조하면, 사용 패턴 모델(600)의 트레이닝 데이터 세트는 상황 데이터 및 레이블링 데이터를 포함할 수 있다.
상황 데이터는 사용자가 어떤 사용자인지를 식별하는 식별 데이터 및 시간 데이터를 포함할 수 있다.
레이블링 데이터는 상황 데이터에 레이블된 정답 데이터를 나타낼 수 있다. 레이블링 데이터는 특정 사용자가 특정 시간 대에 사용할 아이템을 식별하는 아이템 식별 데이터일 수 있다.
사용 패턴 모델(600)에는 학습용 상황 데이터로부터, 입력 특징 벡터가 추출되어, 입력될 수 있다. 사용 패턴 모델(600)은 출력 결과로, 대상 특징 벡터를 출력할 수 있다.
사용 패턴 모델(600)은 대상 특징 벡터와 레이블링된 아이템의 식별 데이터 간의 차이에 상응하는 비용 함수를 최소화하도록 학습될 수 있다.
도 7을 참조하면, 사용 패턴 모델의 지도 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트가 도시되어 있다.
트레이닝 데이터 세트는 학습 데이터 및 레이블링 데이터를 포함할 수 있다.
학습 데이터는 사용자 식별 데이터, 시간 데이터를 포함하고, 레이블링 데이터는 정답 데이터인 아이템 식별 데이터일 수 있다.
사용 패턴 모델(600)은 도 7에 도시된 바와 같은, 트레이닝 데이터 세트를 이용하여, 학습될 수 있다.
다시, 도 5를 설명한다.
냉장고의 프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 출력부(150)를 통해 출력한다(S507).
예측된 아이템의 식별 정보는 아이템의 명칭, 아이템의 냉장고 내 위치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 디스플레이부(151)를 통해 표시할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 음향 출력부(152)를 통해 출력할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 광 출력부(154)를 통해 출력할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(180)는 냉장고의 도어가 열림이 감지한 경우, 예측된 아이템의 배치 위치에 광을 출력하도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 냉장고는 도어의 열림 또는 닫힘을 감지하는 도어 센서를 더 구비할 수 있다.
예를 들어, 사용자 A가 인식되고, 사용 패턴 모델을 통해 예측된 아이템이 와인인 경우, 프로세서(180)는 와인이 배치된 위치에 광을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 냉장고를 뒤지지 않고, 와인의 위치를 쉽게 가이드 받을 수 있다.
사용자 B가 인식되고, 사용 패턴 모델을 통해 예측된 아이템이 우유인 경우, 프로세서(180)는 우유가 배치된 위치에 광을 출력할 수 있다.
아이템의 식별 정보는 아이템의 명칭, 냉장고 내 배치된 아이템의 위치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서(180)는 아이템의 식별 정보 이외에, 아이템과 관련한 부가 정보를 더 출력할 수 있다.
아이템의 부가 정보는 아이템의 사용과 관련된 메시지, 아이템의 관리와 관련된 메시지를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉장고의 아이템 정보 제공 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
특히, 도 8은 협업 필터링 모델에 기반하여, 식별된 사용자가 사용할 아이템을 예측하는 방법을 설명하는 도면이다.
냉장고의 프로세서(180)는 사용자 식별 정보를 획득한다(S801).
이에 대해서는, 도 5의 단계 S501에 대한 설명으로 대체한다.
냉장고의 프로세서(180)는 획득된 사용자 식별 정보에 기초하여, 사용자를 인식한다(S803).
이에 대해서는, 도 5의 단계 S503에 대한 설명으로 대체한다.
냉장고의 프로세서(180)는 협업 필터링 모델에 기반하여, 인식된 사용자 가 사용자가 사용할 아이템을 예측한다(S805).
일 실시 예에서 협업 필터링 모델은 복수의 사용자들로부터 획득한 기호 정보(taste information)에 따라 사용자의 관심 아이템을 자동으로 예측하는 모델일 수 있다.
협업 필터링 모델은 딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘에 의해 학습된 모델일 수 있다.
협업 필터링 모델은 AI 서버(200)로부터, 수신되어, 냉장고에 탑재된 모델일 수 있다.
프로세서(180)는 협업 필터링 모델을 이용하여, 인식된 사용자의 식별 정보로부터, 현재 시간에 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측할 수 있다.
이하의 도면을 참고하여, 협업 필터링 모델을 이용하여, 사용자가 사용할 아이템을 예측하는 방법을 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 협업 필터링 모델을 이용하여, 사용자가 사용할 아이템을 예측하는 과정을 설명하는 도면이다.
사용자 정보(910)는 복수의 사용자들 각각의 나이, 성별을 포함할 수 있다.
아이템 사용 현황 정보(920)는 복수의 사용자들 각각이 복수의 시간 대들 각각에서 사용하는 아이템의 종류를 포함할 수 있다.
사용자 정보(910) 및 아이템 사용 현황 정보(920)는 AI 서버(200)가 수집한 정보일 수 있다.
협업 필터링 모델(940)은 사용자 정보(910) 및 아이템 사용 현황 정보(920)에 기반하여, 특정 사용자가 사용할 아이템을 예측할 수 있다.
협업 필터링 모델(940)은 사용자 정보(910) 및 아이템 사용 현황 정보(920) 이외에, 외부 사용 통계 정보(930)를 추가로 더 사용하여, 특정 사용자가 사용할 아이템을 예측할 수 있다.
외부 사용 통계 정보(930)는 사용자 정보(910) 및 아이템 사용 현황 정보(920)를 포함하고, AI 서버(200) 이외의 서버에서 수집된 정보일 수 있다.
협업 필터링 모델(940)은 사용자 정보(910) 및 아이템 사용 현황 정보(920)를 이용하여, 특정 사용자와 비슷한 아이템 사용 패턴을 갖는 사용자들을 검색한다.
이후, 협업 필터링 모델(940)은 검색된 사용자들의 행동을 수치화하고, 수치화된, 테이블을 이용하여, 특정 사용자가 사용할 아이템을 예측할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 30대 남자 A의 시간대 별, 아이템 사용 확률을 도시한, 제1 사용 테이블을 설명하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 사용 테이블(1000)은 30대 남자 A가 복수의 시간 대들 각각에 대해 아이템의 사용 확률들을 정리한 테이블이다.
아이템의 사용 확률은 사용 일자 대비, 아이템을 사용한 사용 횟수로 계산될 수 있다. 사용 일자의 기준은 24시간일 수 있다.
아이템의 사용 횟수는 특정 시간 대에, 아이템을 냉장고로부터, 출고한 횟수를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 물의 경우를 살펴보면, 0시에서 3시 대에서, 물의 사용 확률은 10%, 6시에서 9시 대에서, 30%, 12시에서 15시 대에서, 30%, 18시에서 21시 대에서, 30%이다.
제1 사용 테이블(1000)은 도 9에서 설명된 사용자 정보(910) 및 아이템 사용 현황 정보(920)를 조합한 일 예이다.
도 11은 30대 남자들의 시간 대 별 물의 사용 확률을 정리한 제2 사용 테이블을 보여주는 도면이다.
제2 사용 테이블(1100)은 복수의 30대 남자들 각각의 시간 대 별 물이라는 아이템의 사용 확률들을 정리한 테이블이다.
제2 사용 테이블(1100)은 복수의 30대 남자들 각각의 제1 사용 테이블들에 기초하여 획득될 수 있다.
도 10을 참조하면, 여러 시간 대에서, 30대 남자 A의 물에 대한 사용 확률은 N/A(0)인 경우가 있다.
협업 필터링 모델(940)은 사용 확률이 0인 시간 대에 대해서도, 사용 확률을 획득할 수 있다.
예를 들어, 30대 남자 A의 3시부터, 6시 대에 물의 사용 확률이 0이라 하더라도, 제2 사용 테이블(1100)에 존재하는 다른 30대 남자들(B, E)의 사용 확률을 이용하여, 물의 예상 확률이 얻어질 수 있다.
즉, 30대 남자 A의 3시부터 6시까지의 물에 대한 예상 사용 확률은 (10+5)/6=2.5%로 계산될 수 있다.
마찬가지로, 9시부터 12시 대까지의 물에 대한 예상 사용 확률은 (30+20)/6=8.33%, 15시부터 18시까지의 물에 대한 예상 사용 확률은 (30+80)/6=20%, 21시부터 24시까지의 물에 대한 예상 사용 확률은 (30+20)/6=8.33%로 계산될 수 있다.
이러한 방식으로, 협업 필터링 모델(940)은 시간 대 별로, 사용 기록이 없는 각 아이템의 사용 확률을 계산할 수 있다.
이와 같이, 특정 시간 대에서, 특정 아이템에 대한 사용 기록이 없어도, 협업 필터링 모델(940)이 이용되면, 사용자가 특정 시간 대에 어떤 아이템을 사용할지, 예측될 수 있다.
도 12는 협업 필터링 모델을 이용하여, 도 10에 도시된 30대 남자 A에 대한 제1 사용 테이블의 사용 확률들이 채워진 결과를 보여준다.
도 12의 사용 테이블(1200)을 참조하면, 남자 A는 0시부터 3시대까지, 복수의 아이템들 중 과자의 사용 확률이 가장 크다.
따라서, 냉장고는 남자 A가 인식되고, 현재 시간이 0시부터 3시 사이인 경우, 사용 확률이 가장 높은 아이템을 과자로 결정할 수 있다.
이와 같이, 냉장고는 협업 필터링 모델(940)을 이용하여, 특정 사용자가 식별된 경우, 식별된 사용자의 성별, 나이를 인식하고, 현재 시간에, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측할 수 있다.
다시, 도 8을 설명한다.
냉장고의 프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 출력부(150)를 통해 출력한다(S807).
프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 디스플레이부(151)를 통해 표시할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 음향 출력부(152)를 통해 출력할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(180)는 예측된 아이템을 식별하는 식별 정보를 광 출력부(154)를 통해 출력할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 인식된 사용자가 사용할 아이템을 식별하는 식별 정보 및 부가 정보를 제공하는 예를 설명하는 도면들이다.
도 13을 참조하면, 냉장고(100-1)는 사용자의 식별 정보를 획득하여, 사용자를 인식한 경우임을 가정한다. 도 13에서, 사용자는 30대 남자 A임을 가정한다.
냉장고(100-1)는 사용 패턴 모델 또는 협업 필터링 모델 중 어느 하나를 이용하여, 사용자가 사용할 아이템을 와인(1330)으로 결정할 수 있다.
냉장고(100-1)는 도어의 열림이 감지된 경우, 와이(1330)이 배치된 위치(1310)를 식별하기 위해 광출력부를 통해 광을 출력할 수 있다.
사용자는 출력된 광을 통해, 자신이 사용하고자 하는 아이템을 손쉽게 꺼낼 수 있다.
또한, 냉장고(100-1)는 광을 출력함과 동시에, 와인(1330)의 위치를 가이드하는 가이드 알림(1350)을 음성으로 출력할 수 있다.
또한, 냉장고(100-1)는 와인(1330)과 관련된 부가 정보(1370)를 음성으로 더 출력할 수 있다. 부가 정보(1370)는 다른 가족 구성원이 냉장고(100-1)에 기록한 메시지일 수 있다.
다음으로, 도 14를 설명한다.
도 14에서 냉장고(100-1)가 인식한 사용자는 8살 남자 어린이임을 가정한다.
냉장고(100-1)는 카메라를 통해 촬영된 영상에 기반하여, 8살 남자 어린이가 도어를 열고, 와인(1330)에 손을 가져감을 인식할 수 있다. 이 경우, 냉장고(100-1)는 아이템의 부적합한 사용임을 인지하고, 다른 아이템인 물(1410)의 위치를 가이드 하는 가이드 알림(1450)을 음성으로 출력할 수 있다.
또한, 냉장고(100-1)는 물(1410)의 위치를 가이드하는 광을 물(1410)이 배치된 위치(1430)에 출력할 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 (15)

  1. 인공 지능을 이용하여, 아이템 가이드 서비스를 제공하는 냉장고에 있어서,
    출력부;
    사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보를 획득하는 센싱부;
    상기 사용자가 사용할 아이템을 결정하는 협업 필터링 모델을 저장하는 메모리; 및
    획득된 사용자 식별 정보에 기반하여, 상기 사용자를 인식하고, 상기 협업 필터링 모델을 이용하여, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측하고, 예측된 아이템을 식별하는 아이템 식별 정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함하는
    냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 협업 필터링 모델은
    사용자 정보 및 아이템 사용 현황 정보에 기초하여, 상기 인식된 사용자가 사용할 아이템을 결정하는 모델인
    냉장고.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용자 정보는
    복수의 사용자들 각각의 나이, 성별을 포함하고,
    상기 아이템 사용 현황 정보는
    복수의 사용자들 각각의 시간 대별, 특정 아이템의 사용 확률을 포함하는
    냉장고.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 협업 필터링 모델은
    상기 사용자 정보 및 상기 아이템 사용 현황 정보를 이용하여, 특정 시간대에 사용 기록이 없는 아이템의 사용 확률을 예측하는
    냉장고.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출력부는
    광을 출력하는 광 출력부를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 냉장고의 도어가 열림을 감지한 경우, 상기 아이템의 위치에 상기 광을 출력하도록 상기 광 출력부를 제어하는
    냉장고.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 출력부는
    음향 출력부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 아이템의 위치를 가이드하는 가이드 알림을 상기 음향 출력부를 통해 출력하는
    냉장고.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 식별 정보는
    상기 사용자의 지문, 얼굴, 홍채, 음성 중 어느 하나를 포함하는
    냉장고.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 아이템 식별 정보는
    상기 아이템의 명칭, 상기 아이템의 상기 냉장고 내 위치 중 하나 이상을 포함하는
    냉장고.
  9. 인공 지능을 이용하여, 아이템 가이드 서비스를 제공하는 냉장고에 있어서,
    출력부;
    사용자를 식별하기 위한 사용자 식별 정보를 획득하는 센싱부;
    상기 사용자의 상황 데이터에 기반하여, 상기 사용자가 사용할 아이템을 결정하는 사용 패턴 모델을 저장하는 메모리; 및
    획득된 사용자 식별 정보에 기반하여, 상기 사용자를 인식하고, 상기 사용 패턴 모델을 이용하여, 인식된 사용자가 사용할 아이템을 예측하고, 예측된 아이템을 식별하는 아이템 식별 정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 프로세서를 포함하는
    냉장고.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 사용 패턴 모델은
    딥 러닝 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘에 의해 지도 학습된 인공 신경망 기반의 모델인
    냉장고.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 사용 패턴 모델의 학습에 사용되는 트레이닝 데이터 세트는
    상기 상황 데이터 및 상기 상황 데이터에 레이블된 아이템 식별 데이터를 포함하고,
    상기 상황 데이터는
    사용자의 식별 데이터 및 시간을 포함하는
    냉장고.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 출력부는
    광을 출력하는 광 출력부를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 냉장고의 도어가 열림을 감지한 경우, 상기 아이템의 위치에 상기 광을 출력하도록 상기 광 출력부를 제어하는
    냉장고.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 출력부는
    음향 출력부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 아이템의 위치를 가이드하는 가이드 알림을 상기 음향 출력부를 통해 출력하는
    냉장고.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 사용자 식별 정보는
    상기 사용자의 지문, 얼굴, 홍채, 음성 중 어느 하나를 포함하는
    냉장고.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 아이템 식별 정보는
    상기 아이템의 명칭, 상기 아이템의 상기 냉장고 내 위치 중 하나 이상을 포함하는
    냉장고.
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