KR20210037231A - Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence - Google Patents

Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence Download PDF

Info

Publication number
KR20210037231A
KR20210037231A KR1020190119598A KR20190119598A KR20210037231A KR 20210037231 A KR20210037231 A KR 20210037231A KR 1020190119598 A KR1020190119598 A KR 1020190119598A KR 20190119598 A KR20190119598 A KR 20190119598A KR 20210037231 A KR20210037231 A KR 20210037231A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information
module
level
achievement
learner
Prior art date
Application number
KR1020190119598A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102297265B1 (en
Inventor
김우현
홍창기
Original Assignee
주식회사 에이치투케이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이치투케이 filed Critical 주식회사 에이치투케이
Priority to KR1020190119598A priority Critical patent/KR102297265B1/en
Publication of KR20210037231A publication Critical patent/KR20210037231A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102297265B1 publication Critical patent/KR102297265B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10Services
    • G06Q50/20Education
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/08Learning methods
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B7/00Electrically-operated teaching apparatus or devices working with questions and answers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Electrically Operated Instructional Devices (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for diagnosing and assessing the Korean language level of a child based on artificial intelligence to generate a professional personalized curriculum. To this end, the apparatus for diagnosing and assessing the Korean language level of a child based on artificial intelligence comprises: a diagnosis problem output module which selects a specific phoneme based on an appearance frequency in a general corpus, and outputs a diagnosis problem for the selected specific phoneme to a child learning application module of a learner client who is a client of a learner; an embedding module which receives diagnosis problem solving information which is an input of the learner for the diagnosis problem from the learner client, generates achievement information for the specific phoneme based on a distribution for the entire learners of the diagnosis problem solving information, and embeds the achievement information in a vector for the specific phoneme; and a level information generation module which includes an artificial neural network module for outputting prediction achievement information which is a prediction value of the achievement information for the entire phonemes except for the specific phoneme with the embedding information as an input vector, and merges the achievement information for the specific phoneme and the prediction achievement information for the rest of the entire phonemes to generate level information which is achievement information for the entire phonemes.

Description

인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치 및 방법{Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence}Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence}

본 발명은 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an artificial intelligence-based diagnostic evaluation apparatus and method for each level of Hangul for infants.

한글, 영어, 일어, 중국어 등 각종 언어들에 대한 교육열이 과열되면서, 최근의 학부모들은 빠르면 4세부터 한글, 영어 등 다양한 언어를 교육하기 시작하였다. 특히, 조기교육의 핵심인 한글의 경우, 한국교육과정평가원의 통계에 따르면, 입학 전 한글 교육 비율은 91.6%에 달하는 것으로 나타났다. As the education enthusiasm for various languages such as Korean, English, Japanese, and Chinese is overheating, recent parents have started to educate various languages such as Korean and English as early as 4 years old. In particular, in the case of Hangeul, which is the core of early education, according to statistics from the Korea Institute for Curriculum and Evaluation, the rate of Hangul education before enrollment reached 91.6%.

기존의 한글 교육 방식은 학부모 또는 돌보미의 돌봄 시간에 한글 학습지 등의 자료를 이용하여 교육하는 방식이 대세를 이루었고, 점차 온라인 혹은 오프라인에서 스마트폰이나 태블릿 등의 애플리케이션을 통해 교육하는 방식으로 전환되고 있었다. 그러나, 이러한 한글 교육 방식은 유아의 한글 수준과 관련 없는 기설정된 커리큘럼에 따른 저가의 일방향 한글 교육 방식이거나 학습지 교사의 지도가 포함된 고가의 양방향 한글 교육 방식이었다. As for the existing Korean language education method, the method of teaching using materials such as Hangeul study papers during the caring time of parents or caregivers became the mainstream, and it was gradually shifting to a method of teaching online or offline through applications such as smartphones or tablets. . However, this Hangul education method was either a low-cost one-way Hangul education method according to a preset curriculum that is not related to the Hangul level of young children, or an expensive interactive Hangul education method that includes the guidance of a teacher at the place of study.

이러한 점 때문에 저가로 유아의 한글 교육을 수행하여야 하는 경우, 애플리케이션을 이용하여 한글 교육을 진행하더라도 난이도가 너무 높거나 너무 낮아 유아의 흥미를 유발하는 데에 어려움이 있었으며, 유아의 흥미 유발을 위해 학부모 또는 돌보미가 유아의 한글 교육에 많은 교육 시간을 할애하여야 하는 문제가 있었다. 또한, 학부모와 돌보미는 시중에 판매되는 4,000개 이상의 한글 교육 학습지와 수많은 한글 교육 애플리케이션이라는 지나치게 많은 선택지 중에서 어떤 것이 가장 적절할지 선택하는 것이 매우 어려운 문제가 있었다. Because of this, when it is necessary to conduct Korean language education for infants at a low cost, even if the Korean language education is performed using an application, the difficulty is too high or too low to induce interest of infants. Or, there was a problem that the caregiver had to spend a lot of education time on Korean language education for young children. In addition, it was very difficult for parents and caregivers to choose which one would be most appropriate among the over 4,000 Korean language education workbooks and numerous Korean language education applications sold on the market.

또한, 학습지 교사가 방문하여 지도하는 고가의 양방향 한글 교육 방식을 취하더라도, 학습지 교사는 일주일에 15분 교육하는 경우가 대부분이며, 나머지 시간에는 학부모가 직접 한글 교육을 책임져야 하는 문제가 있었다. In addition, even if the teacher of the workbook visits and takes the expensive interactive Korean language education method, most of the workbook teachers teach 15 minutes a week, and there is a problem that parents are responsible for teaching Korean language in the rest of the time.

(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 10-1921888, 온라인 평가 기반 언어재활 훈련 방법, 대한민국(국립재활원장)(Patent Document 1) Korean Patent Registration 10-1921888, Online Evaluation-Based Language Rehabilitation Training Method, Korea (National Rehabilitation Center) (특허문헌 2) 대한민국 공개특허 10-2017-0108622, 영어 말하기의 운율 및 유창성 평가 장치 및 그 방법, 한국전자통신연구원(Patent Document 2) Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0108622, English speaking prosody and fluency evaluation device and method thereof, Electronics and Telecommunications Research Institute (특허문헌 3) 대한민국 공개특허 10-2017-0087367, 범언어적 시맨틱 웹 정보 품질평가 방법, 한국과학기술원(Patent Document 3) Korean Patent Publication 10-2017-0087367, Translingual Semantic Web Information Quality Evaluation Method, Korea Advanced Institute of Science and Technology (특허문헌 4) 대한민국 등록특허, 10-1943520, 비원어민의 영어 말하기 발음의 자동평가 시스템 및 이를 이용한 평가방법, 한국외국어대학교 연구산학협력단(Patent Document 4) Registered Korean patent, 10-1943520, Automatic evaluation system of English speaking pronunciation of non-native speakers and evaluation method using it, Korea University of Foreign Studies Research Industry-Academic Cooperation Foundation

따라서, 본 발명의 목적은 인공지능을 이용하여 유아의 한글 실력에 대하여 수준별 진단 평가를 수행하고, 이를 기초로 전문적인 1:1 개인 맞춤형 커리큘럼을 생성하기 위한 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치 및 방법을 제공하는데에 있다. Accordingly, an object of the present invention is an artificial intelligence-based infant Hangul level diagnostic evaluation device for performing level-specific diagnostic evaluation for infants' Hangul proficiency using artificial intelligence, and creating a professional 1:1 personalized curriculum based on this And to provide a method.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific means for achieving the object of the present invention will be described.

본 발명의 목적은, 특정 음소를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정하고, 선정된 상기 특정 음소에 대한 진단 문제를 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트의 유아 학습 애플리케이션 모듈에 출력하는 진단 문제 출력 모듈; 상기 진단 문제에 대한 상기 학습자의 입력인 진단 문제 풀이 정보를 상기 학습자 클라이언트에서 수신하고, 상기 진단 문제 풀이 정보의 전체 학습자들에 대한 분포를 기초로 상기 특정 음소에 대한 성취도 정보를 생성하며, 상기 특정 음소에 대한 벡터에 상기 성취도 정보를 임베딩하는 임베딩 모듈; 및 상기 임베딩 정보를 입력 벡터로 하여 상기 특정 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측값인 예측 성취도 정보를 출력 벡터로 출력하는 인공신경망 모듈을 포함하고, 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보 및 상기 나머지 전체 음소에 대한 상기 예측 성취도 정보를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 수준 정보 생성 모듈;을 포함하고, 상기 수준 정보 생성 모듈의 상기 인공신경망 모듈은, 기존 학습자들의 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보를 입력 벡터로 하고, 상기 나머지 전체 음소 각각에 대한 상기 성취도 정보를 출력 벡터로 하여 기학습된 인공신경망인 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치를 제공하여 달성될 수 있다. An object of the present invention is to select a specific phoneme based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, and output a diagnosis problem for the selected specific phoneme to an early childhood learning application module of a learner client, which is a learner's client. module; The learner client receives diagnosis problem solving information, which is the learner's input for the diagnosis problem, and generates achievement level information for the specific phoneme based on the distribution of the diagnosis problem solving information to all learners, and the specific An embedding module for embedding the achievement level information in a vector for a phoneme; And an artificial neural network module for outputting predicted achievement information, which is a predicted value of achievement information for all phonemes other than the specific phoneme, as an output vector by using the embedding information as an input vector, and the achievement information for the specific phoneme and the A level information generation module for generating level information, which is achievement level information for all phonemes, by merging the predicted achievement information for the remaining whole phonemes; and wherein the artificial neural network module of the level information generation module comprises: Provides an artificial intelligence-based diagnostic evaluation device for each level of Hangul for infants, characterized in that it is a pre-learned artificial neural network using the achievement information for phonemes as an input vector and the achievement information for each of the remaining phonemes as an output vector. Can be achieved by

본 발명의 다른 목적은, 유아 학습 애플리케이션 모듈이 설치된 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트와 연결되어 유아 한글 수준별 진단 평가를 수행하는 유아 한글 수준별 진단 평가 프로그램 코드를 저장하는 메모리 모듈; 및 상기 유아 한글 수준별 진단 평가 프로그램 코드를 처리하는 처리 모듈;을 포함하고, 상기 유아 한글 수준별 진단 평가 프로그램 코드는, 특정 음소를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정하고, 선정된 상기 특정 음소에 대한 진단 문제를 상기 학습자 클라이언트의 상기 유아 학습 애플리케이션 모듈에 출력하는 진단 문제 출력 단계; 상기 진단 문제에 대한 상기 학습자의 입력인 진단 문제 풀이 정보를 상기 학습자 클라이언트에서 수신하고, 상기 진단 문제 풀이 정보의 전체 학습자들에 대한 분포를 기초로 상기 특정 음소에 대한 성취도 정보를 생성하며, 상기 특정 음소에 대한 벡터에 상기 성취도 정보를 임베딩하는 임베딩 단계; 및 인공신경망 모듈에 상기 임베딩 정보를 입력하여 상기 특정 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측값인 예측 성취도 정보를 출력하고, 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보 및 상기 나머지 전체 음소에 대한 상기 예측 성취도 정보를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 수준 정보 생성 단계;를 포함하여 컴퓨터 상에서 수행하도록 구성되고, 상기 수준 정보 생성 모듈의 상기 인공신경망 모듈은, 기존 학습자들의 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보를 입력 벡터로 하고, 상기 나머지 전체 음소 각각에 대한 상기 성취도 정보를 출력 벡터로 하여 기학습된 인공신경망인 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치를 제공하여 달성될 수 있다. Another object of the present invention is a memory module for storing a diagnostic evaluation program code for each infant Hangul level, which is connected to a learner client, which is a client of a learner installed with an infant learning application module, to perform diagnostic evaluation for each infant Hangul level; And a processing module for processing the diagnostic evaluation program code for each level of Hangul for infants; wherein the diagnostic evaluation program code for each level of Hangul for children selects a specific phoneme based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, and the selected specific phoneme A diagnostic problem output step of outputting a diagnostic problem for a phoneme to the early childhood learning application module of the learner client; The learner client receives diagnosis problem solving information, which is the learner's input for the diagnosis problem, and generates achievement level information for the specific phoneme based on the distribution of the diagnosis problem solving information to all learners, and the specific An embedding step of embedding the achievement level information in a vector for a phoneme; And inputting the embedding information to the artificial neural network module to output predicted achievement information, which is a predicted value of achievement information for all other phonemes other than the specific phoneme, and the achievement information for the specific phoneme and the prediction for the remaining all phonemes. A level information generation step of generating level information, which is achievement level information for all phonemes by merging achievement level information, and is configured to be performed on a computer, and the artificial neural network module of the level information generation module includes the specific phoneme of the existing learners. Provides an artificial intelligence-based diagnosis and evaluation device for each level of Hangul for infants, characterized in that it is an artificial neural network that has been learned by using the achievement information for each as an input vector and the achievement information for each of the remaining phonemes as an output vector. Can be achieved.

본 발명의 다른 목적은, 진단 문제 출력 모듈이, 특정 음소를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정하고, 선정된 상기 특정 음소에 대한 진단 문제를 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트의 유아 학습 애플리케이션 모듈에 출력하는 진단 문제 출력 단계; 임베딩 모듈이, 상기 진단 문제에 대한 상기 학습자의 입력인 진단 문제 풀이 정보를 상기 학습자 클라이언트에서 수신하고, 상기 진단 문제 풀이 정보의 전체 학습자들에 대한 분포를 기초로 상기 특정 음소에 대한 성취도 정보를 생성하며, 상기 특정 음소에 대한 벡터에 상기 성취도 정보를 임베딩하는 임베딩 단계; 및 수준 정보 생성 모듈이, 상기 수준 정보 생성 모듈에 포함된 인공신경망 모듈에 상기 임베딩 정보를 입력하여 상기 특정 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측값인 예측 성취도 정보를 출력하고, 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보 및 상기 나머지 전체 음소에 대한 상기 예측 성취도 정보를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 수준 정보 생성 단계;를 포함하고, 상기 수준 정보 생성 모듈의 상기 인공신경망 모듈은, 기존 학습자들의 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보를 입력 벡터로 하고, 상기 나머지 전체 음소 각각에 대한 상기 성취도 정보를 출력 벡터로 하여 기학습된 인공신경망인 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 방법을 제공하여 달성될 수 있다. Another object of the present invention is to provide a diagnostic problem output module to select a specific phoneme based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, and to determine the diagnosis problem for the selected specific phoneme. A diagnostic problem output step of outputting to the module; The embedding module receives diagnosis problem solving information, which is the learner's input for the diagnosis problem, from the learner client, and generates achievement level information for the specific phoneme based on the distribution of the diagnosis problem solving information to all learners. And embedding the achievement level information in a vector for the specific phoneme; And a level information generating module, by inputting the embedding information into an artificial neural network module included in the level information generating module, outputting predicted achievement level information, which is a predicted value of achievement level information for all phonemes other than the specific phoneme, and the specific phoneme Including, the artificial neural network module of the level information generating module, comprising: generating level information, which is achievement level information for all phonemes, by merging the achievement level information for and the predicted achievement level information for the remaining phonemes. Is a pre-learned artificial neural network using the achievement information for the specific phoneme of existing learners as an input vector and the achievement information for each of the remaining phonemes as an output vector. This can be achieved by providing diagnostic evaluation methods for each level of Hangul.

본 발명의 다른 목적은, 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트에 구성되고, 상기 학습자 클라이언트에 설치되는 유아 한글 애플리케이션 모듈을 저장하는 메모리 모듈; 및 상기 학습자 클라이언트에 구성되고, 상기 유아 한글 애플리케이션 모듈의 프로그램 코드를 처리하는 처리 모듈;을 포함하고, 상기 유아 한글 애플리케이션 모듈의 프로그램 코드는, 제1항에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 특정 음소에 대한 진단 문제를 수신하는 진단 문제 수신 단계; 상기 진단 문제에 대하여 상기 학습자에 의해 입력되는 진단 문제 풀이 정보를 생성하는 진단 문제 풀이 정보 생성 단계; 및 상기 진단 문제 풀이 정보를 상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에 송신하는 진단 문제 풀이 정보 송신 단계;를 포함하여 컴퓨터 상에서 수행하도록 구성되고, 상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 상기 진단 문제 풀이 정보를 기초로 생성한 수준 정보에 의해 출력되는 커리큘럼 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반의 유아 한글 학습 장치를 제공하여 달성될 수 있다. Another object of the present invention is a memory module configured in a learner client, which is a learner's client, and storing an infant Korean language application module installed in the learner client; And a processing module configured in the learner client and processing a program code of the infant Hangul application module; wherein the program code of the infant Hangul application module comprises: diagnostic evaluation for each infant Hangul level based on artificial intelligence according to claim 1 A diagnostic problem receiving step of receiving a diagnostic problem for a specific phoneme in the device; A diagnostic problem solving information generating step of generating diagnostic problem solving information input by the learner with respect to the diagnosis problem; And a diagnostic problem solving information transmitting step of transmitting the diagnosis problem solving information to the artificial intelligence-based diagnosis evaluation apparatus for each child's Hangul level; and configured to be performed on a computer, wherein the artificial intelligence-based diagnosis evaluation apparatus for each child's Hangul level includes It can be achieved by providing an artificial intelligence-based Hangul learning apparatus for young children, characterized in that receiving curriculum information output by level information generated based on the diagnosis problem solving information.

본 발명의 다른 목적은, 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트에 구성되고 상기 학습자 클라이언트에 설치되는 유아 한글 애플리케이션 모듈이, 제1항에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 특정 음소에 대한 진단 문제를 수신하는 진단 문제 수신 단계; 상기 유아 한글 애플리케이션 모듈이, 상기 진단 문제에 대하여 상기 학습자에 의해 입력되는 진단 문제 풀이 정보를 생성하는 진단 문제 풀이 정보 생성 단계; 및 상기 유아 한글 애플리케이션 모듈이, 상기 진단 문제 풀이 정보를 상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에 송신하는 진단 문제 풀이 정보 송신 단계;를 포함하고, 상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 상기 진단 문제 풀이 정보를 기초로 생성한 수준 정보에 의해 출력되는 커리큘럼 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 인공지능 기반의 유아 한글 학습 방법을 제공하여 달성될 수 있다. Another object of the present invention is to provide an infant Hangul application module configured in a learner client, which is a learner's client, and installed in the learner client, a diagnosis problem for a specific phoneme in the AI-based diagnostic evaluation apparatus for each level of Hangul for infants according to claim 1 A diagnostic problem receiving step of receiving; A diagnostic problem solving information generation step of generating, by the infant Hangul application module, information about solving a diagnosis problem input by the learner with respect to the diagnosis problem; And transmitting, by the infant Hangul application module, the diagnosis problem solving information to the artificial intelligence-based infant Hangul level-specific diagnostic evaluation device; including, wherein the AI-based infant Hangul level-specific diagnostic evaluation device It can be achieved by providing an artificial intelligence-based Hangul learning method for young children, characterized in that the curriculum information outputted by level information generated based on the diagnosis problem solving information is received.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유아의 한글 실력에 대하여 수준별 진단 평가가 가능해지는 효과가 발생된다.First, according to an embodiment of the present invention, there is an effect of enabling diagnostic evaluation for each level of Korean proficiency of infants.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유아의 한글 실력에 따라 1:1 개인 맞춤형 커리큘럼이 생성되는 효과가 발생된다. 이에 의해, 전문적인 한글 개인 맞춤형 교육이 저렴해질 수 있는 효과가 발생된다.Second, according to an embodiment of the present invention, an effect of generating a 1:1 personalized curriculum is generated according to the child's Korean language proficiency. As a result, there is an effect that professional Hangul personalized education can be made inexpensive.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유아의 한글 실력에 따라 최적의 커리큘럼을 선정할 수 있는 효과가 발생된다.Third, according to an embodiment of the present invention, an effect of selecting an optimal curriculum according to the child's Korean language proficiency is generated.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 시스템을 도시한 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치를 도시한 모식도,
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준 진단 장치(1)를 도시한 모식도,
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 임베딩 모듈(14)를 도시한 모식도,
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 인공신경망을 도시한 모식도,
도 6은 본 발명의 제1변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 RNN 모듈을 도시한 모식도,
도 7은 본 발명의 제2변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 인공신경망 모듈인 생성 모듈(150) 및 구분 모듈(151)을 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 제2변형예에 따른 구분 모듈(151)인 ConvNet 인코더의 예를 도시한 모식도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 출력 장치를 도시한 모식도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 인공신경망 모듈을 도시한 모식도,
도 11은 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 강화학습을 도시한 모식도,
도 12는 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)을 도시한 모식도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 동작예를 도시한 흐름도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치를 도시한 모식도,
도 15는 본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)의 인공신경망 모듈을 도시한 모식도,
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 방법을 도시한 흐름도이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited only to the matters described in such drawings. And should not be interpreted.
1 is a schematic diagram showing a system for providing learning sessions for each level of Korean language for young children based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram showing an artificial intelligence-based diagnosis and evaluation apparatus for each level of Hangul for infants according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram showing an artificial intelligence-based infant Hangul level diagnosis apparatus 1 according to a modified example of the present invention;
4 is a schematic diagram showing an embedding module 14 according to a modified example of the present invention,
5 is a schematic diagram showing an artificial neural network of the level information generating module 15 according to a modified example of the present invention;
6 is a schematic diagram showing an RNN module of the level information generating module 15 according to the first modified example of the present invention;
7 is a schematic diagram showing a generation module 150 and a classification module 151, which are artificial neural network modules of the level information generation module 15 according to the second modified example of the present invention;
8 is a schematic diagram showing an example of a ConvNet encoder that is a classification module 151 according to a second modified example of the present invention;
9 is a schematic diagram showing an artificial intelligence-based Hangul customized curriculum output device for infants according to an embodiment of the present invention;
10 is a schematic diagram showing an artificial neural network module of the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention;
11 is a schematic diagram showing reinforcement learning of the curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention;
12 is a schematic diagram showing a curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention,
13 is a flowchart showing an operation example of the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention;
14 is a schematic diagram showing an artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device according to an embodiment of the present invention;
15 is a schematic diagram showing an artificial neural network module of an artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device 3 according to a modified example of the present invention;
16 is a flowchart illustrating a method of providing a learning session for each level of Hangul for children based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments in which the present invention can be easily implemented by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention in describing the operating principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 특정 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 특정 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a specific part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a specific component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

이하 발명의 설명에서 컨볼루져널 곱을 활용한 Neural Network인 Convolutional Neural Network은 CNN, ConvNet 등으로 기재될 수 있다. In the following description of the invention, a convolutional neural network, which is a neural network using a convolutional product, may be described as CNN, ConvNet, or the like.

이하 발명의 설명에서, 한글은 낱소리(음소) 문자로서 자음(닿소리)과 모음(홑소리)으로 구성되며, 음절(소리마디)은 첫소리(초성), 가운뎃소리(중성), 끝소리(종성)의 낱소리(음소) 세 벌로 이루어지는데, 첫소리(초성)와 끝소리(종성)에는 닿소리(자음)를 쓰고 가운뎃소리(중성)에는 홀소리(모음)를 쓴다.In the following description of the invention, Hangul is composed of a consonant (touch sound) and a vowel (single sound) as a single sound (phoneme) character, and the syllable (sound node) consists of the first sound (initial sound), the middle sound (neutral), and the ending sound (last sound). It consists of three sets of single sounds (phonemes), with touch sounds (consonants) used for the first sound (initial sound) and the last sound (ending sound), and a hall sound (vowel sound) for the middle sound (neutral).

현대 한글에서 단음을 내는 닿소리(자음)에는 ㄱ,ㄴ,ㄷ,ㄹ,ㅁ 등 14자가 있고, 홑소리(모음)에는 ㅏ,ㅑ, ㅓ, ㅕ 등 10자가 있다. 복음을 내는 겹닿소리(쌍자음)에는 ㄲ, ㄸ, ㅃ, ㅆ, ㅉ 의 5자가 있고, 겹홑소리(쌍모음)에는 ㅐ, ㅒ, ㅔ, ㅖ 등 11자가 있다. 또한, 현대 한글에서 끝소리(종성)가 있을 때 활용되는 받침은 홑받침 또는 곁받침이 있고, 홑받침에는 모든 닿소리(자음)가 쓰이며, 곁받침에는 ㄲ,ㅆ,ㄳ,ㄵ 등 13자가 있다. In modern Hangeul, there are 14 characters such as ㄱ,ㄴ,ㄷ, ㄹ,ㅁ etc. in the touch sound (consonant) that makes a single note, and there are 10 characters such as ㅏ, ㅑ, ㅓ, ㅕ, etc. in the single sound (vowel). There are 5 characters of ㄲ, ㄸ, ㅃ, ㅆ, ㅉ in the double consonant sound (double consonant) that makes the Gospel, and 11 characters such as ㅐ, ㅒ, ㅔ, ㅖ, etc. In addition, in modern Hangeul, when there is a final sound (jongseong), there is a single base or side base, all touch sounds (consonants) are used on the base, and 13 characters such as ㄲ, ㅆ, ㄳ, and ㄵ are used in the side base.

현대 한글은 낱자를 엮어 11,172(첫소리 19 × 가운뎃소리 21 × (끝소리 27 + 끝소리 없음 1))글자 마디를 쓸 수 있다. 11,172자 중 399자는 무받침 글자이며 10,773자는 받침 글자이다.Modern Hangeul can write 11,172 words (19 first sound × 21 middle sound × (27 ending + 1 no ending sound)) by weaving single characters. Of the 11,172 characters, 399 are non-supporting characters and 10,773 are supporting characters.

어문 규정에 의하여, 현대 한국어 표준어에서 실제 사용하는 음절은 이보다 적다. 한국어의 소리는 첫소리+가운뎃소리(+끝소리)로 이루어지는데, 표준어에서 첫소리에는 19가지 닿소리가 모두 쓰이되 첫소리에 놓인 ㅇ은 소리 나지 않는다. 끝소리는 7종성법에 따라 7갈래로 모이며 끝소리가 없는 것까지 더하여 모두 8갈래이므로 현대 한국어의 발음은 첫소리 19 × 가운뎃소리 21 × 끝소리 8 = 3,192가지 소리가 된다. 표준 발음법을 따르면 구개음 ㅈ, ㅉ, ㅊ 뒤의 이중 모음 ㅑ, ㅒ, ㅕ, ㅖ, ㅛ, ㅠ는 단모음 ㅏ, ㅐ, ㅓ, ㅔ, ㅗ, ㅜ로 소리나므로 첫소리 3 × 가운뎃소리 6 × 끝소리 8 = 144소리가 빠지고, 아울러 소리나는 첫소리 (ㅇ이 아닌 첫소리 뒤에 오는)를 얹은 가운뎃소리 [ㅢ]는 ㄴ을 제외하면(ㄴ의 경우는 구개음화에 따른 다른 음소로 인정하고 있다.) [ㅣ]로 소리나므로(한글 맞춤법 제9항 및 표준 발음법 제5항 단서 3) 첫소리 17 × 가운뎃소리 1 × 끝소리 8 = 136 소리가 다시 빠진다. 따라서, 현재 한국어 표준어에서 실제 사용하는 소리마디는 3192 - 144 - 136 = 2,912가지가 된다.According to the language regulations, there are fewer syllables actually used in the modern Korean standard language. The sound of Korean is composed of the first sound + the middle sound (+ the end sound). In the standard language, all 19 touch sounds are used for the first sound, but the ㅇ in the first sound does not sound. End sounds are gathered in 7 segments according to the 7-segment method, and all 8 prongs are added to the one with no ending sound, so the pronunciation of modern Korean is 19 first sound × 21 middle sound × 8 last sound = 3,192 sounds. According to the standard pronunciation method, double vowels ㅑ, ㅒ, ㅕ, ㅖ, ㅛ, ㅠ are short vowels ㅏ, ㅐ, ㅓ, ㅔ, ㅗ, ㅜ, so the first sound is 3 × middle sound. 8 = 144 The middle sound [ㅢ] with the first sound (which comes after the first sound instead of ㅇ) is omitted, except for b (in the case of b, it is recognized as another phoneme according to palatalization.) [ㅣ] Because it sounds as (Hangul Spelling Clause 9 and Standard Pronunciation Clause 5 Clue 3), the first sound 17 × the middle sound 1 × the end sound 8 = 136 sounds are dropped again. Therefore, currently 3192-144-136 = 2,912 types of phonetic measures actually used in the standard Korean language.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 시스템을 도시한 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 시스템(100)은, 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1), 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치(2), 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 시스템(100)은 학습자 클라이언트의 메모리 모듈에 포함되어 처리 모듈에 의해 처리되는 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈에 진단 문제 혹은 문제를 송신하고, 학습자에 의해 입력되는 진단 문제 풀이 정보 혹은 문제 풀이 정보를 수신하며, 진단 문제 풀이 정보/문제 풀이 정보에 기초하여 생성된 커리큘럼 정보 혹은 세부조정 커리큘럼 정보를 송신하도록 구성될 수 있다. 1 is a schematic diagram showing a system for providing learning sessions for each level of Korean language for children based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system 100 for providing a learning session for each level of Hangul for infants based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention includes an artificial intelligence-based diagnosis and evaluation device for each level of Hangul for infants (1), It may include an apparatus for generating a customized Korean language curriculum for infants (2), and a device for fine-tuning a Korean language curriculum for infants based on artificial intelligence (3). As shown in FIG. 1, the system 100 for providing learning sessions for each level of Korean language for young children based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention is an application module for learning Korean language for young children that is included in the memory module of the learner client and processed by the processing module. It is configured to transmit a diagnosis problem or problem to the device, receive diagnosis problem solving information or problem solving information input by the learner, and transmit curriculum information or detailed curriculum information generated based on diagnosis problem solving information/problem solving information. Can be.

인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치Artificial Intelligence-based Diagnosis and Evaluation Device for Each Hangul Level in Young Children

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치를 도시한 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)는, 수준 정보 분류 모듈(10), 진단 기준 설정 모듈(11), 진단 평가 모듈(12)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)는 특정 웹서버, 클라우드 서버와 같은 가상 서버, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC 등의 컴퓨팅 장치의 처리모듈에 의해 처리되고, 각 장치의 메모리 모듈에 저장되도록 구성될 수 있다. 2 is a schematic diagram showing an artificial intelligence-based diagnosis and evaluation apparatus for each level of Hangul for infants according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 2, the AI-based diagnosis evaluation apparatus 1 for each level of Korean alphabet for infants according to an embodiment of the present invention includes a level information classification module 10, a diagnosis criterion setting module 11, and a diagnosis evaluation module. (12) may be included. According to an embodiment of the present invention, the artificial intelligence-based diagnosis and evaluation device 1 for each level of Korean language for infants is performed by a processing module of a computing device such as a specific web server, a virtual server such as a cloud server, and a smart phone, a tablet PC, and a desktop PC. It can be configured to be processed and stored in a memory module of each device.

수준 정보 분류 모듈(10)은 진단 문제를 출력하고, 학습자가 상기 진단 문제를 풀이하여 입력한 진단 문제 풀이 정보의 오답 횟수 정보, 학습자의 음소별 입력 시간 정보, 진단 문제의 기설정된 레이블(자음 문제, 모음 문제, 음절 문제, 단어 문제)을 입력 정보로 하여 학습자의 수준을 분류하여 수준 정보를 출력하는 인공 신경망을 포함하는 모듈이다. 수준 정보 분류 모듈(10)의 출력 정보인 수준 정보는 한글 학습 시작 수준인 제1수준, 자모 인지 수준인 제2수준, 단어 인지 수준인 제3수준을 포함한 복수의 레이블로 구성될 수 있다. The level information classification module 10 outputs a diagnosis problem, information on the number of incorrect answers of the diagnosis problem solving information input by the learner by solving the diagnosis problem, information on the input time for each phoneme of the learner, and a preset label (consonant problem) of the diagnosis problem. , Vowel problem, syllable problem, word problem) as input information, classifying the learner's level, and outputting level information. Level information, which is output information of the level information classification module 10, may be composed of a plurality of labels including a first level, which is a Hangul learning start level, a second level, which is a character recognition level, and a third level, which is a word recognition level.

진단 기준 설정 모듈(11)은 수준 정보 분류 모듈(10)에 의해 분류된 수준 정보를 기초로 한글 수준의 진단 기준을 설정하여 진단 기준 정보를 생성하는 모듈이다. 진단 기준 설정 모듈(11)에 의해 각 수준 정보에 따라 설정되는 진단 기준이 상이하게 설정되는데, 학습자가 한글 학습 시작 수준으로 분류되는 경우에는 자음, 단모음 및 이중모음(ㅑ, ㅕ, ㅛ, ㅠ)에 대한 진단 기준인 제1진단 기준으로 설정되고, 학습자가 자모 인지 수준으로 분류되는 경우에는 제1진단 기준 및 쌍자음, 이중모음(ㅘ, ㅟ, ㅝ, ㅚ, ㅖ, ㅙ, ㅢ, ㅒ, ㅞ) 및 받침에 대한 진단 기준인 제2진단 기준으로 설정되며, 학습자가 단어 인지 수준인 경우에는 제2진단 기준에서 음절의 비율을 상승시킨 기준인 제3진단 기준으로 설정되도록 구성될 수 있다. The diagnostic criterion setting module 11 is a module that generates diagnostic criterion information by setting a diagnosis criterion of Korean language level based on the level information classified by the level information classification module 10. The diagnostic criteria set according to each level information are set differently by the diagnostic criteria setting module 11, and when a learner is classified as a Hangul learning start level, consonants, short vowels, and double vowels (ㅑ, ㅕ, ㅛ, ㅠ) It is set as the first diagnosis criterion, which is the diagnosis criterion for, and if the learner is classified by the level of character recognition, the first diagnosis criterion and diconsonants, double vowels (ㅘ, ㅟ, ㅝ, ㅚ, ㅖ, ㅙ, ㅢ, ㅒ, ㅞ) and the second diagnosis criterion, which is a diagnosis criterion for the support, may be configured to be set as a third diagnosis criterion, which is a criterion in which the ratio of syllables is increased from the second diagnosis criterion when the learner has a word recognition level.

진단 평가 모듈(12)은 진단 기준 설정 모듈(11)에서 설정된 진단 기준 정보를 기초로 진단 문항을 생성하고, 상기 진단 문항을 기초로 각 음소별/음절별 성취도를 측정하여 학습자를 평가하는 모듈이다. 본 발명의 일실시예에 따른 각 음소별/음절별 성취도는 예를 들어, '가'라는 소리를 듣고 '가'라는 글자를 찾을 수 있는지, 찾는데 걸리는 시간은 어느 정도인지를 측정하는 지표 정보가다. The diagnosis evaluation module 12 is a module that generates a diagnosis item based on the diagnosis criteria information set in the diagnosis criteria setting module 11, and evaluates a learner by measuring the achievement level for each phoneme/syllable based on the diagnosis item. . Achievement for each phoneme/syllable according to an embodiment of the present invention is index information measuring whether it is possible to find the letter'A' after hearing the sound of'A', and how long it takes to find it. .

또한, 진단 평가 모듈(12)은 진단 문항을 생성하면서 실시간으로 진단 평가를 수행하여 진단 문항의 난이도 또는 수를 조절하도록 구성될 수 있다. 진단 평가 모듈(12)은 진단 문항의 제한 시간을 조절하여 진단 문항의 난이도를 조절하도록 구성될 수 있다. 또한, 진단 평가 모듈(12)은 수행된 진단 평가에서 특정 수준 이상으로 평가되는 경우, 기설정된 개수의 진단 문항을 건너뛰거나 진단을 종료하도록 구성될 수 있다. In addition, the diagnostic evaluation module 12 may be configured to adjust the difficulty or number of diagnostic items by performing diagnostic evaluation in real time while generating the diagnostic items. The diagnosis evaluation module 12 may be configured to adjust the difficulty of the diagnosis item by adjusting the time limit of the diagnosis item. In addition, the diagnostic evaluation module 12 may be configured to skip a predetermined number of diagnostic items or terminate the diagnosis, when evaluated above a specific level in the performed diagnostic evaluation.

본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준 진단 장치(1)와 관련하여, 도 3은 본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준 진단 장치(1)를 도시한 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준 진단 장치(1)는, 진단 문제 출력 모듈(13), 임베딩 모듈(14), 수준 정보 생성 모듈(15)을 포함할 수 있다. With respect to the artificial intelligence-based infant Hangul level diagnosis apparatus 1 according to a modified example of the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram showing the artificial intelligence-based infant Hangul level diagnosis apparatus 1 according to a modified example of the present invention. . As shown in Fig. 3, the artificial intelligence-based infant Hangul level diagnosis apparatus 1 according to a modified example of the present invention includes a diagnosis problem output module 13, an embedding module 14, and a level information generation module 15. It may include.

진단 문제 출력 모듈(13)은 음소(자음, 모음과 같이 하나의 음운적 분절음을 내는 요소)를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 학습자 클라이언트에 진단 문제로 출력하거나, 음절(음의 한 마디. 단어 또는 단어의 일부를 이루며 하나의 종합된 음의 느낌을 주는 음의 단위 요소)을 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 진단 문제로 학습자 클라이언트에 출력하는 모듈이다. 예를 들어, 해당 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈을 처음 이용하는 학습자가 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈에 접속하면, 기설정되어 있거나 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정되는 음소 정보(예를 들어, ㄱ,ㄴ,ㅏ,ㅓ)를 기초로 진단 문제를 학습자 클라이언트의 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈에 출력하도록 구성될 수 있다.The diagnostic problem output module 13 outputs phonemes (elements that produce one phonological segmental sound such as consonants and vowels) as a diagnostic problem to the learner client based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, Node. It is a module that outputs a word or a unit element of sound that forms a part of a word and gives the feeling of one synthesized sound) to the learner's client as a diagnosis problem based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul. For example, when a learner using the corresponding infant Hangul learning application module for the first time accesses the infant Hangul learning application module, phoneme information that is preset or selected based on the frequency of appearance in the General Corpus (for example, ㄱ,ㄴ, It may be configured to output the diagnosis problem to the early childhood Hangul learning application module of the learner client on the basis of ㅏ,ㅓ).

임베딩 모듈(14)은 모든 음소를 텍스트 정보 벡터화 기법(Bag of Words, n-gram, TF-IDF, Word2Vec)으로 벡터화하고, 전체 음소 중 진단 문제에 해당하는 벡터에 해당 학습자의 해당 진단 문제의 음소에 대한 성취도 정보를 병합하여 임베딩 정보를 생성하는 모듈이다. 본 발명의 일실시예에 따른 성취도 정보는 해당 진단 문제를 기초로 학습자 클라이언트에서 입력된 진단 문제 풀이 정보(음소 입력 시간, 오답 횟수 등)의 전체 학습자의 음소 입력 시간/오답 횟수에 대한 분포를 기초로 계산한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, A라는 학습자가 'ㄱ'이라는 음소에 대하여 음소 입력 시간이 1.5초(진단 문제 풀이 정보)이고 이러한 음소 입력 시간은 전체 학습자 중 상위 40%의 분포를 나타낼 때, 학습자 A의 성취도 정보는 0.6으로 생성될 수 있다. 이후 임베딩 모듈(14)은 학습자 A의 'ㄱ'의 벡터에 성취도 정보 0.6을 병합한 임베딩 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. The embedding module 14 vectorizes all phonemes with a text information vectorization technique (Bag of Words, n-gram, TF-IDF, Word2Vec), and a vector corresponding to the diagnosis problem among all phonemes. It is a module that generates embedding information by merging achievement level information for. The achievement level information according to an embodiment of the present invention is based on the distribution of the phoneme input time/number of incorrect answers of all learners of the diagnosis problem solving information (phoneme input time, incorrect answer count, etc.) input by the learner client based on the corresponding diagnosis problem. It can mean information calculated by. For example, when learner A has a phoneme input time of 1.5 seconds (diagnosis problem solving information) for the phoneme'ㄱ', and this phoneme input time represents the distribution of the top 40% of all learners, learner A's achievement level information Can be generated as 0.6. Thereafter, the embedding module 14 may be configured to generate embedding information obtained by merging the achievement level information 0.6 into the vector of'a' of the learner A.

도 4는 본 발명의 변형예에 따른 임베딩 모듈(14)를 도시한 모식도이다. 임베딩 모듈(14)은, 전체 음소에 대하여 첫소리(초성), 가운뎃소리(중성), 끝소리(종성)를 축으로 하는 3차원 매트릭스(또는 초성-자음, 초성-쌍자음, 중성-모음, 중성-쌍모음, 종성-자음, 종성-홑받침, 종성-곁받침을 축으로 하는 6차원 매트릭스)를 생성하고, 전체 음소 중 진단 문제에 해당하는 음소에 대해 해당 학습자의 각 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)를 병합하여 임베딩 정보(성취도 매트릭스)를 생성할 수 있다. 아래 표 1은 임베딩 정보(성취도 매트릭스)의 일부를 도시한 예시이다. 아래 표 1에 도시된 바와 같이, 성취도 매트릭스는 전체 음소에 대해 각각 페어와이즈(pair-wise)하게 구성될 수 있다.4 is a schematic diagram showing an embedding module 14 according to a modified example of the present invention. The embedding module 14 is a three-dimensional matrix (or initial-consonant, initial-double consonant, neutral-vowel, neutral- A six-dimensional matrix with the axis of the double vowel, final-consonant, final-single, and final-side support) is created, and achievement information for each phoneme of the learner for the phoneme corresponding to the diagnosis problem among all phonemes (or , Diagnosis problem solving information) may be merged to generate embedding information (achievement matrix). Table 1 below is an example showing a part of embedding information (achievement matrix). As shown in Table 1 below, the achievement matrix may be configured to be pair-wise for all phonemes.

성취도 매트릭스 예시Example achievement matrix 00 G N C 00 00 0.80.8 0.50.5 0.40.4 0.50.5 0.20.2 0.30.3 0.10.1 0.60.6 0.50.5 0.80.8 0.40.4 0.70.7 0.20.2 00 00

수준 정보 생성 모듈(15)은 임베딩 모듈(14)에서 생성된 임베딩 정보를 기초로 진단 문제의 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대해 성취도 정보를 예측하여 예측 성취도 정보를 생성하고, 나머지 전체 음소에 대해 상기 예측 성취도 정보가 병합된 정보인 수준 정보를 생성하는 모듈이다. The level information generation module 15 predicts achievement level information for all phonemes other than the phoneme of the diagnosis problem based on the embedding information generated by the embedding module 14 to generate predicted achievement level information, and recalls the remaining all phonemes. It is a module that generates level information, which is information in which prediction achievement information is merged.

수준 정보 생성 모듈(15)의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측과 관련하여, 도 5는 본 발명의 변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 인공신경망을 도시한 모식도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수준 정보 생성 모듈(15)은 기존 학습자들의 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)인 입력 성취도 매트릭스를 입력 정보로 하고, 나머지 전체 음소 각각에 대한 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보)를 출력 정보로 하여 기학습된 인공신경망을 포함할 수 있다. 특히, 수준 정보 생성 모듈(15)의 인공신경망 모듈은 출력층(output layer)의 노드가 나머지 전체 음소 각각에 대응되도록 복수개로 구성되어 각각의 음소에 대한 예측 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보)를 출력하도록 구성되며 실제 성취도 정보와의 차이(에러, error)를 기초로 Back Propagation 되어 각 노드의 가중치가 학습 될 수 있다. 수준 정보 생성 모듈(15)의 인공신경망에서 출력된 나머지 전체 음소 각각에 대한 예측 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보)는 임베딩 모듈(14)에 입력되어 출력 성취도 매트릭스를 생성하게 되고, 수준 정보 생성 모듈(15)은 출력 성취도 매트릭스와 입력 성취도 매트릭스를 병합하어 전체 음소에 대한 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보)를 포함하는 수준 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. Regarding the prediction of the achievement level information for the remaining whole phonemes of the level information generation module 15, FIG. 5 is a schematic diagram showing an artificial neural network of the level information generation module 15 according to a modified example of the present invention. As shown in Fig. 5, the level information generation module 15 uses an input achievement matrix, which is achievement level information (or diagnosis problem solving information) for some phonemes of existing learners, as input information, and the achievement level for each of the remaining phonemes. A previously learned artificial neural network may be included by using information (or diagnosis problem solving information) as output information. In particular, the artificial neural network module of the level information generation module 15 is composed of a plurality of nodes in the output layer to correspond to each of the remaining phonemes, and outputs prediction achievement information (or diagnosis problem solving information) for each phoneme. It is configured so that the weight of each node can be learned by back propagation based on the difference (error) with the actual achievement level information. The predicted achievement information (or diagnostic problem solving information) for each of the remaining phonemes output from the artificial neural network of the level information generating module 15 is input to the embedding module 14 to generate an output achievement matrix, and the level information generating module (15) may be configured to merge the output achievement matrix and the input achievement matrix to generate level information including achievement information (or diagnostic problem solving information) for the entire phoneme.

수준 정보 생성 모듈(15)의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측의 제1변형예와 관련하여, 수준 정보 생성 모듈(15)은 해당 학습자의 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)인 입력 성취도 매트릭스를 기초로 주변 음소(또는, 관련 음소)에 대한 예측 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보의 예측값)를 순차적으로 생성하여 출력 성취도 매트릭스를 출력하는 RNN(Recurrent Neural Network)이나 LSTM(Long-Short Term Memory)을 포함할 수 있다. 도 6은 본 발명의 제1변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 RNN 모듈을 도시한 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 수준 정보 생성 모듈(15)의 RNN 모듈은 학습자들의 특정 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)인 입력 성취도 매트릭스를 입력 정보로 하고, 주변 음소(또는, 관련 음소)에 대한 성취도 정보를 포함한 출력 성취도 매트릭스를 출력 정보로 하여 기학습된 RNN 으로 구성될 수 있다. 본 발명의 제1변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 RNN 모듈의 hidden layer인 현재인 시간 t 상태(state)의 hidden vector는 이하 수학식 1과 같이 이전 시간인 t-1의 상태(state)와 입력 벡터의 함수로 업데이트 되도록 구성될 수 있다. Regarding the first modification of the prediction of the achievement level information for the remaining whole phonemes of the level information generation module 15, the level information generation module 15 includes achievement level information (or diagnosis problem solving information) for some phonemes of the corresponding learner. Recurrent Neural Network (RNN) or LSTM that sequentially generates predicted achievement information (or predicted value of diagnostic problem-solving information) for neighboring phonemes (or related phonemes) based on the input achievement matrix of) and outputs the output achievement matrix. (Long-Short Term Memory) may be included. 6 is a schematic diagram showing an RNN module of the level information generating module 15 according to the first modified example of the present invention. As shown in FIG. 6, the RNN module of the level information generation module 15 uses an input achievement matrix, which is achievement level information (or diagnosis problem solving information) for a specific phoneme of learners, as input information, and surrounding phonemes (or, It can be composed of a previously learned RNN using the output achievement matrix including achievement level information for related phonemes) as output information. The hidden vector of the current time t state, which is the hidden layer of the RNN module of the level information generating module 15 according to the first modified example of the present invention, is the state of the previous time t-1 as shown in Equation 1 below ( state) and can be configured to be updated as a function of the input vector.

Figure pat00001
Figure pat00001

위 수학식에서, ht는 시간 t의 Hidden vector, Whh는 이전 시간인 t-1의 Hidden vector ht-1에 대한 가중치, wxh는 시간 t의 입력 벡터 xt에 대한 가중치, bh는 상수를 의미할 수 있다. In the above equation, h t is the hidden vector of time t, W hh is the weight of the hidden vector h t-1 of the previous time t-1, w xh is the weight of the input vector x t of time t, and b h is It can mean a constant.

본 발명의 제1변형예에 따른 주변 음소 또는 관련 음소는, 첫소리(초성), 가운뎃소리(중성), 끝소리(종성)를 축으로 하는 매트릭스 상에서 특정 음소에 해당하는 픽셀의 인근 픽셀에 대응되는 음소를 의미하거나, 텍스트 정보 벡터화 기법(Bag of Words, n-gram, TF-IDF, Word2Vec)으로 벡터화 하였을 때 상호 거리가 가까운 음소를 의미할 수 있다. 본 발명의 제1변형예에 따르면, 아래의 단계로 수준 정보가 생성될 수 있다.The surrounding phoneme or related phoneme according to the first modification of the present invention is a phoneme corresponding to a pixel adjacent to a pixel corresponding to a specific phoneme on a matrix having an initial sound (initial sound), a middle sound (neutral), and an end sound (ending sound) as axes. Or, when vectorized using a text information vectorization technique (Bag of Words, n-gram, TF-IDF, Word2Vec), it may mean a phoneme having a close mutual distance. According to the first modified example of the present invention, level information may be generated in the following steps.

(1) 해당 학습자의 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)를 포함하고 첫소리(초성), 가운뎃소리(중성), 끝소리(종성)를 축으로 하는 3D matrix(입력 성취도 매트릭스) 생성. 특히 해당 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보)의 위치는 3D matrix의 Convolution 곱이 진행되는 방향으로 구성(1) Create a 3D matrix (input achievement matrix) that includes achievement level information (or diagnostic problem solving information) for some phonemes of the learner and centers on the first sound (initial sound), middle sound (neutral), and ending sound (final sound). . In particular, the location of the achievement level information (or diagnosis problem solving information) for some phonemes is configured in the direction in which the convolution product of the 3D matrix proceeds.

(2) 일부 음소에 대한 성취도 정보를 포함하는 입력 성취도 매트릭스를 수준 정보 생성 모듈(15)의 RNN 모듈에 입력. 이때 RNN 모듈은 예측하고자 하는 Future pixel의 data가 입력 정보로 입력되는 것을 방지하기 위하여, 예측하고자 하는 Future Pixel이 마스크된 커널(Masked Kernal, Masked Convolution, Masked Filter)을 구성. 즉, RNN 모듈에 입력 벡터 xt 입력(2) An input achievement matrix including achievement level information for some phonemes is input into the RNN module of the level information generation module 15. At this time, the RNN module constructs a masked kernel (masked convolution, masked filter) in which the future pixel to be predicted is masked in order to prevent the data of the future pixel to be predicted from being input as input information. That is, input the input vector x t to the RNN module

(3) RNN 모듈이 예측 대상이 되는 Pixel인 주변 음소(또는, 관련 음소)에 대한 성취도 정보를 예측하여 상기 주변 음소(또는, 관련 음소)에 대한 예측 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보의 예측값)를 출력(yt)하고, 상기 예측 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보의 예측값)을 포함하여 입력 성취도 매트릭스 업데이트. (3) The RNN module predicts the achievement level information for the surrounding phoneme (or related phoneme), which is the pixel to be predicted, and predicts the achievement level information for the surrounding phoneme (or related phoneme) (or the predicted value of the diagnosis problem solving information). ) Output (y t ) and update the input achievement matrix including the prediction achievement information (or a predicted value of the diagnosis problem solving information).

(4) 시간 t의 상태(state)인 ht 및 입력 성취도 매트릭스에 마스크된 커널을 구성한 입력 벡터 xt 을 기초로 RNN 모듈을 업데이트하고, 업데이트 된 입력 성취도 매트릭스를 업데이트 된 RNN 모듈에 다시 Feed. (4) The RNN module is updated based on the state of time t, h t, and the input vector x t , which constitutes the kernel masked in the input achievement matrix, and the updated input achievement matrix is fed back to the updated RNN module.

(5) 1~4를 반복하여 나머지 전체 음소에 대한 예측 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보의 예측값)인 출력 성취도 매트릭스를 생성하고, 입력 성취도 매트릭스와 출력 성취도 매트릭스가 병합된 3D matrix 인 수준 정보 출력(5) Repeat 1 to 4 to generate an output achievement matrix, which is predicted achievement information (or predicted value of diagnosis problem solving information) for the remaining phonemes, and level information that is a 3D matrix in which the input achievement matrix and the output achievement matrix are merged. Print

본 발명의 제1변형예에 따르면, 기존 학습자들의 전체 음소에 대한 수준 정보를 기초로 한 학습 속도가 상대적으로 빠른 효과가 발생되고, 각 음소에 대한 성취도를 예측하는 것을 트래킹할 수 있는 효과가 있다. 또한, 비교적 학습이 안정적으로 진행될 수 있는 효과가 있다. According to the first modification of the present invention, there is an effect that the learning speed based on the level information of all the phonemes of existing learners is relatively fast, and there is an effect of being able to track predicting the achievement of each phoneme. . In addition, there is an effect that learning can be performed stably.

수준 정보 생성 모듈(15)의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측의 제2변형예와 관련하여, 수준 정보 생성 모듈(15)은 해당 학습자의 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)인 입력 성취도 매트릭스를 기초로 나머지 전체 음소에 대한 예측 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보의 예측값)인 출력 성취도 매트릭스를 포함하는 수준 정보를 생성하는 모듈인 생성 모듈, 그리고 해당 생성 모듈에 의해 생성된 수준 정보가 기존 학습자들의 전체 음소에 대한 수준 정보와 유사한지를 구분하여 생성 모듈을 학습시키는 인코더인 구분 모듈를 포함할 수 있다. 도 7은 본 발명의 제2변형예에 따른 수준 정보 생성 모듈(15)의 인공신경망 모듈인 생성 모듈(150) 및 구분 모듈(151)을 도시한 모식도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 수준 정보 생성 모듈(15)은 생성 모듈(150) 및 구분 모듈(151)을 포함할 수 있다.Regarding the second variation of the prediction of the achievement level information for the remaining whole phonemes of the level information generation module 15, the level information generation module 15 includes achievement level information (or diagnosis problem solving information) for some phonemes of the corresponding learner. ), which is a module that generates level information including the output achievement matrix, which is the predicted achievement information (or the predicted value of the diagnosis problem solving information) for the remaining phonemes, based on the input achievement matrix, and generated by the corresponding generation module. It may include a classification module that is an encoder that learns the generation module by classifying whether the determined level information is similar to the level information on the entire phoneme of the existing learners. 7 is a schematic diagram showing a generation module 150 and a classification module 151, which are artificial neural network modules of the level information generation module 15 according to the second modified example of the present invention. As shown in FIG. 7, the level information generation module 15 may include a generation module 150 and a classification module 151.

생성 모듈(150)은 VAE, GAN 등의 인코더 및 디코더로 구성된 이미지 제너레이터로 구성될 수 있다. 생성 모듈(150)의 추론 단계(inference)에서는 학습자의 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는, 진단 문제 풀이 정보)인 입력 성취도 매트릭스를 입력 정보로 수신하고, 상기 일부 음소를 제외한 나머지 전체 음소에 대한 예측 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보의 예측값)를 포함한 벡터인 출력 성취도 매트릭스를 생성하고, 상기 입력 성취도 매트릭스와 상기 출력 성취도 매트릭스를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 매트릭스인 수준 정보를 생성하도록 구성된다.The generation module 150 may be composed of an image generator composed of encoders and decoders such as VAE and GAN. In the inference step of the generation module 150, an input achievement matrix, which is achievement level information (or diagnosis problem solving information) for some phonemes of the learner, is received as input information, and predictions for all phonemes excluding the some phonemes. And generating an output achievement matrix, which is a vector including achievement information (or predicted value of diagnostic problem solving information), and merging the input achievement matrix and the output achievement matrix to generate level information, which is an achievement matrix for the entire phoneme.

생성 모듈(150)의 학습 단계(training)에서는 구분 모듈(151)에 의해 생성 모듈(150)이 학습되게 되며, 생성 모듈(150)이 기존 학습자의 일부 음소에 대한 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보)를 포함하는 벡터인 입력 성취도 매트릭스를 입력 정보로 수신하여 상기 일부 음소를 제외한 나머지 전체 음소에 대한 예측 성취도 정보(또는 진단 문제 풀이 정보의 예측값)를 포함하는 벡터인 출력 성취도 매트릭스를 생성하고 상기 입력 성취도 매트릭스와 상기 출력 성취도 매트릭스를 병합하여 상기 수준 정보를 생성하면 ConvNet 인코더인 구분 모듈(151)에서 생성된 상기 수준 정보가 기존의 실제 학습자들의 수준 정보와 유사한 매트릭스인지 구분(분류)하게 되며, 생성 모듈(150)에 의해 생성된 수준 정보가 구분 모듈(151)에서 기존의 실제 학습자들의 수준 정보와 유사한 매트릭스가 아닌 것으로 구분되게 되는 경우, 생성 모듈(150)에 의해 생성된 수준 정보와 구분 모듈(151)에서 기존의 실제 학습자들의 수준 정보의 차이(Cross entropy 등 적용)를 기초로 에러(error)를 출력하여 생성 모듈(150)을 업데이트하는 방법(예를 들어, Back Propagation)으로 구분 모듈(151)의 출력값에 의해 생성 모듈(150)이 학습되게 된다. 이에 따르면, 생성 모듈(150)은 학습 배치가 진행될수록 기존의 실제 학습자들의 수준 정보와 유사한 매트릭스를 출력하게 되는 효과가 발생된다.In the learning step (training) of the generation module 150, the generation module 150 is learned by the classification module 151, and the generation module 150 provides information on the achievement level (or diagnosis problem solving information) on some phonemes of the existing learner. Receives an input achievement matrix, which is a vector containing ), as input information, generates an output achievement matrix, which is a vector containing predicted achievement information (or predicted value of diagnosis problem solving information) for all phonemes excluding the partial phonemes, and the input When the level information is generated by merging the achievement matrix and the output achievement matrix, the level information generated by the classification module 151, which is a ConvNet encoder, is classified (classified) as to whether the level information is similar to the level information of the existing learners. When the level information generated by the module 150 is classified as not a matrix similar to the level information of the existing actual learners in the classification module 151, the level information generated by the generation module 150 and the classification module ( In 151), a method of updating the generation module 150 by outputting an error based on the difference (cross entropy, etc.) of existing actual learners' level information (for example, back propagation) is used. The generation module 150 is learned by the output value of ). According to this, as the learning arrangement proceeds, the generation module 150 outputs a matrix similar to the level information of the existing actual learners.

도 8은 본 발명의 제2변형예에 따른 구분 모듈(151)인 ConvNet 인코더의 예를 도시한 모식도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 구분 모듈(151)인 ConvNet 인코더는 [INPUT-CONV-RELU-POOL-FC]으로 구축될 수 있다. 입력 정보인 생성된 수준 정보의 경우, 첫소리(초성), 가운뎃소리(중성), 끝소리(종성)으로 depth가 구성되는 경우 초성의 가지수인 19자, 중성의 가지수인 21자, 종성의 가지수인 27자를 포함할 수 있도록 INPUT vector 인 수준 정보가 가로 32, 세로 32, 그리고 초성-중성-종성 채널을 가지고 입력의 크기는 [32x32x3]인 매트릭스로 구성될 수 있다. CONV 레이어(Conv. Filter, 101)는 수준 정보의 일부 영역과 연결되어 있으며, 이 연결된 영역과 자신의 가중치의 내적 연산(dot product)을 계산하게 된다. 결과 볼륨은 [32x32x12]와 같은 크기를 갖게 된다. RELU 레이어는 max(0,x)와 같이 각 요소에 적용되는 액티베이션 함수(activation function)이다. RELU 레이어는 볼륨의 크기를 변화시키지 않는다([32x32x12]). 그 결과 Activation map 1 (102)을 생성한다. POOL 레이어(pooling, 103)는 "가로,세로" 차원에 대해 다운샘플링(downsampling)을 수행해 [16x16x12]와 같이 줄어든 볼륨(Activation map 2, 104)을 출력한다. n번째 Activation map n(105)과 연결된 FC(fully-connected) 레이어(106)는 클래스 점수들을 계산해 [1x1x1]의 크기를 갖는 볼륨(output layer, 107)을 출력한다. output layer(107)에서는 생성 모듈(150)에서 생성되어 입력된 수준 정보가 기존의 학습자들의 수준 정보와 유사한 것으로 분류되는지, 아니면 기존의 학습자들의 수준 정보와 유사하지 않은 것으로 분류되는지를 출력하게 된다. FC 레이어는 이전 볼륨의 모든 요소와 연결되어 있다.8 is a schematic diagram showing an example of a ConvNet encoder that is a classification module 151 according to a second modified example of the present invention. As shown in FIG. 8, the ConvNet encoder, which is the classification module 151, may be constructed as [INPUT-CONV-RELU-POOL-FC]. In the case of the generated level information, which is input information, when the depth is composed of the first sound (initial sound), the middle sound (neutral), and the end sound (last sound), the number of branches of the initial voice is 19 characters, the number of branches of the neutrality is 21 characters, and the branches of the last sound. In order to contain 27 characters, the level information of the INPUT vector is 32 horizontally, vertically 32, and the initial-neutral-final channel, and the size of the input can be composed of a matrix of [32x32x3]. The CONV layer (Conv. Filter, 101) is connected to some areas of level information, and the dot product of this connected area and its own weight is calculated. The resulting volume will have the same size as [32x32x12]. The RELU layer is an activation function applied to each element, such as max(0,x). The RELU layer does not change the volume size ([32x32x12]). As a result, Activation map 1 (102) is generated. The POOL layer (pooling, 103) performs downsampling on the "horizontal, vertical" dimension to output a reduced volume (Activation map 2, 104) such as [16x16x12]. The fully-connected (FC) layer 106 connected to the n-th activation map n 105 calculates class scores and outputs an output layer 107 having a size of [1x1x1]. The output layer 107 outputs whether the level information generated and input by the generation module 150 is classified as similar to the level information of the existing learners or is classified as not similar to the level information of the existing learners. The FC layer is connected to all elements of the previous volume.

이와 같이, 구분 모듈(151)의 ConvNet은 특정 음소에 해당되는 성취도에 대한 픽셀 값으로 이뤄진 원본 매트릭스인 수준 정보를 각 레이어를 거치며 클래스 점수(기존의 학습자들의 수준 정보와의 유사도)로 변환(transform)시킨다. 어떤 레이어는 모수 (parameter)를 갖지만 어떤 레이어는 모수를 갖지 않는다. 특히 CONV/FC 레이어들은 단순히 입력 볼륨만이 아니라 가중치(weight)와 바이어스(bias)도 포함하는 액티베이션(activation) 함수이다. 반면 RELU/POOL 레이어들은 고정된 함수이다. CONV/FC 레이어의 모수 (parameter)들은 각 매트릭스에 대한 클래스 점수가 해당 매트릭스의 레이블과 같아지도록 그라디언트 디센트(gradient descent)로 학습된다.In this way, the ConvNet of the classification module 151 transforms the level information, which is the original matrix consisting of pixel values for the achievement level corresponding to a specific phoneme, into a class score (similarity with the level information of existing learners) through each layer. ). Some layers have parameters, while others do not. In particular, CONV/FC layers are activation functions that include not only input volume but also weight and bias. On the other hand, RELU/POOL layers are fixed functions. The parameters of the CONV/FC layer are learned with gradient descent so that the class score for each matrix is the same as the label of the matrix.

CONV 레이어의 모수(parameter)들은 일련의 학습가능한 필터들로 이뤄져 있다. 각 필터는 가로/세로 차원으로는 작지만 깊이 (depth) 차원으로는 전체 깊이를 아우른다. 포워드 패스(forward pass) 때에는 각 필터를 입력 볼륨의 가로/세로 차원으로 슬라이딩시키며(정확히는 convolve 시키며) n차원의 액티베이션 맵 (activation map)을 생성한다. 필터를 입력 위로 슬라이딩 시킬 때, 필터와 입력 볼륨 사이에서 내적 연산(dot product)이 이뤄진다. 이러한 과정으로 ConvNet은 입력 정보의 특정 위치의 특정 패턴에 대해 반응하는(activate) 필터를 학습하게 된다. 이런 액티베이션 맵(activation map)을 깊이(depth) 차원으로 쌓은 것이 곧 출력 볼륨이 된다. 그러므로 출력 볼륨의 각 요소들은 입력의 작은 영역만을 취급하고, 같은 액티베이션 맵 내의 뉴런들은 같은 필터를 적용한 결과이므로 같은 모수들을 공유한다.The parameters of the CONV layer consist of a series of learnable filters. Each filter is small in the horizontal/vertical dimension, but covers the entire depth in the depth dimension. In the forward pass, each filter is slid (convolved precisely) to the horizontal/vertical dimensions of the input volume, and an n-dimensional activation map is created. When sliding the filter over the input, a dot product is performed between the filter and the input volume. Through this process, ConvNet learns a filter that activates for a specific pattern at a specific location of the input information. The stacking of these activation maps in the depth dimension becomes the output volume. Therefore, each element of the output volume handles only a small area of the input, and neurons in the same activation map share the same parameters as the result of applying the same filter.

본 발명의 제2변형예에 따르면, 비교적 해당 학습자의 성취도 수준에 대한 예측 정확도가 높고, 몇 가지 음소로 구성된 진단 문제만으로도 높은 정확도로 나머지 음소에 대한 성취도를 예측할 수 있는 효과가 있다. According to the second modified example of the present invention, it is possible to predict the achievement level of the corresponding learner relatively high, and the achievement level of the remaining phonemes can be predicted with high accuracy even with a diagnosis problem composed of several phonemes.

인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치Artificial intelligence-based Hangul customized curriculum generation device for infants

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 출력 장치를 도시한 모식도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치(2)는, 커리큘럼 선정 모듈(20), 반복 횟수 조정 모듈(21), 영역 비율 조정 모듈(22), 커리큘럼 출력 모듈(23)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치(2)는 특정 웹서버, 클라우드 서버와 같은 가상 서버, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC 등의 컴퓨팅 장치의 처리모듈에 의해 처리되고, 각 장치의 메모리 모듈에 저장되도록 구성될 수 있다. 9 is a schematic diagram showing an artificial intelligence-based Hangul customized curriculum output device for infants according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the apparatus 2 for generating a customized Korean curriculum for infants based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention includes a curriculum selection module 20, a repetition frequency adjustment module 21, and an area ratio adjustment module. (22), it may include a curriculum output module (23). According to an embodiment of the present invention, the apparatus 2 for generating a customized Korean curriculum for children based on artificial intelligence is provided by a specific web server, a virtual server such as a cloud server, and a processing module of a computing device such as a smartphone, a tablet PC, and a desktop PC. It can be configured to be processed and stored in a memory module of each device.

커리큘럼 선정 모듈(20)은, 상기 진단 평가 모듈(12)에서 생성된 음소별/음절별 성취도를 기초로 전체 커리큘럼 상에서의 학습자의 현재 수준에 맞는 커리큘럼을 선정하여 커리큘럼 정보를 생성하는 모듈이다. 본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 정보는 적어도 하나 이상의 학습할 음소/학습할 음절로 구성된 문제에 대한 정보인 음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 비율 정보(초성, 중성, 종성, 자음, 쌍자음 등의 영역), 게임, 이미지, 영상 등의 교육 방법인 콘텐츠 종류 정보, 속도 정보, 시간 제한 정보, 학습 순서 정보 등의 속성 및 해당 속성에 대한 정보를 포함한 학습 세션(문제)에 대한 정보로 구성될 수 있다. The curriculum selection module 20 is a module that generates curriculum information by selecting a curriculum suitable for the current level of the learner in the entire curriculum based on the achievement level for each phoneme/syllable generated by the diagnostic evaluation module 12. Curriculum information according to an embodiment of the present invention includes phoneme information, repetition count information, area ratio information (initial, neutral, final, consonant, double consonant, etc.) Area), information about the learning session (problem) including information on the properties such as content type information, speed information, time limit information, learning order information, etc., which are educational methods such as games, images, and videos. I can.

반복 횟수 조정 모듈(21)은, 상기 커리큘럼 선정 모듈(20)에서 선정된 커리큘럼 정보 및 음소별/음절별 성취도 정보(또는 수준 정보)를 기초로, 해당 커리큘럼의 반복 횟수를 조정하여 반복 횟수 정보를 생성하는 모듈이다. 본 발명의 일실시예에 따른 반복 횟수 조정 모듈(21)은 상기 커리큘럼 선정 모듈(20)에서 선정된 커리큘럼에 대해 음소별/음절별 성취도 정보가 상대적으로 높은 수준인 경우 반복 횟수를 기설정된 횟수보다 상대적으로 낮은 횟수로 조정하고, 상기 커리큘럼 선정 모듈(20)에서 선정된 커리큘럼에 대해 음소별/음절별 성취도 정보가 상대적으로 낮은 수준인 경우 반복 횟수를 기설정된 횟수보다 상대적으로 높은 횟수로 조정하는 모듈이다. The repetition count adjustment module 21 adjusts the repetition count information by adjusting the repetition count of the curriculum based on the curriculum information selected by the curriculum selection module 20 and the achievement level information (or level information) for each phoneme/syllable. It is a module to create. The repetition count adjustment module 21 according to an embodiment of the present invention sets the number of repetitions to a predetermined number of times when the achievement level information for each phoneme/syllable for the curriculum selected by the curriculum selection module 20 is relatively high. A module that adjusts to a relatively low number of times, and adjusts the number of repetitions to a relatively higher number of times than a preset number when the achievement level information per phoneme/syllable for the curriculum selected by the curriculum selection module 20 is at a relatively low level to be.

영역 비율 조정 모듈(22)은, 상기 커리큘럼 선정 모듈(20)에서 선정된 커리큘럼 정보 및 음소별/음절별 성취도 정보(또는 수준 정보)를 기초로, 해당 커리큘럼의 영역 비율을 조정하여 영역 비율 정보를 생성하는 모듈이다. 영역 비율 조정 모듈(22)에서 조정되는 영역 비율이란, 모음, 자음, 받침, 이중모음, 쌍자음, 초성, 중성, 종성 등의 영역이 커리큘럼에 출력될 각 영역 사이의 비율로서, 커리큘럼에 출력될 확률 가중치로 이용될 수 있다. The area ratio adjustment module 22 adjusts the area ratio of the corresponding curriculum based on the curriculum information selected by the curriculum selection module 20 and the achievement level information (or level information) for each phoneme/syllable. It is a module to create. The area ratio adjusted by the area ratio adjustment module 22 is the ratio between the areas to be output in the curriculum, such as vowels, consonants, final consonants, double vowels, double consonants, initials, neutrals, and endings. It can be used as a probability weight.

커리큘럼 출력 모듈(23)은, 커리큘럼 선정 모듈(20)에서 생성된 커리큘럼 정보를 상기 반복 횟수 조정 모듈(21) 및 영역 비율 조정 모듈(22)에서 생성된 반복 횟수 정보와 영역 비율 정보를 기초로 조정하고, 조정된 커리큘럼 정보에 따라 문제 정보를 출력하는 모듈이다. The curriculum output module 23 adjusts the curriculum information generated by the curriculum selection module 20 based on the repetition number information and area ratio information generated by the repetition number adjustment module 21 and the area ratio adjustment module 22. It is a module that outputs problem information according to the adjusted curriculum information.

본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치(2)의 커리큘럼 선정 모듈(20)와 관련하여, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 인공신경망 모듈을 도시한 모식도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 인공신경망 모듈은, 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)의 변형예에서 수신한 수준 정보와 해당 커리큘럼에 출력하고자 하는 문제가 되는 음소나 음절에 대한 vector인 음소 정보를 입력 정보로 하고, 학습자가 해당 음소 정보를 기반으로 한 커리큘럼을 학습한 뒤에 예상되는 수준 정보의 변화율(각 음소에 대한 성취도 정보의 변화율의 총합)을 출력 정보로 하는 인공신경망으로 구성될 수 있다. 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 학습 단계에서는 기존 학습자의 수준 정보와 적어도 하나 이상의 음소로 구성된 vector인 음소 정보를 입력 정보로 하고, 출력 정보로 예상되는 수준 정보의 변화율과 실제 수준 정보의 변화율의 차이(에러, error)를 Back Propagation 하여 인공신경망을 학습시킬 수 있다. With respect to the curriculum selection module 20 of the artificial intelligence-based Hangul customized curriculum generation device 2 for infants according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram of a curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram showing an artificial neural network module. As shown in Fig. 10, the artificial neural network module of the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention includes level information received in a modified example of the diagnosis evaluation device 1 for each level of Korean language for infants based on artificial intelligence. Phoneme information, which is a vector for the phoneme or syllable in question to be output in the curriculum is input information, and the rate of change of the expected level information after the learner learns the curriculum based on the phoneme information (achievement for each phoneme) It can be composed of an artificial neural network using the sum of the rate of change of information) as output information. In the learning step of the curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention, the level information of the existing learner and phoneme information, which is a vector composed of at least one phoneme, are used as input information, and the rate of change of the level information expected as the output information and the actual The artificial neural network can be trained by back propagation of the difference (error) in the rate of change of level information.

본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 인공신경망 모듈에 따르면 특정 학습자의 수준 정보에 대해 특정 음소 정보를 커리큘럼으로 하였을 때 예상되는 수준 정보의 변화율이 출력되게 되고, 커리큘럼 선정 모듈(20)은 상호 다양한 음소/음절의 조합으로 구성된 복수개의 음소 정보에 대하여 예상되는 수준 정보의 변화율을 출력하고 특정 값 이상의 수준 정보 변화율이 출력되는 적어도 하나의 음소 정보를 기초로 커리큘럼 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. According to the artificial neural network module of the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention, the rate of change of level information expected when specific phoneme information is used as a curriculum is output for level information of a specific learner, and the curriculum selection module ( 20) is configured to output the expected rate of change of level information for a plurality of phoneme information composed of various phoneme/syllable combinations, and to generate curriculum information based on at least one phoneme information outputting the rate of change of level information above a specific value. Can be.

본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)은 구체적으로 아래의 단계로 커리큘럼 정보를 생성할 수 있다. The curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention may specifically generate curriculum information in the following steps.

(1) 특정 학습자의 수준 정보와 특정 음소 정보를 병합한 입력 벡터를 복수개 생성(1) Generate multiple input vectors by merging specific learner's level information and specific phoneme information

(2) 생성된 복수개의 입력 벡터를 커리큘럼 선정 모듈(20)의 인공신경망 모듈에 입력(2) Input a plurality of generated input vectors to the artificial neural network module of the curriculum selection module 20

(3) 복수개의 음소 정보에 대해 각각 수준 정보 변화율 출력(3) Level information change rate output for each of a plurality of phoneme information

(4) 특정 값 이상의 수준 정보 변화율이 출력되는 적어도 하나의 음소 정보를 선정 (4) Select at least one phoneme information for which the rate of change of level information above a specific value is output

(5) 선정된 음소 정보를 기초로 커리큘럼 정보 생성(5) Generate curriculum information based on selected phoneme information

(6) 커리큘럼이 종료된 후, 학습자의 성취도 정보를 기초로 학습자의 수준 정보 업데이트(Moving average 등 이용)(6) After the curriculum is over, update the learner's level information based on the learner's achievement level information (using moving average, etc.)

(7) 업데이트 된 수준 정보를 기초로 1단계에서 다시 시작(7) Start over from step 1 based on the updated level information

본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)에 따르면, 매 커리큘럼마다 학습자의 성취도를 가장 상승시킬 수 있는 음소와 음절을 기초로 하는 학습 커리큘럼이 생성될 수 있는 효과가 발생된다. According to the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention, an effect of generating a learning curriculum based on phonemes and syllables that can most increase the achievement of a learner is generated for each curriculum.

본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치(2)의 커리큘럼 선정 모듈(20)와 관련하여, 도 11은 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 강화학습을 도시한 모식도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)은 강화학습에 의해 커리큘럼의 음소 정보 선정이 업데이트 되도록 구성될 수 있다. 강화학습의 관점에서, 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 Objective는 커리큘럼의 학습 이후의 수준 정보 변화량을 향상시키는 것이고, 상태(State) 및 환경(Environment)는 해당 학습자의 수준 정보(각 음소별 성취도 정보)를 의미할 수 있고, 액션(Action)은 커리큘럼 선정 모듈(20)의 음소 정보 선정을 의미할 수 있으며, 보상(Reward)은 선정된 음소 정보를 기초로 한 커리큘럼 정보를 학습한 이후 학습자의 수준 정보의 변화량을 의미할 수 있다. 본 발명의 변형예에 따라 커리큘럼 선정 모듈(20)의 음소 정보 선정이 강화학습에 의해 학습되게 되면, 학습자들이 커리큘럼 선정 모듈(20)에 의해 선정된 커리큘럼을 학습하면 할수록 학습자의 수준 정보를 보다 향상시킬 수 있는 커리큘럼을 선정할 수 있게 되는 효과가 발생된다. 즉, 커리큘럼 선정 모듈(20)의 향상을 위해 한명의 학습자에 대해 많은 커리큘럼 학습 정보가 반드시 필요한 것이 아니라, 여러명의 학습자에 대해 커리큘럼 학습 정보가 발생되는 경우에도 커리큘럼 선정 모듈(20)을 강화학습 할 수 있게 되는 것이다. Regarding the curriculum selection module 20 of the artificial intelligence-based Hangul customized curriculum generating device 2 for infants according to a modified example of the present invention, FIG. 11 is a reinforcement learning of the curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention. It is a schematic diagram showing. As shown in FIG. 11, the curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention may be configured to update the selection of phoneme information of the curriculum by reinforcement learning. In terms of reinforcement learning, the objective of the curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention is to improve the amount of change in level information after learning of the curriculum, and the state and environment are the level information of the corresponding learner. It can mean (achievement information for each phoneme), action (Action) can mean phoneme information selection of the curriculum selection module 20, and reward (Reward) is curriculum information based on the selected phoneme information. It can mean the amount of change in the learner's level information after learning. According to a modified example of the present invention, when the phoneme information selection of the curriculum selection module 20 is learned by reinforcement learning, the learner's level information is improved more as the learners learn the curriculum selected by the curriculum selection module 20. There is an effect of being able to select a curriculum that can be made. That is, in order to improve the curriculum selection module 20, a lot of curriculum learning information is not necessarily required for one learner, and even when curriculum learning information is generated for several learners, the curriculum selection module 20 can be reinforced learning. There will be.

본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)은 아래의 구성에 의해 보다 효과적인 강화학습에 의해 커리큘럼의 음소 정보 선정이 업데이트 되도록 구성될 수 있다. 도 12는 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)을 도시한 모식도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)은 특정 상태에서의 가치를 출력하는 가치 함수를 학습하는 인공신경망인 가치망(211) 및 커리큘럼 정보의 각 속성의 확률을 출력하는 정책 함수를 학습하는 정책망(210)을 포함할 수 있고, 본 발명의 변형예에 따른 정책망(210) 및 가치망(211)은 수준 정보 변화율을 예측하는 커리큘럼 선정 모듈(20)의 인공신경망 모듈에 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 정책망(210)과 가치망(211)은 최적 커리큘럼 탐색 모듈과 연결되어 선정된 커리큘럼 속성 정보(500)를 출력할 수 있다.The curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention may be configured to update the phoneme information selection of the curriculum by more effective reinforcement learning by the following configuration. 12 is a schematic diagram showing a curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention. As shown in FIG. 12, the curriculum selection module 20 according to a modified example of the present invention includes a value network 211, which is an artificial neural network that learns a value function that outputs value in a specific state, and each attribute of curriculum information. A policy network 210 for learning a policy function that outputs a probability may be included, and the policy network 210 and the value network 211 according to a modified example of the present invention include a curriculum selection module 20 that predicts a rate of change of level information. ) Can be configured to be connected to the artificial neural network module. In addition, the policy network 210 and the value network 211 may be connected to an optimal curriculum search module to output selected curriculum attribute information 500.

정책망(210)은 커리큘럼 선정 모듈(20)의 각 상태에서 선정된 커리큘럼의 특정 속성들(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 정보, 학습 시간 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)의 확률을 결정하는 인공신경망이고, 정책 함수를 학습하여 선정된 커리큘럼 속성 확률을 출력하게 된다. 정책망의 Cost function은 정책함수와 가치망의 Cost Function을 곱하여 크로스 엔트로피(Cross Entropy)를 계산한 뒤 Policy gradient를 취한 함수일 수 있고, 예를 들면, 아래 수학식 2와 같이 구성될 수 있다. 정책망은 크로스 엔트로피와 가치망의 cost function인 시간차 에러의 곱을 기초로 back propagation 될 수 있다. The policy network 210 is an artificial neural network that determines the probability of specific attributes (phoneme information, repetition count information, area information, learning time information, content type information, etc.) selected in each state of the curriculum selection module 20. And, by learning the policy function, the selected curriculum attribute probability is output. The cost function of the policy network may be a function obtained by multiplying the policy function and the cost function of the value network to calculate the cross entropy and then taking the policy gradient. For example, it may be configured as in Equation 2 below. The policy network can be back propagated based on the product of the cross entropy and the time difference error, which is a cost function of the value network.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 1에서, π는 정책 함수, θ는 정책망 파라미터, πθ(ai│si)는 현재 에피소드에서 특정 액션(특정 속성의 커리큘럼)을 할 가능성, V는 가치 함수, w는 가치망 파라미터, si는 현재 에피소드인 i의 상태 정보, Si+1은 다음 에피소드인 i+1의 상태 정보, ri+1은 다음 에피소드에서 획득하는 것으로 예상되는 보상, Vw(si)는 현재 에피소드에서의 보상 가능성, Vw(si+1)는 다음 에피소드에서의 보상 가능성, γ는 감가율을 의미할 수 있다. 이때, ri+1은 수준 정보 변화율을 예측하는 인공신경망 모듈에서 수신하도록 구성될 수 있다. 결국, 본 발명의 일실시예에 따른 정책망(210)은 Policy gradient를 통해 초기에는 학습자의 커리큘럼 히스토리를 모사하는 커리큘럼 속성을 출력하게 된다. In Equation 1, π is a policy function, θ is a policy network parameter, π θ (a i │s i ) is the probability of performing a specific action (curriculum of a specific attribute) in the current episode, V is a value function, and w is a value network. Parameter, s i is the status information of the current episode i, S i+1 is the status information of the next episode i+1, r i+1 is the reward expected to be acquired in the next episode, and V w (s i ) is The possibility of compensation in the current episode, V w (s i+1 ), may indicate the possibility of compensation in the next episode, and γ may indicate a depreciation rate. In this case, r i+1 may be configured to be received by an artificial neural network module that predicts a rate of change of level information. As a result, the policy network 210 according to an embodiment of the present invention initially outputs a curriculum attribute that simulates a learner's curriculum history through a policy gradient.

본 발명의 일실시예에 따른 정책망(210)은 강화학습이 진행되기 이전에 기존의 커리큘럼 속성 정보(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 정보, 학습 시간 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)와 이에 따른 성과 정보(수준 정보 변화율)를 기초로 지도학습(Supervised Learning)되어 정책망의 weight가 업데이트 됨으로써 정책의 기초를 학습할 수 있다. 즉, 정책망의 weight는 기존의 커리큘럼 속성 정보 및 성과 정보를 토대로 지도학습되어 설정될 수 있다. 이에 따르면, 기존의 커리큘럼의 기록에 의해 정책망이 매우 빠르게 학습될 수 있는 효과가 발생된다. The policy network 210 according to an embodiment of the present invention provides information on existing curriculum attributes (phoneme information, repetition number information, area information, learning time information, content type information, etc.) and performance according to the existing curriculum attribute information before reinforcement learning proceeds. Based on information (level information change rate), supervised learning is performed, and the weight of the policy network is updated so that the basics of the policy can be learned. That is, the weight of the policy network can be set by supervising learning based on existing curriculum attribute information and performance information. According to this, the policy network can be learned very quickly by recording the existing curriculum.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 정책망(210)의 지도학습 시에 랜덤 벡터를 포함하여 기존의 커리큘럼 속성 정보와 이에 따른 성과 정보를 기초로 지도학습이 되도록 구성될 수 있다. 랜덤 벡터는 예를 들면 가우시안 확률 분포(Gaussian distribution)를 이용할 수 있다. 이에 따르면, 정책망이 랜덤한 확률로 도전적인 커리큘럼 정책을 출력할 수 있게 되는 효과가 발생된다. 정책망(210)의 지도학습 시에 기존의 커리큘럼 속성 정보와 이에 따른 성과 정보를 기초로 지도학습이 되도록 구성하면 커리큘럼의 선정이 기존의 정책 내에서 최적화되는 결과가 나타나게 된다. 하지만, 본 발명의 일실시예에 따라 정책망의 지도학습 시에 랜덤 벡터를 포함하게 되면 강화학습이 진행될수록 정책망이 기존의 정책보다 더 효과적인 커리큘럼을 학습할 수 있게 되는 효과가 발생된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, when supervised learning of the policy network 210, it may be configured to perform supervised learning based on existing curriculum attribute information and result information including a random vector. The random vector may use, for example, a Gaussian distribution. Accordingly, there is an effect that the policy network can output challenging curriculum policies with random probability. When supervised learning of the policy network 210 is configured to be supervised learning based on the existing curriculum attribute information and corresponding performance information, the result of the selection of a curriculum being optimized within the existing policy appears. However, according to an embodiment of the present invention, if a random vector is included in the supervised learning of a policy network, the more effective reinforcement learning proceeds, the more effective the policy network can learn a curriculum than the existing policy.

가치망(211)은 커리큘럼 선정 모듈(20)이 가질 수 있는 각 상태(State)에서 보상(Reward)을 달성할 가능성을 도출하는 인공신경망이고, 가치 함수를 학습하게 된다. 가치망(211)은 에이전트(agent)인 커리큘럼 선정 모듈(20)이 어떤 방향으로 업데이트 될 지에 대한 방향성을 제시해주게 된다. 이를 위해, 가치망(211)의 입력 변수는 커리큘럼 선정 모듈(20)의 상태에 대한 정보인 상태 정보로 설정되고, 가치망(211)의 출력 변수는 커리큘럼 선정 모듈(20)이 보상을 달성할 가능성인 보상 가능성 정보(수준 정보 변화율)로 설정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 보상 가능성 정보는 아래 수학식과 같은 Q-function으로 계산될 수 있다. The value network 211 is an artificial neural network that derives the possibility of achieving a reward in each state that the curriculum selection module 20 may have, and learns a value function. The value network 211 presents a direction in which direction the curriculum selection module 20, which is an agent, will be updated. To this end, the input variable of the value network 211 is set as state information, which is information on the state of the curriculum selection module 20, and the output variable of the value network 211 is the curriculum selection module 20 to achieve compensation. It can be set as the possibility of compensation possibility information (a rate of change of level information). Compensation possibility information according to an embodiment of the present invention may be calculated by a Q-function as shown in the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

위 수학식 3에서 Qπ는 특정 정책 π에서 상태 s, 액션 a인 경우 미래에 예상되는 전체 보상 가능성 정보를 의미하고, R은 특정 기간의 보상, gamma는 감가율을 의미할 수 있다. St는 시간 t의 상태, At는 시간 t의 액션, E는 기대값을 의미할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 보상 가능성 정보(Q value)는 정책망(210)의 업데이트 방향 및 크기를 규정하게 된다. In Equation 3 above, Q π may mean information about the total reward possibility expected in the future in the case of a state s and an action a in a specific policy π, R represents a reward for a specific period, and gamma represents a depreciation rate. S t may represent a state of time t, A t may represent an action of time t, and E may represent an expected value. Compensation possibility information (Q value) according to an embodiment of the present invention defines the update direction and size of the policy network 210.

이때, 가치망의 Cost function은 가치 함수에 대한 MSE(Mean Square error) 함수일 수 있고, 예를 들면 아래 수학식 4와 같이 구성될 수 있다. 가치망(211)은 가치망의 cost function인 시간차 에러를 기초로 back propagation 될 수 있다. At this time, the cost function of the value network may be a mean square error (MSE) function for the value function, and may be configured as in Equation 4 below. The value network 211 may be back propagated based on a time difference error, which is a cost function of the value network.

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 4에서, V는 가치 함수, w는 가치망 파라미터, si는 현재 에피소드인 i의 상태 정보, Si+1은 다음 에피소드인 i+1의 상태 정보, ri+1은 다음 에피소드에서 획득하는 것으로 예상되는 보상, Vw(si)는 현재 에피소드에서의 보상 가능성, Vw(si+1)는 다음 에피소드에서의 보상 가능성, γ는 감가율을 의미할 수 있다. 이때, ri+1은 수준 정보 변화율을 예측하는 인공신경망 모듈에서 수신하도록 구성될 수 있다. In Equation 4, V is a value function, w is a value network parameter, s i is the state information of the current episode i, S i+1 is the state information of the next episode i+1 , and r i+1 is the next episode. A reward expected to be acquired, V w (s i ) may mean a reward possibility in the current episode, V w (s i+1 ) represents a reward probability in the next episode, and γ represents a depreciation rate. In this case, r i+1 may be configured to be received by an artificial neural network module that predicts a rate of change of level information.

이에 따라, 가치망은 커리큘럼 선정 모듈(20)의 상태가 변경될 때 수학식 4의 Cost Function을 Gradient descent 시키는 방향으로 업데이트 할 수 있다. Accordingly, when the state of the curriculum selection module 20 changes, the value network may update the cost function of Equation 4 in the direction of gradient descent.

본 발명의 일실시예에 따르면 가치망을 정책망과 별도로 학습시키면서, 가치망의 Q value가 랜덤에서 시작하지 않고 Supervised되게 되므로 빠른 학습이 가능해지는 효과가 발생된다. 이에 따르면 매우 복잡도가 높은 커리큘럼 속성의 조합을 선택하는 액션(action)에 있어서 탐구(exploration) 부담을 크게 줄일 수 있게 되는 효과가 발생된다. According to an embodiment of the present invention, while learning the value network separately from the policy network, the Q value of the value network is supervised instead of starting at random, resulting in an effect of enabling rapid learning. According to this, the effect of being able to greatly reduce the burden of exploration in the action of selecting a combination of curriculum properties with very high complexity occurs.

본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)에 따르면, 지도학습을 마친 정책망(210)이 현재 에피소드 i의 커리큘럼 속성을 선정하게 되면 가치망(211)이 선정된 커리큘럼 속성을 진행할 경우의 보상(수준 정보의 변화율)을 예측하도록 학습된다. 학습을 마친 커리큘럼 선정 모듈(20)의 정책망(210)과 가치망(211)은 최적 커리큘럼 탐색 모듈을 활용한 시뮬레이션과 조합되어 최종적으로 커리큘럼 속성(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 정보, 학습 시간 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)을 선정하는데 활용된다. According to the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention, when the policy network 210 that has completed supervised learning selects the curriculum attribute of the current episode i, the value network 211 proceeds with the selected curriculum attribute. It is learned to predict the reward (rate of change of level information). The policy network 210 and the value network 211 of the curriculum selection module 20 that have completed learning are combined with the simulation using the optimal curriculum search module, and finally curriculum properties (phoneme information, repetition count information, area information, learning time). Information, content type information, etc.).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가치망(211)에 따르면 선정된 커리큘럼 속성의 확률을 출력하는 정책망의 업데이트가 매 에피소드마다 진행될 수 있는 효과가 발생된다. 기존의 강화학습에서는 강화학습 모델의 업데이트가 모든 에피소드가 종료된 이후에 진행되는 문제가 있어서, 커리큘럼 선정 모델에 적용하는데는 어려움이 있었다. In addition, according to the value network 211 according to an embodiment of the present invention, an effect of updating the policy network that outputs the probability of the selected curriculum attribute can be performed every episode. In the existing reinforcement learning, there is a problem in that the update of the reinforcement learning model proceeds after all episodes are finished, so it was difficult to apply it to the curriculum selection model.

최적 커리큘럼 탐색 모듈은 정책망과 가치망에서 계산되는 복수의 에이전트(agent)를 기초로 다양한 상태 및 다양한 액션에 대한 복수회의 시뮬레이션을 진행하여 최적의 커리큘럼 속성을 탐색하는 구성이다. 본 발명의 일실시예에 따른 최적 커리큘럼 탐색 모듈은, 예를 들어, 몬테카를로 트리 탐색을 활용할 수 있고, 트리의 각 노드는 상태(state)를, 각 연결(edge)은 해당 상태에 대한 특정 액션에 따라 예상되는 가치(value)를 나타내며, 현재 상태를 뿌리 노드로 두고 새로운 액션을 취해 새로운 상태로 전이될 때 마다 잎(leaf) 노드가 확장되는 구조이다. 본 발명의 일실시예에 따른 최적 커리큘럼 탐색 모듈에서 최적 커리큘럼 탐색은 몬테카를로 트리 탐색이 활용되는 경우, Selection, Expansion, Evaluation, Backup의 4 단계로 처리될 수 있다. The optimal curriculum search module is a configuration that searches for optimal curriculum properties by conducting multiple simulations for various states and various actions based on a plurality of agents calculated in the policy network and the value network. The optimal curriculum search module according to an embodiment of the present invention may utilize, for example, a Monte Carlo tree search, wherein each node of the tree is a state, and each edge is a specific action for a corresponding state. It represents the expected value accordingly, and it is a structure in which the leaf node expands every time it transitions to a new state by taking a new action with the current state as the root node. In the optimal curriculum search module according to an embodiment of the present invention, when the Monte Carlo tree search is used, the search for the optimal curriculum may be processed in four stages of selection, expansion, evaluation, and backup.

최적 커리큘럼 탐색 모듈의 Selection 단계는, 현재 상태로부터 잎 노드가 나올 때까지 선택 가능한 액션 중 가장 가치가 높은 액션을 선택하며 진행하는 단계이다. 이 때 연결(edge)에 저장해 둔 가치함수의 값과 탐구-이용 균형을 맞추기 위한 방문빈도 값을 이용한다. Selection 단계에서 액션 선택을 위한 수학식은 아래와 같다. The selection step of the optimal curriculum search module is a step in which the action with the highest value among the selectable actions is selected and proceeded from the current state until the leaf node appears. At this time, the value of the value function stored in the edge and the visit frequency value to balance inquiry-use are used. The equation for action selection in the selection step is as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

위 수학식 5에서 at는 시간t에서의 액션(커리큘럼 수행)이고, Q(st,a)는 트리에 저장된 가치함수의 값이며, u(st,a)는 해당 상태-액션 쌍의 방문횟수에 반비례하는 값으로 탐구(exploration)와 이용의 균형을 맞추기 위해 사용된 것이다. In Equation 5 above, a t is an action (curriculum execution) at time t, Q(s t ,a) is the value of the value function stored in the tree, and u(s t ,a) is the corresponding state-action pair. This value is inversely proportional to the number of visits, and is used to balance exploration and use.

최적 커리큘럼 탐색 모듈의 Expansion 단계는, 시뮬레이션이 잎 노드까지 진행되면 지도학습으로 학습된 정책망의 확률에 따라 액션하여 새로운 노드를 잎 노드로 추가하는 단계이다. The expansion step of the optimal curriculum search module is a step of adding a new node as a leaf node by taking action according to the probability of the policy network learned by supervised learning when the simulation proceeds to the leaf node.

최적 커리큘럼 탐색 모듈의 Evaluation 단계는, 새로 추가된 잎 노드로부터 가치망을 사용해 판단한 가치(보상 가능성)와 잎 노드로부터 정책망을 사용해 커리큘럼 에피소드가 끝날 때까지 진행해 얻은 보상을 통해 잎 노드의 가치를 평가하는 단계이다. 아래 수학식은 새로운 잎 노드의 가치를 평가하는 예시이다. In the evaluation step of the optimal curriculum search module, the value of the leaf node is evaluated through the value determined by using the value net from the newly added leaf node (reward possibility) and the reward obtained by proceeding until the end of the curriculum episode using the policy network from the leaf node. It is a step to do. The following equation is an example of evaluating the value of a new leaf node.

Figure pat00006
Figure pat00006

위 수학식 6에서 V(sL)은 잎 노드의 가치, λ는 mixing 파라미터, vθ(sL)은 가치망을 통해 얻은 가치, zL은 시뮬레이션을 계속하여 얻은 보상을 의미할 수 있다. In Equation 6 above, V(s L ) is the value of the leaf node, λ is the mixing parameter, v θ (s L ) is the value obtained through the value network, and z L is the reward obtained by continuing the simulation.

최적 커리큘럼 탐색 모듈의 Backup 단계는, 새로 추가된 잎 노드의 가치를 반영하여 시뮬레이션 중 방문한 노드들의 가치를 재평가하고 방문 빈도를 업데이트하는 단계이다. 아래 수학식은 노드 가치 재평가 및 방문 빈도 업데이트의 예시이다. The backup step of the optimal curriculum search module is a step of re-evaluating the value of the nodes visited during the simulation and updating the visit frequency by reflecting the value of the newly added leaf node. The following equation is an example of node value re-evaluation and visit frequency update.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

위 수학식 7에서 sL i는 i번째 시뮬레이션에서의 잎 노드를, 1(s,a,i)는 i번째 시뮬레이션에서 연결 (s,a)를 방문했는지를 나타내고, 트리 탐색이 완료되면 알고리즘은 뿌리 노드로부터 가장 많이 방문된 연결(s,a)을 선택하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 최적 커리큘럼 탐색 모듈에 따르면 정책망에 의해 선별되는 복수의 커리큘럼 속성에 대해 가치망을 기초로 복수회 시뮬레이션을 선행하여 최적의 커리큘럼 속성(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 정보, 학습 시간 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)을 선택할 수 있게되는 효과가 발생된다. In Equation 7 above, s L i denotes the leaf node in the i-th simulation, 1(s,a,i) denotes whether the connection (s,a) was visited in the i-th simulation, and when the tree search is completed, the algorithm is It can be configured to select the most visited connection (s,a) from the root node. According to the optimal curriculum search module according to an embodiment of the present invention, an optimal curriculum attribute (phoneme information, repetition count information, area) is preceded by a plurality of simulations based on the value network for a plurality of curriculum attributes selected by the policy network. Information, learning time information, content type information, etc.) can be selected.

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 에이전트(Agent)가 구성되도록 커리큘럼 선정 모듈(20)이 구성될 수 있다. 복수의 에이전트가 구성되면 특정 상태, 특정 커리큘럼 속성 각각에 대해 커리큘럼 선정 모듈(20)가 선정하는 커리큘럼이 상호 경쟁하여, 가장 최적의 커리큘럼을 선정할 수 있게 되는 효과가 발생된다.According to an embodiment of the present invention, the curriculum selection module 20 may be configured such that a plurality of agents are configured. When a plurality of agents are configured, the curriculum selected by the curriculum selection module 20 for each of a specific state and a specific curriculum attribute competes with each other, so that the most optimal curriculum can be selected.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 커리큘럼 선정 모듈(20)의 동작예를 도시한 흐름도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 학습자 클라이언트의 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈에서 상태 정보를 트래킹하는 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)에 의해 상태 s(t)가 입력되면 가치망(211)에 의해 정책망(210)의 복수개의 에이전트(agent)들에 의해 다양한 커리큘럼 속성들이 최적 커리큘럼 탐색 모듈에 입력되고, 최적 커리큘럼 탐색 모듈에 의해 출력되는 액션(action)인 선정된 커리큘럼 속성 확률 a(t)에 의해 커리큘럼이 진행되는 것으로 에피소드 t가 종료되고 에피소드 t+1이 시작된다. 에피소드 t+1에서는 다시 a(t)에 의한 상태 변화인 s(t+1)이 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)에 의해 입력되고, a(t)에 따른 보상인 r(t+1)이 곧바로 입력되어 가치망(211) 및 정책망(210)을 업데이트하게 된다.13 is a flowchart showing an operation example of the curriculum selection module 20 according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 13, when the state s(t) is input by the AI-based infant Hangul level diagnosis evaluation device 1 that tracks state information in the infant Hangul learning application module of a plurality of learner clients, the value network ( 211), various curriculum attributes are input to the optimal curriculum search module by a plurality of agents of the policy network 210, and the selected curriculum attribute probability a As the curriculum proceeds by (t), episode t ends and episode t+1 begins. In episode t+1, s(t+1), which is the change in state due to a(t), is inputted by the AI-based infant Hangul level diagnosis evaluation device (1), and the compensation according to a(t), r( t+1) is immediately input to update the value network 211 and the policy network 210.

인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치Artificial Intelligence-based Hangul Curriculum for Preschool Children

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치를 도시한 모식도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)는, 선호도 생성 모듈(30), 세부조정 모듈(31), 커리큘럼 출력 모듈(32)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 출력 장치(2)는 특정 웹서버, 클라우드 서버와 같은 가상 서버, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC 등의 컴퓨팅 장치의 처리모듈에 의해 처리되고, 각 장치의 메모리 모듈에 저장되도록 구성될 수 있다. 14 is a schematic diagram showing an apparatus for fine-tuning a Hangul curriculum for infants based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 14, the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device 3 according to an embodiment of the present invention, a preference generation module 30, a detailed adjustment module 31, a curriculum output module 32 ) Can be included. The artificial intelligence-based Hangul customized curriculum output device 2 for infants according to an embodiment of the present invention is provided by a processing module of a computing device such as a specific web server, a virtual server such as a cloud server, a smartphone, a tablet PC, and a desktop PC. It can be configured to be processed and stored in a memory module of each device.

선호도 생성 모듈(30)은 학습자의 커리큘럼의 수행 횟수, 각 커리큘럼의 성취도, 각 커리큘럼에 대한 학습자의 평가를 기초로 각 커리큘럼에 대한 선호도 정보를 생성하는 모듈이다. The preference generation module 30 is a module that generates preference information for each curriculum based on the number of times the learner has performed the curriculum, the achievement of each curriculum, and the learner's evaluation for each curriculum.

세부조정 모듈(31)은 선호도 생성 모듈(30)에서 생성된 선호도 정보를 기초로 해당 커리큘럼의 각 속성을 세부조정하여 세부조정 커리큘럼 정보를 생성하는 모듈이다. 본 발명의 일실시예에 따른 세부조정은 각 세션의 음소/음절 재학습 및 재확인, 음소/음절 생략 또는 건너뛰기, 음소/음절 순서 변경, 반복 횟수 조정, 영역비율 조정 등을 의미할 수 있다.The detailed adjustment module 31 is a module that generates detailed adjustment curriculum information by fine-tuning each attribute of a corresponding curriculum based on the preference information generated by the preference generating module 30. Detailed adjustment according to an embodiment of the present invention may mean phoneme/syllable relearning and reconfirmation of each session, phoneme/syllable omission or skipping, phoneme/syllable order change, repetition frequency adjustment, area ratio adjustment, and the like.

커리큘럼 출력 모듈(32)은 세부조정 모듈(31)에서 생성된 세부조정 커리큘럼 정보를 기초로 세부조정된 커리큘럼 정보를 학습자 클라이언트에 출력하는 모듈이다.The curriculum output module 32 is a module that outputs fine-tuned curriculum information to a learner client based on the fine-tuned curriculum information generated by the fine-tuning module 31.

인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)의 세부조정 커리큘럼 정보의 출력에 관한 변형예와 관련하여, 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 생성 장치(2)에서 생성된 커리큘럼 정보(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 비율 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)를 기초로 학습자 클라이언트의 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈에 유아 한글 커리큘럼을 출력한 뒤, 학습자의 입력에 의해 수신되는 문제 풀이 정보(음소 입력 시간, 오답 횟수 등) 또는 해당 커리큘럼의 음소 정보에 대한 현재 성취도 정보를 기초로 학습자가 이탈할 가능성인 이탈 가능성 정보를 예측하고, 이탈 가능성 정보를 기초로 커리큘럼 정보(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 비율 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)를 세부조정하도록 구성될 수 있다. Regarding the modification of the output of the detailed adjustment curriculum information of the artificial intelligence-based Hangul curriculum for infants (3), the curriculum information (phoneme information, repetition) generated by the artificial intelligence-based Hangul curriculum generation device (2) Based on the number information, area ratio information, content type information, etc.), after outputting the infant Hangul curriculum to the learner's client's infant Hangul learning application module, problem solving information received by the learner's input (phoneme input time, number of incorrect answers, etc.) ) Or, based on the current achievement level information on the phoneme information of the curriculum, the learner predicts churnability information, which is the possibility of a student's departure, and the curriculum information (phoneme information, repetition count information, area ratio information, content type) Information, etc.) can be configured to fine-tune.

본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)의 이탈 가능성 정보 예측과 관련하여, 도 15는 본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)의 인공신경망 모듈을 도시한 모식도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)의 인공신경망 모듈은 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 생성 장치(2)에서 생성된 커리큘럼 정보(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 비율 정보, 콘텐츠 종류 정보 등), 문제 풀이 정보(음소 입력 시간, 오답 횟수 등), 해당 학습자의 수준 정보, 해당 학습자의 수준 정보와 문제 풀이 정보에 의해 계산된 실제 성취도 정보와의 차이인 현재 집중도 정보를 입력 벡터로 하고, 이탈 가능성 정보를 출력 벡터로 구성할 수 있다. 해당 인공신경망 모듈의 학습 단계에서는 출력된 이탈 가능성 정보과 학습자의 실제 이탈 정보의 차이를 기초로 인공신경망 모듈을 학습하도록 구성될 수 있다. Regarding the prediction of departure possibility information of the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device 3 according to a modified example of the present invention, FIG. 15 is an artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device according to a modified example of the present invention ( 3) is a schematic diagram showing the artificial neural network module. As shown in Figure 15, the artificial neural network module of the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device 3 according to a modified example of the present invention is curriculum information generated by the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum generating device 2 (Phoneme information, repetition count information, area ratio information, content type information, etc.), problem solving information (phoneme input time, incorrect answer count, etc.), the learner's level information, the learner's level information and the problem-solving information. The current concentration information, which is the difference from the actual achievement level information, can be used as an input vector, and the departure possibility information can be configured as an output vector. In the learning step of the corresponding artificial neural network module, it may be configured to learn the artificial neural network module based on a difference between the output possibility of departure and the actual departure information of the learner.

본 발명의 변형예에 따르면, 매 커리큘럼의 종료 시, 또는 특정 시간, 또는 특정 커리큘럼 학습 횟수 이후마다 이탈 가능성 정보를 예측하도록 구성될 수 있고, 커리큘럼 생성 장치(2)에서 생성된 커리큘럼 정보(수준 정보 변화량이 특정 값 이상 높을 것으로 예상되는 커리큘럼 정보)를 기초로 각각의 속성값(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 비율 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)이 세부조정된 복수개의 후보 커리큘럼 정보를 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)의 인공신경망 모듈의 입력 벡터에 포함하여 입력하고, 각각의 후보 커리큘럼 정보에 대응되는 이탈 가능성 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)는 각각의 후보 커리큘럼 정보에 대응되는 이탈 가능성 정보를 기초로, 이탈 가능성 정보가 특정 값 이하(예를 들어, 이전 커리큘럼에서의 이탈 가능성 정보 이하)인 후보 커리큘럼 정보 중 적어도 하나를 세부조정 커리큘럼 정보로서 출력하도록 구성될 수 있다. According to a modified example of the present invention, it may be configured to predict departure probability information at the end of each curriculum, at a specific time, or after a specific number of curriculum learning, and curriculum information (level information) generated by the curriculum generating device 2 Based on the curriculum information that the amount of change is expected to be higher than a certain value), a plurality of candidate curriculum information in which each attribute value (phoneme information, repetition number information, area ratio information, content type information, etc.) It may be configured to include and input into an input vector of an artificial neural network module of the apparatus 3 for fine-tuning the Korean language curriculum for infants 3, and to output information on the possibility of departure corresponding to each candidate curriculum information. The artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device (3) is based on the departure possibility information corresponding to each candidate curriculum information, the departure possibility information is less than a certain value (for example, less than the departure possibility information from the previous curriculum) It may be configured to output at least one of the candidate curriculum information as detailed adjustment curriculum information.

본 발명의 변형예에 따르면, 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 생성 장치(2)에서 생성된 커리큘럼 정보에 의해 수준 정보 변화량이 특정 값 이상으로 높을 것으로 예상되는 커리큘럼들 중에서 이탈 가능성 정보가 특정 값 이하로 낮을 것으로 계산되는 커리큘럼으로 자동 세부조정 되는 효과가 발생된다. 또한, 학습자들의 현재 집중도에 따라서 최적의 커리큘럼이 출력될 수 있는 효과가 발생된다.According to a modified example of the present invention, among curriculums that are expected to have a high level of change of level information by the curriculum information generated by the artificial intelligence-based Hangul curriculum generating device 2 for infants, the deviation probability information falls below a specific value. The curriculum is calculated to be low, and the effect is automatically fine-tuned. In addition, according to the current concentration of learners, there is an effect that an optimal curriculum can be output.

인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 방법Method of providing learning sessions by level of Korean language for young children based on artificial intelligence

본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 방법과 관련하여, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 방법을 도시한 흐름도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 방법은 진단 문제 출력 단계(S10), 진단 문제 풀이 정보 수신 단계(S11), 성취도 정보 생성 단계(S12), 수준 정보 생성 단계(S13), 커리큘럼 정보 생성 단계(S14), 문제 풀이 정보 수신 단계(S15), 이탈 가능성 정보 생성 단계(S16), 세부조정 커리큘럼 정보 생성 단계(S17)를 포함할 수 있다. Regarding the method of providing a learning session for each level of Korean language for young children based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention, FIG. 16 is a flowchart illustrating a method for providing a learning session for each level of Korean language for children according to an embodiment of the present invention. . As shown in FIG. 16, the method of providing a learning session for each level of Korean language for children based on artificial intelligence according to an embodiment of the present invention includes a diagnosis problem output step (S10), a diagnosis problem solution information reception step (S11), and a achievement level information generation step. (S12), level information generation step (S13), curriculum information generation step (S14), problem solving information receiving step (S15), departure possibility information generation step (S16), fine-tuning curriculum information generation step (S17). I can.

진단 문제 출력 단계(S10)는 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)가 학습자 클라이언트에 특정 음소에 대한 진단 문제를 출력하는 단계이다. In the diagnosis problem output step (S10), the diagnosis and evaluation apparatus 1 for each level of Hangul for infants based on artificial intelligence outputs a diagnosis problem for a specific phoneme to a learner client.

진단 문제 풀이 정보 수신 단계(S11)는 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)가 학습자 클라이언트에서 상기 진단 문제에 대하여 입력된 진단 문제 풀이 정보(음소 입력 시간 정보, 오답 횟수 정보 등)를 수신하는 단계이다. In the step of receiving diagnosis problem solving information (S11), the AI-based diagnosis evaluation apparatus 1 for each level of Hangul for infants receives diagnosis problem solving information (phoneme input time information, incorrect answer count information, etc.) input for the diagnosis problem from the learner client. This is the receiving step.

성취도 정보 생성 단계(S12)는 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)가 진단 문제에 대응되는 특정 음소에 대하여 성취도 정보를 생성하는 단계이다. The achievement level information generation step (S12) is a step in which the AI-based diagnostic evaluation apparatus 1 for each level of Hangul for infants generates achievement level information for a specific phoneme corresponding to the diagnosis problem.

수준 정보 생성 단계(S13)는 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치(1)가 S12에서 생성된 특정 음소에 대한 성취도 정보를 기초로 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보를 예측하고, 예측된 성취도 정보인 예측 성취도 정보를 기초로 해당 학습자의 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 단계이다. In the level information generation step (S13), the AI-based diagnosis and evaluation device for each level of Hangul for infants (1) predicts the achievement level information for all the remaining phonemes based on the achievement level information for the specific phoneme generated in S12, and the predicted achievement level information. This is the step of generating level information, which is the achievement level information for the entire phoneme of the learner based on the predicted achievement level information.

커리큘럼 정보 생성 단계(S14)는 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치(2)가 S13에서 생성된 수준 정보를 기초로 수준 정보 변화량이 특정 값 이상으로 예상되는 커리큘럼 정보(음소 정보, 반복 횟수 정보, 영역 비율 정보, 콘텐츠 종류 정보 등)를 생성하고, 생성된 커리큘럼 정보를 기초로 학습자 클라이언트에 문제를 출력하는 단계이다. 학습자가 기존에 유아 한글 학습 애플리케이션 모듈을 통해 한글을 학습하여, 해당 학습자에 대해 수준 정보, 커리큘럼 정보가 기저장되어 있는 경우에는 학습자가 로그인 하였을 때 S14 단계부터 수행되도록 구성될 수 있다. In the curriculum information generation step (S14), the curriculum information (phoneme information, repetition number information) for which the level information change is expected to be more than a specific value based on the level information generated in S13 by the artificial intelligence-based Hangul customized curriculum generation device 2 , Area ratio information, content type information, etc.), and outputting the problem to the learner client based on the generated curriculum information. When a learner has previously learned Korean through an early childhood Hangul learning application module, and level information and curriculum information for the corresponding learner are previously stored, it may be configured to be performed from step S14 when the learner logs in.

문제 풀이 정보 수신 단계(S15)는 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)가 학습자 클라이언트에서 상기 문제에 대하여 입력된 문제 풀이 정보(음소 입력 시간 정보, 오답 횟수 정보 등)를 수신하는 단계이다. In the step of receiving problem solving information (S15), the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device 3 receives problem solving information (phoneme input time information, incorrect answer count information, etc.) input for the problem from a learner client. to be.

이탈 가능성 정보 생성 단계(S16)는 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)가 S15에서의 문제 풀이 정보(음소 입력 시간 정보, 오답 횟수 정보 등)를 기초로 복수의 후보 커리큘럼 정보에 대한 해당 학습자의 이탈 가능성 정보를 생성하는 단계이다.In the step of generating departure possibility information (S16), the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum fine-tuning device 3 provides information on a plurality of candidate curriculums based on the problem solving information (phoneme input time information, incorrect answer count information, etc.) in S15. This is the step of generating information about the learner's possibility of departure.

세부조정 커리큘럼 정보 생성 단계(S17)는 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치(3)가 S16에서의 복수의 후보 커리큘럼 정보에 대한 이탈 가능성 정보를 기초로 세부조정 커리큘럼 정보를 생성하고, 생성된 세부조정 커리큘럼 정보를 기초로 학습자 클라이언트에 문제를 출력하는 단계이다. In the step of generating detailed adjustment curriculum information (S17), the artificial intelligence-based infant Hangul curriculum detailed adjustment device 3 generates detailed adjustment curriculum information based on the information on the possibility of departure for a plurality of candidate curriculum information in S16. This is the step of outputting the problem to the learner's client based on the detailed curriculum information.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

본 명세서 내에 기술된 특징들 및 장점들은 모두를 포함하지 않으며, 특히 많은 추가적인 특징들 및 장점들이 도면들, 명세서, 및 청구항들을 고려하여 당업자에게 명백해질 것이다. 더욱이, 본 명세서에 사용된 언어는 주로 읽기 쉽도록 그리고 교시의 목적으로 선택되었고, 본 발명의 주제를 묘사하거나 제한하기 위해 선택되지 않을 수도 있다는 것을 주의해야 한다.The features and advantages described herein are not all inclusive, and in particular many additional features and advantages will become apparent to those skilled in the art in view of the drawings, specification, and claims. Moreover, it should be noted that the language used herein has been selected primarily for readability and for teaching purposes, and may not be chosen to describe or limit the subject matter of the invention.

본 발명의 실시예들의 상기한 설명은 예시의 목적으로 제시되었다. 이는 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하거나, 빠뜨리는 것 없이 만들려고 의도한 것이 아니다. 당업자는 상기한 개시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다.The above description of the embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible in light of the above disclosure.

그러므로 본 발명의 범위는 상세한 설명에 의해 한정되지 않고, 이를 기반으로 하는 출원의 임의의 청구항들에 의해 한정된다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 개시는 예시적인 것이며, 이하의 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Therefore, the scope of the invention is not limited by the detailed description, but by any claims in the application on which it is based. Accordingly, the disclosure of the embodiments of the present invention is illustrative and does not limit the scope of the present invention described in the following claims.

1: 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치
2: 인공지능 기반의 유아 한글 맞춤형 커리큘럼 생성 장치
3: 인공지능 기반의 유아 한글 커리큘럼 세부조정 장치
10: 수준 정보 분류 모듈
11: 진단 기준 설정 모듈
12: 진단 평가 모듈
13: 진단 문제 출력 모듈
14: 임베딩 모듈
15: 수준 정보 생성 모듈
20: 커리큘럼 선정 모듈
21: 반복 횟수 조정 모듈
22: 영역 비율 조정 모듈
30: 선호도 생성 모듈
31: 세부 조정 모듈
32: 커리큘럼 출력 모듈
100: 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 학습 세션 제공 시스템
101: Conv. Filter
102: Activation map 1
103: Pooling layer
104: Activation map 2
105: Activation map n
106: Fully connected layer
107: output layer
150: 생성 모듈
151: 구분 모듈
210: 정책망
211: 가치망
500: 커리큘럼 속성 정보
1: Artificial intelligence-based diagnosis and evaluation device for each level of Hangul for infants
2: Artificial intelligence-based Hangul customized curriculum generation device for infants
3: Artificial Intelligence-based Hangul Curriculum for Preschool Children Fine-tuning Device
10: level information classification module
11: Diagnostic Criteria Setting Module
12: diagnostic evaluation module
13: diagnostic problem output module
14: embedding module
15: level information generation module
20: Curriculum Selection Module
21: repetition count adjustment module
22: area ratio adjustment module
30: Affinity Generation Module
31: fine tuning module
32: curriculum output module
100: AI-based learning sessions for infants by Korean level
101: Conv. Filter
102: Activation map 1
103: Pooling layer
104: Activation map 2
105: Activation map n
106: Fully connected layer
107: output layer
150: generation module
151: division module
210: policy network
211: value chain
500: Curriculum attribute information

Claims (5)

특정 음소를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정하고, 선정된 상기 특정 음소에 대한 진단 문제를 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트의 유아 학습 애플리케이션 모듈에 출력하는 진단 문제 출력 모듈;
상기 진단 문제에 대한 상기 학습자의 입력인 진단 문제 풀이 정보를 상기 학습자 클라이언트에서 수신하고, 상기 진단 문제 풀이 정보의 전체 학습자들에 대한 분포를 기초로 상기 특정 음소에 대한 성취도 정보를 생성하며, 상기 특정 음소에 대한 벡터에 상기 성취도 정보를 임베딩하는 임베딩 모듈; 및
상기 임베딩 정보를 입력 벡터로 하여 상기 특정 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측값인 예측 성취도 정보를 출력 벡터로 출력하는 인공신경망 모듈을 포함하고, 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보 및 상기 나머지 전체 음소에 대한 상기 예측 성취도 정보를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 수준 정보 생성 모듈;
을 포함하고,
상기 수준 정보 생성 모듈의 상기 인공신경망 모듈은, 기존 학습자들의 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보를 입력 벡터로 하고, 상기 나머지 전체 음소 각각에 대한 상기 성취도 정보를 출력 벡터로 하여 기학습된 인공신경망인 것을 특징으로 하는,
인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치.
A diagnosis problem output module for selecting a specific phoneme based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, and outputting a diagnosis problem for the selected specific phoneme to an early childhood learning application module of a learner client, which is a learner's client;
The learner client receives diagnosis problem solving information, which is the learner's input for the diagnosis problem, and generates achievement level information for the specific phoneme based on the distribution of the diagnosis problem solving information to all learners, and the specific An embedding module for embedding the achievement level information in a vector for a phoneme; And
And an artificial neural network module for outputting predicted achievement information, which is a predicted value of achievement information for all phonemes other than the specific phoneme, as an output vector by using the embedding information as an input vector, and the achievement information for the specific phoneme and the rest A level information generation module for generating level information, which is achievement level information for all phonemes, by merging the predicted achievement level information for all phonemes;
Including,
The artificial neural network module of the level information generation module is an artificial neural network previously learned by using the achievement level information for the specific phoneme of the existing learners as an input vector and the achievement level information for each of the remaining phonemes as an output vector. Characterized in that,
Artificial intelligence-based diagnosis and evaluation device for each level of Hangul for infants.
유아 학습 애플리케이션 모듈이 설치된 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트와 연결되어 유아 한글 수준별 진단 평가를 수행하는 유아 한글 수준별 진단 평가 프로그램 코드를 저장하는 메모리 모듈; 및
상기 유아 한글 수준별 진단 평가 프로그램 코드를 처리하는 처리 모듈;
을 포함하고,
상기 유아 한글 수준별 진단 평가 프로그램 코드는,
특정 음소를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정하고, 선정된 상기 특정 음소에 대한 진단 문제를 상기 학습자 클라이언트의 상기 유아 학습 애플리케이션 모듈에 출력하는 진단 문제 출력 단계;
상기 진단 문제에 대한 상기 학습자의 입력인 진단 문제 풀이 정보를 상기 학습자 클라이언트에서 수신하고, 상기 진단 문제 풀이 정보의 전체 학습자들에 대한 분포를 기초로 상기 특정 음소에 대한 성취도 정보를 생성하며, 상기 특정 음소에 대한 벡터에 상기 성취도 정보를 임베딩하는 임베딩 단계; 및
인공신경망 모듈에 상기 임베딩 정보를 입력하여 상기 특정 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측값인 예측 성취도 정보를 출력하고, 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보 및 상기 나머지 전체 음소에 대한 상기 예측 성취도 정보를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 수준 정보 생성 단계;
를 포함하여 컴퓨터 상에서 수행하도록 구성되고,
상기 수준 정보 생성 모듈의 상기 인공신경망 모듈은, 기존 학습자들의 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보를 입력 벡터로 하고, 상기 나머지 전체 음소 각각에 대한 상기 성취도 정보를 출력 벡터로 하여 기학습된 인공신경망인 것을 특징으로 하는,
인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치.
A memory module that stores a diagnostic evaluation program code for each level of Korean language for infants, which is connected to a learner client, which is a client of a learner on which the early childhood learning application module is installed, and performs diagnosis evaluation for each level of Korean language in the infants; And
A processing module that processes the diagnostic evaluation program code for each level of the infant Hangul level;
Including,
The diagnostic evaluation program code for each level of Korean language for infants,
A diagnostic problem output step of selecting a specific phoneme based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, and outputting a diagnosis problem for the selected specific phoneme to the early childhood learning application module of the learner client;
The learner client receives diagnosis problem solving information, which is the learner's input for the diagnosis problem, and generates achievement level information for the specific phoneme based on the distribution of the diagnosis problem solving information to all learners, and the specific An embedding step of embedding the achievement level information in a vector for a phoneme; And
By inputting the embedding information to the artificial neural network module, the predicted achievement information, which is a predicted value of achievement information for all other phonemes other than the specific phoneme, is output, and the achievement information for the specific phoneme and the predicted achievement for the remaining all phonemes A level information generation step of merging the information to generate level information, which is achievement level information for all phonemes;
It is configured to run on a computer, including,
The artificial neural network module of the level information generation module is an artificial neural network previously learned by using the achievement level information for the specific phoneme of the existing learners as an input vector and the achievement level information for each of the remaining phonemes as an output vector. Characterized in that,
Artificial intelligence-based diagnosis and evaluation device for each level of Hangul for infants.
진단 문제 출력 모듈이, 특정 음소를 한글의 General Corpus 에서의 출현 빈도를 기초로 선정하고, 선정된 상기 특정 음소에 대한 진단 문제를 학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트의 유아 학습 애플리케이션 모듈에 출력하는 진단 문제 출력 단계;
임베딩 모듈이, 상기 진단 문제에 대한 상기 학습자의 입력인 진단 문제 풀이 정보를 상기 학습자 클라이언트에서 수신하고, 상기 진단 문제 풀이 정보의 전체 학습자들에 대한 분포를 기초로 상기 특정 음소에 대한 성취도 정보를 생성하며, 상기 특정 음소에 대한 벡터에 상기 성취도 정보를 임베딩하는 임베딩 단계; 및
수준 정보 생성 모듈이, 상기 수준 정보 생성 모듈에 포함된 인공신경망 모듈에 상기 임베딩 정보를 입력하여 상기 특정 음소 이외의 나머지 전체 음소에 대한 성취도 정보의 예측값인 예측 성취도 정보를 출력하고, 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보 및 상기 나머지 전체 음소에 대한 상기 예측 성취도 정보를 병합하여 전체 음소에 대한 성취도 정보인 수준 정보를 생성하는 수준 정보 생성 단계;
를 포함하고,
상기 수준 정보 생성 모듈의 상기 인공신경망 모듈은, 기존 학습자들의 상기 특정 음소에 대한 상기 성취도 정보를 입력 벡터로 하고, 상기 나머지 전체 음소 각각에 대한 상기 성취도 정보를 출력 벡터로 하여 기학습된 인공신경망인 것을 특징으로 하는,
인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 방법.
The diagnostic problem output module selects a specific phoneme based on the frequency of appearance in the General Corpus of Hangul, and outputs the diagnosis problem for the selected specific phoneme to the early childhood learning application module of the learner's client, the learner's client. step;
The embedding module receives diagnosis problem solving information, which is the learner's input for the diagnosis problem, from the learner client, and generates achievement level information for the specific phoneme based on the distribution of the diagnosis problem solving information to all learners. And embedding the achievement level information in a vector for the specific phoneme; And
The level information generation module inputs the embedding information into the artificial neural network module included in the level information generation module to output predicted achievement level information, which is a predicted value of achievement level information for all other phonemes other than the specific phoneme, and outputs prediction achievement level information to the specific phoneme. A level information generation step of generating level information, which is achievement level information for all phonemes, by merging the achievement level information for and the predicted achievement level information for the remaining whole phonemes;
Including,
The artificial neural network module of the level information generation module is an artificial neural network previously learned by using the achievement level information for the specific phoneme of the existing learners as an input vector and the achievement level information for each of the remaining phonemes as an output vector. Characterized in that,
Artificial intelligence-based diagnosis and evaluation method for each level of Hangul for infants.
학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트에 구성되고, 상기 학습자 클라이언트에 설치되는 유아 한글 애플리케이션 모듈을 저장하는 메모리 모듈; 및
상기 학습자 클라이언트에 구성되고, 상기 유아 한글 애플리케이션 모듈의 프로그램 코드를 처리하는 처리 모듈;
을 포함하고,
상기 유아 한글 애플리케이션 모듈의 프로그램 코드는,
제1항에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 특정 음소에 대한 진단 문제를 수신하는 진단 문제 수신 단계;
상기 진단 문제에 대하여 상기 학습자에 의해 입력되는 진단 문제 풀이 정보를 생성하는 진단 문제 풀이 정보 생성 단계; 및
상기 진단 문제 풀이 정보를 상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에 송신하는 진단 문제 풀이 정보 송신 단계;
를 포함하여 컴퓨터 상에서 수행하도록 구성되고,
상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 상기 진단 문제 풀이 정보를 기초로 생성한 수준 정보에 의해 출력되는 커리큘럼 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는,
인공지능 기반의 유아 한글 학습 장치.
A memory module configured in a learner client that is a learner's client and storing an infant Hangul application module installed in the learner client; And
A processing module configured in the learner client and processing a program code of the early childhood Hangul application module;
Including,
The program code of the infant Korean language application module,
A diagnostic problem receiving step of receiving a diagnostic problem for a specific phoneme in the artificial intelligence-based diagnostic evaluation apparatus for each Hangul level for infants according to claim 1;
A diagnostic problem solving information generating step of generating diagnostic problem solving information input by the learner with respect to the diagnosis problem; And
A diagnostic problem solving information transmitting step of transmitting the diagnosis problem solving information to the artificial intelligence-based diagnostic evaluation apparatus for each level of Korean characters for infants;
It is configured to run on a computer, including,
Receiving curriculum information output by level information generated based on the diagnosis problem solving information in the artificial intelligence-based diagnosis evaluation apparatus for each level of Korean language for infants,
An artificial intelligence-based Hangul learning device for young children.
학습자의 클라이언트인 학습자 클라이언트에 구성되고 상기 학습자 클라이언트에 설치되는 유아 한글 애플리케이션 모듈이, 제1항에 따른 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 특정 음소에 대한 진단 문제를 수신하는 진단 문제 수신 단계;
상기 유아 한글 애플리케이션 모듈이, 상기 진단 문제에 대하여 상기 학습자에 의해 입력되는 진단 문제 풀이 정보를 생성하는 진단 문제 풀이 정보 생성 단계; 및
상기 유아 한글 애플리케이션 모듈이, 상기 진단 문제 풀이 정보를 상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에 송신하는 진단 문제 풀이 정보 송신 단계;
를 포함하고,
상기 인공지능 기반의 유아 한글 수준별 진단 평가 장치에서 상기 진단 문제 풀이 정보를 기초로 생성한 수준 정보에 의해 출력되는 커리큘럼 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는,
인공지능 기반의 유아 한글 학습 방법.
A diagnostic problem receiving step in which an infant Hangul application module configured in a learner client, which is a learner's client, and installed in the learner client, receives a diagnosis problem for a specific phoneme in the AI-based diagnostic evaluation device for infant Hangul levels according to claim 1 ;
A diagnostic problem solving information generation step of generating, by the infant Hangul application module, information about solving a diagnosis problem input by the learner with respect to the diagnosis problem; And
Transmitting, by the infant Hangul application module, the diagnosis problem solving information to the AI-based infant Hangul level diagnostic evaluation apparatus;
Including,
Receiving curriculum information output by level information generated based on the diagnosis problem solving information in the artificial intelligence-based diagnosis evaluation apparatus for each level of Korean language for infants,
A method of learning Korean for young children based on artificial intelligence.
KR1020190119598A 2019-09-27 2019-09-27 Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence KR102297265B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190119598A KR102297265B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190119598A KR102297265B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210037231A true KR20210037231A (en) 2021-04-06
KR102297265B1 KR102297265B1 (en) 2021-09-03

Family

ID=75473156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190119598A KR102297265B1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102297265B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102398318B1 (en) * 2021-07-09 2022-05-16 (주)뤼이드 Method for, device for, and system for evaluating learning ability
WO2023282537A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 (주)뤼이드 Learning ability assessment method, learning ability assessment device, and learning ability assessment system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140147378A (en) * 2013-06-19 2014-12-30 주식회사 이드웨어 Method and system for improvement of the pronunciation accuracy and expressiveness during language beginners reading an e-book aloud
KR101609473B1 (en) * 2014-10-14 2016-04-05 충북대학교 산학협력단 System and method for automatic fluency evaluation of english speaking tests
KR20180088097A (en) * 2017-01-26 2018-08-03 주식회사 아이디엘 Online learning management system using phonemes image
KR20190066849A (en) * 2017-12-06 2019-06-14 (주)자이네스 Custom STEM e-learning platform based on big data and machine learning

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140147378A (en) * 2013-06-19 2014-12-30 주식회사 이드웨어 Method and system for improvement of the pronunciation accuracy and expressiveness during language beginners reading an e-book aloud
KR101609473B1 (en) * 2014-10-14 2016-04-05 충북대학교 산학협력단 System and method for automatic fluency evaluation of english speaking tests
KR20180088097A (en) * 2017-01-26 2018-08-03 주식회사 아이디엘 Online learning management system using phonemes image
KR20190066849A (en) * 2017-12-06 2019-06-14 (주)자이네스 Custom STEM e-learning platform based on big data and machine learning

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 10-1921888, 온라인 평가 기반 언어재활 훈련 방법, 대한민국(국립재활원장)
(특허문헌 2) 대한민국 공개특허 10-2017-0108622, 영어 말하기의 운율 및 유창성 평가 장치 및 그 방법, 한국전자통신연구원
(특허문헌 3) 대한민국 공개특허 10-2017-0087367, 범언어적 시맨틱 웹 정보 품질평가 방법, 한국과학기술원
(특허문헌 4) 대한민국 등록특허, 10-1943520, 비원어민의 영어 말하기 발음의 자동평가 시스템 및 이를 이용한 평가방법, 한국외국어대학교 연구산학협력단

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102398318B1 (en) * 2021-07-09 2022-05-16 (주)뤼이드 Method for, device for, and system for evaluating learning ability
WO2023282537A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 (주)뤼이드 Learning ability assessment method, learning ability assessment device, and learning ability assessment system

Also Published As

Publication number Publication date
KR102297265B1 (en) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102297266B1 (en) AI-based Infant Korean Curriculum Adjustment Apparatus and Method
Weston Dialog-based language learning
Mayer Designing instruction for constructivist learning
Nokes-Malach et al. Toward a model of transfer as sense-making
Hooshyar et al. A procedural content generation-based framework for educational games: Toward a tailored data-driven game for developing early English reading skills
US20060166174A1 (en) Predictive artificial intelligence and pedagogical agent modeling in the cognitive imprinting of knowledge and skill domains
Zamuner et al. Spoken word recognition of novel words, either produced or only heard during learning
Spaulding et al. A social robot system for modeling children's word pronunciation
Nugraha et al. Android application development of student learning skills in era society 5.0
Massaro Multimodal learning
Su et al. A recursive dialogue game for personalized computer-aided pronunciation training
Gentry Instructional techniques for emerging writers and special needs students at kindergarten and grade 1 levels
CN112740132A (en) Scoring prediction for short answer questions
KR102297265B1 (en) Apparatus and method for assessing language level using artificial intelligence
Marshall Word production errors in children with developmental language impairments
Perlovsky et al. Neurally and mathematically motivated architecture for language and thought
Cai et al. Authoring conversational intelligent tutoring systems
Ali et al. Understand my world: An interactive app for children learning arabic vocabulary
KR102267402B1 (en) AI-based Infant Korean Customized Curriculum Generation Apparatus and Method
KR20220015075A (en) Reinforcement learning based Infant Korean Customized Curriculum Generation Apparatus and Method
KR20220015074A (en) Apparatus and method for assessing language level using reinforcement learning
Nair et al. Understanding bilingual word learning: the role of phonotactic probability and phonological neighborhood density
Kumar et al. Improving Reading Comprehension Question Generation with Data Augmentation and Overgenerate-and-rank
WO2021177416A1 (en) Learning assistance device, learning assistance method, and program
Rzepka Transforming First Language Learning Platforms towards Adaptivity and Fairness

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right