[논문]사용자의 성향을 고려하는 지능형 음성 웹

권형준; 홍광석

doi:10.3745/kipstb.2008.15-b.4.347

사용자의 성향을 고려하는 지능형 음성 웹
Intelligent Speech Web Considering User Inclination 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part B. Part B, v.15B no.4, 2008년, pp.347 - 354

권형준 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) , 홍광석 (성균관대학교 정보통신공학부)

초록
AI-Helper

본 논문은 음성 웹의 지능화 및 개인화를 위한 방안을 제시한다. 제안하는 시스템은 한 번의 연결에서 요청된 정보들을 하나의 트랜잭션으로 기록하고, 기록된 트랜잭션들로부터 요청된 정보들 간의 연관 규칙을 탐사하여 빈발하게 요청된 정보들의 집합을 발견하며, 시스템은 이에 기반하여 과거의 사용자들과 유사한 입력 성향을 보이는 사용자에게 발견된 빈발집합에 근거하여 관련 정보를 추천한다. 유효성 검증을 위해서 제안하는 시스템을 구축하고 실험한 결과, 제안하는 시스템이 사용자가 요청한 정보와 빈번하게 요청되었던 정보를 관련 정보로 추천함으로써 사용자의 정보 획득을 도울 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a method for personalizing and intelligence of speech Web. The proposed system records information that was demanded in the past as a transaction, explores association rules from those transactions, and discovers itemsets from frequent requests. This method is to recommend relevant information, based on frequent itemsets, to users who have similar inclinations to previous users. As a result of experimenting and implementation of proposed system for verification, we confirmed that the proposed system can recommend previously frequently requested information as relevant information.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 VXML 기반의 음성 웹 시스템의 지능화에 대한 방법을 제안하였다. 기존의 음성 웹 시스템들은 사용자의 의사 결정을 직접적으로 돕지 못하였으나, 본 논문에서는 문제의 해결을 위해서 연관규칙 마이닝을 수행하여 사용자가 관심을 보일 만한 정보를 추천하는 지능형 에이전트를 탑재하여 음성 웹의 지능화를 이루었다.
이와 같은 문제를 개선하기 위한 방안으로써, Rahul Ram Vankayala는 VXML이 웹 기반으로 동작한다는 사실에 주목하였다. 웹 서버 측면의 스크립트 언어에 의한 동적인 VXML 문서의 생성이 가능함을 보이면서 VXML에서 기본적으로 지원하는 다이얼로그 구조가 가지고 있는 시나리오의 제약을 극복하기 위한 방안을 제시하였다[3]. 그것은 DBMS와 서버 측면의 스크립트 언어의 활용을 통해서 사용자의 입력에 따라 인식 후보를 갱신해가며 VXML 문서를 동적으로 생성해내는 방법이다.
이와 같이 여러 가지 관점에서 VXML에 기반한 음성 웹에 관한 연구들로 인해 음성 웹이 일반적인 시각 환경의 웹과 비슷한 수준의 활용도를 갖게 되었으나 지능화 및 개인화에 대한 연구는 미비하였다. 이에 본 논문에서는 과거의 사용자가 요청했던 정보들의 연관 규칙 마이닝을 통해서 현재 및 미래의 사용자가 흥미를 보일만한 정보와 연결되는 음성 앵커를 제시하는 지능을 가진 음성 웹 시스템을 제안한다.
이렇듯 음성 웹에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있지만 주로 음성 웹을 어느 분야에 적용할 것인지에 관한 응용 측면에 치중되어 있으며, 현재 IT 기술의 이슈인 지능화 및 개인화에 관한 연구는 미비하였다. 이에 본 논문에서는 사용자의 성향에 따라 사용자가 요구하는 정보에 대한 관련 정보를 추천하는 지능화된 음성 웹 어플리케이션을 가진 시스템을 제안하고 설계 및 구현한다. 제안하는 시스템은 한 번의 연결에서 입력 받은 음성 앵커들의 목록을 트랜잭션으로써 데이터베이스에 기록하고, 누적된 트랜잭션들을 가지고 각 음성 앵커들 사이의 연관 규칙을 탐사한다.
제안하는 시스템에서는 과거 사용자들의 입력이 X일 때 빈발하게 발생했던 Y를 찾아내어 X를 입력한 현재와 미래의 사용자에게 Y를 추천하기 위해 사용되었다. 탐사된 결과는 (그림 4)에 나타낸 DTD(Document Type Definition)에 따라 XML 문서로 출력되며, VXML 문서 생성기가 VXML 문서를 생성할 때 사용자의 입력에 대한 관련 정보를 선별하기 위해 사용된다[11].

제안 방법

(그림 1)에 보인 Web Server Container와 VXML Interpreter Context를 에 나타낸 것과 같은 사양으로 구축하였고, CTI 서버는 같은 사양의 또 다른 서버 컴퓨터를 사용하여 총 2대의 서버로 구성하였다[12-13].
본 논문에서는 VXML 기반의 음성 웹 시스템의 지능화에 대한 방법을 제안하였다. 기존의 음성 웹 시스템들은 사용자의 의사 결정을 직접적으로 돕지 못하였으나, 본 논문에서는 문제의 해결을 위해서 연관규칙 마이닝을 수행하여 사용자가 관심을 보일 만한 정보를 추천하는 지능형 에이전트를 탑재하여 음성 웹의 지능화를 이루었다. 제안하는 시스템은 과거의 사용자들에 의해 요청된 정보들의 패턴으로부터 연관 규칙을 탐사하고, 탐사 결과에 기반하여 현재 및 미래의 사용자가 정보를 요청할 시에 요청된 정보와 함께 그에 관련된 음성 앵커를 제시함으로써 사용자의 정보 획득을 돕는다.
사용자가 연결을 요청하면, 웹 서버는 해당 연결에 대한 세션 ID와 함께 그 세션 ID를 통해서 접근할 수 있는 세션 메모리를 생성한다. 시각 환경의 웹에서는 세션 메모리 공간을 주로 페이지 간 이동이 발생할 때에 사용자 인증 정보를 유지하기 위한 용도로 사용하지만, 제안하는 어플리케이션에서는 한 번의 연결에서 입력 받은 음성 앵커들을 기억하고 연결 종료 시점까지 유지하기 위해 사용한다.
제안하는 시스템은 한 번의 연결에서 입력 받은 음성 앵커들의 목록을 트랜잭션으로써 데이터베이스에 기록하고, 누적된 트랜잭션들을 가지고 각 음성 앵커들 사이의 연관 규칙을 탐사한다. 시스템에 탑재된 에이전트는 빈발하게 등장하는 음성 앵커들의 집합을 추출하여 집합에 포함된 각 음성 앵커들 사이의 연관 규칙을 탐사한 결과를 시스템 관리자에 의해 설정된 주기에 따라서 갱신하고, 음성 웹 어플리케이션은 그 결과에 기반하여 사용자의 입력에 대해 관련 정보로써 제시한다. 이는 조회된 결과를 한눈에 확인할 수 없는 불편함을 가진 유무선 전화기를 통해서 음성 웹에 접근하고자 하는 사용자에게 유효할 수 있고, 사용자의 성향을 고려하여 관련 정보를 추천하기 때문에 사용자가 원하는 정보를 얻기 위해 정보를 검색하는 데에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
이상의 3가지 파라메터를 고려하는 연관 규칙의 탐사 알고리즘은 여러 가지가 있으나, 본 논문에서는 처리 과정이 비교적 간편하면서도 뛰어난 성능으로 인해 여러 가지 변형된 알고리즘이 제안된 바 있는 Apriori 알고리즘을 적용하여 사용자들이 입력했던 음성 앵커들 간의 연관 규칙을 탐사하였다. Apriori 알고리즘에서는 데이터베이스의 반복적인 스캔에 의해 추출된 빈발 집합이 가진 모든 부분집합을 대상으로 X와 Y에 대입하여 지지도와 개선도를 계산하는 방법을 사용하여 연관 규칙을 도출한다[10].
제안하는 시스템에 의해 수집된 트랜잭션을 바탕으로, 최소지지도 임계치의 변화에 대한 연관규칙의 탐사 결과를 관측하였다. 최소신뢰도를 0.
제안하는 시스템에 탑재된 규칙 마이닝 에이전트는 음성 웹 어플리케이션에서 수집한 사용자의 음성 입력의 집합들을 가지고 각 음성 앵커들 사이의 연관 규칙을 일정 주기에 맞추어 탐사한다. 하나의 연관 규칙에 대한 X와 Y의 관계를 다음과 같이 나타낸다.
기존의 음성 웹 시스템들은 사용자의 의사 결정을 직접적으로 돕지 못하였으나, 본 논문에서는 문제의 해결을 위해서 연관규칙 마이닝을 수행하여 사용자가 관심을 보일 만한 정보를 추천하는 지능형 에이전트를 탑재하여 음성 웹의 지능화를 이루었다. 제안하는 시스템은 과거의 사용자들에 의해 요청된 정보들의 패턴으로부터 연관 규칙을 탐사하고, 탐사 결과에 기반하여 현재 및 미래의 사용자가 정보를 요청할 시에 요청된 정보와 함께 그에 관련된 음성 앵커를 제시함으로써 사용자의 정보 획득을 돕는다.
이에 본 논문에서는 사용자의 성향에 따라 사용자가 요구하는 정보에 대한 관련 정보를 추천하는 지능화된 음성 웹 어플리케이션을 가진 시스템을 제안하고 설계 및 구현한다. 제안하는 시스템은 한 번의 연결에서 입력 받은 음성 앵커들의 목록을 트랜잭션으로써 데이터베이스에 기록하고, 누적된 트랜잭션들을 가지고 각 음성 앵커들 사이의 연관 규칙을 탐사한다. 시스템에 탑재된 에이전트는 빈발하게 등장하는 음성 앵커들의 집합을 추출하여 집합에 포함된 각 음성 앵커들 사이의 연관 규칙을 탐사한 결과를 시스템 관리자에 의해 설정된 주기에 따라서 갱신하고, 음성 웹 어플리케이션은 그 결과에 기반하여 사용자의 입력에 대해 관련 정보로써 제시한다.
제안하는 시스템의 유효성을 검증하기 위해 가상의 증권 정보 시스템을 구축하여 실험하였다. 사용자는 시스템에 접속하여 정보 조회를 원하는 종목 명을 입력할 수 있으며, 입력한 종목의 정보를 알려주고, 과거에 그 종목을 입력했던 사용자들이 빈발하게 조회한 종목을 추천하는 시스템이다.
제안하는 시스템이 에이전트에 의해 추출된 정보를 사용자에게 추천했을 때, 사용자가 시스템에 의해 추천된 정보에 관심을 가지고 그 정보를 요청한 횟수를 측정하여 에 나타내었다.
ASR은 음성 입력을 인식하고, 그 결과를 VXML 해석기에 전달하여(③) VXML 문서에 정의된 시나리오에 따라 다이얼로그를 실행한다(④). 제안하는 음성 웹 어플리케이션은 VXML 문서 생성기에 의해 사용자의 음성 입력을 수신할 때 마다 음성 앵커를 갱신하고, 시나리오를 변경한다(⑤). 주기적으로 실행되는 규칙 마이닝 에이전트에 의해 생성된 규칙 XML 문서를 탐색하여 사용자가 입력한 음성 앵커에 해당하는 정보 및 그와 관련 있는 음성 앵커들을 인식 후보들을 포함하는 새로운 VXML 문서를 만들어낸다(⑥).

대상 데이터

(그림 1)에 보인 Web Server Container와 VXML Interpreter Context를 <표 1>에 나타낸 것과 같은 사양으로 구축하였고, CTI 서버는 같은 사양의 또 다른 서버 컴퓨터를 사용하여 총 2대의 서버로 구성하였다[12-13]. 실험에 사용된 데이터베이스는 나스닥에 상장된 종목 중 임의의 17개 종목을 가지고 8명의 인원이 일정 기간 동안 시스템에 접근하여 이용한 결과를 수집한 결과인 161개의 트랜잭션으로 구성되었다. 규칙 마이닝 에이전트는 플랫폼에 구애 받지 않고 탑재될 수 있도록 Java 2 Standard Edition 1.

성능/효과

총 161개의 트랜잭션을 가지고 적중률을 측정한 결과, 8명의 인원에 대한 추천 횟수는 76회였고 요청된 횟수는 54회로써 71.05%의 적중률을 보였다. 트랜잭션이 채워지지 않은 경우에는 마이닝의 수행이 불가능하여 관련 정보를 추천하지 못했음을 고려했을 때, 트랜잭션이 증가할수록 적중률의 상승을 기대할 수 있다.
제안하는 시스템에 의해 수집된 트랜잭션을 바탕으로, 최소지지도 임계치의 변화에 대한 연관규칙의 탐사 결과를 관측하였다. 최소신뢰도를 0.1로 고정하고, 최소지지도 임계치를 0.1부터 0.05씩 증가시켜서 연관규칙의 탐사한 결과, 최소지지도가 낮으면 많은 연관규칙 후보를 발견하지만 그 신뢰도가 낮음을 확인할 수 있었다. 제안하는 시스템이 수집한 트랜잭션에 대해서, 최소지지도 임계치의 변화에 따라 발견된 연관규칙 후보의 개수와 그에 대한 신뢰도 범위 및 탐사에 소요된 시간을 <표 2>에 나타내었다.

후속연구

이와 같은 시스템은 사용자에게 제공되는 내용이 많아질수록 인식 후보의 개수가 증가하는 특징이 있는데, 인식 후보를 한눈에 살펴 볼 수 없고 집중해서 청취해야 하는 음성 웹의 특성상 인식후보가 기하급수적으로 증가할 수 있는 기존의 시스템과의 결합은 더욱 지능적이고 효율적인 시스템을 만들 수 있다. 제안하는 시스템에 의해서, 수많은 인식 후보들 중 사용자의 성향과 유사한 성향을 보였던 사용자들에 의해 요청되었던 정보들을 시스템이 사용자에게 추천 함으로써 정보 획득에 직접적인 도움을 줄 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콜 센터의 구축을 목적으로 사용되던 웹 기반 음성 정보 시스템을 음성 웹의 개념으로 확장시켜서 전자 상거래 및 전자 교육과 정보 배급에 적용될 수 있음을 보인 연구결과는 무엇인가?	VXML이 가진 특징 중 하나로써, PC가 없어도 유무선전화기를 이용하여 웹 자원에 접근할 수 있는 환경을 제공할 수 있다는 것은 사용자의 정보 획득을 위한 시간과 장소의 제약을 크게 완화하였다. 더불어 VXML 기반의 음성 어플리케이션에 관한 연구들은 외형적으로 유사한 시스템인 IVR(Interactive Voice Response) 및 ARS(Automatic Response System)와 차별화 되는 고급 시나리오를 구축할 수 있게 만들었다. 이는 주로 콜 센터의 구축을 목적으로 사용되던 웹 기반 음성 정보 시스템을 음성 웹의 개념으로 확장시켜서 전자 상거래 및 전자 교육과 정보 배급에 적용될 수 있음을 보였다[2-7].
	VXML은 언제 국제표준으로 승인 되었는가?	1999년 W3C에 의해 국제 표준으로 승인된 VXML(Voice eXtensible Markup Language)은 음성 인식 및 합성 기술을 이용하여 웹 자원에 접근할 수 있는 인터페이스의 제공을 위한 음성 다이얼로그의 정의를 목적으로 한다[1]. VXML의 등장으로 인해서 음성 어플리케이션 개발자들은 음성 처리에 관한 복잡한 문제들로부터 해방되어 사용자를 위한 시나리오의 개발에 집중할 수 있었고, 이는 웹 기반 자동 응답 시스템으로 이용되면서 서비스의 질과 성능을 향상시키는 계기가 되었다.
	VXML은 무엇을 목적으로 사용하는가?	1999년 W3C에 의해 국제 표준으로 승인된 VXML(Voice eXtensible Markup Language)은 음성 인식 및 합성 기술을 이용하여 웹 자원에 접근할 수 있는 인터페이스의 제공을 위한 음성 다이얼로그의 정의를 목적으로 한다[1]. VXML의 등장으로 인해서 음성 어플리케이션 개발자들은 음성 처리에 관한 복잡한 문제들로부터 해방되어 사용자를 위한 시나리오의 개발에 집중할 수 있었고, 이는 웹 기반 자동 응답 시스템으로 이용되면서 서비스의 질과 성능을 향상시키는 계기가 되었다.

참고문헌 (14)

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상세보기
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KT Service Develop Laboratory, “HUVOIS Solution Manual R1.1,” 2003
권형준, 홍광석, “사용자 주도 폼 다이얼로그 시스템의 VoiceXML 어플리케이션에 관한 연구”, 정보처리학회 논문지, 제14-B권 제3호, pp.183-190, 2007

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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