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홍콩 폴리텍 대학교의 신호 처리 및 인공 지능 석사 과정을 소개합니다!

 Signal Processing and Artificial Intelligence

홍콩 폴리텍 대학교 (Hong Kong Polytechnic University, PolyU) 의 공학 학부 (Faculty of Engeneering) 에서 제공하는 신호 처리 및 인공 지능 석사 과정 (Master of Philosophy in Signal Processing and Artificial Intelligence) 에 대해 소개합니다! 먼저 이 석사 과정에서 본격적으로 연구하는 신호 처리와 인공 지능 분야에 대해 간략하게 알아본 뒤, 해당 석사 프로그램과 홍콩 폴리텍 대학교의 특징을 소개하겠습니다.

 

 

 

1. 신호 처리 (Signal Processing) 이란 무엇인가?

 

신호 처리 (Signal Processing) 는 소리, 빛, 전기 등의 다양한 매체로부터의 신호를 적절하게 수학적으로 표현하며, 변환, 교환, 전송 및 저장하는 것을 말합니다. 신호 처리는 크게 아날로그 신호 처리와 디지털 신호 처리로 나뉘어지는데 오늘날 신호 처리는 일반적으로 디지털 신호 처리를 의미한다고 합니다. 그만큼 현대 사회의 많은 정보들이 디지털로 처리되기 때문입니다. 

 

스마트폰, 태블릿 PC, HDTV, 랩톱 등 디지털 기기 제품들이 우리 생활 전반을 차지하고 있지요. 이렇게 다양한 디지털 기기들은 모두 신호 처리 기술을 기반으로 작동합니다. 음성, 이미지, 영상, 텍스트 등 우리가 기기에 입력하는 정보들은 디지털 신호 형태로 저장 혹은 전송되고, 이 정보를 다시 불러오거나 다른 사람에게 전달할 경우 디지털 신호가 다시 사람이 이해할 수 있는 아날로그 신호로 변환되는 것입니다. 즉 신호 처리 분야는 다양한 형태의 정보를 디지털 신호로 통합 및 처리하는 기술과 학문으로, 모든 디지털 기기 하드웨어 및 소프트웨어와 관련이 깊습니다.

 

이러한 디지털 신호 처리는 영상과 음성을 포함한 다양한 형태의 신호를 처리할 수 있으며, 작동 방식이 어렵지 않다는 장점이 있습니다. 또한 반도체 기술 등 유관 분야의 빠른 발전으로 인해 시스템 개발이 저렴하고 간단한 편입니다. 

 

구체적으로 디지털 신호 처리 기술은 암호화, 레이더 및 안테나 기술, 음향 녹음과 편집, 음성 압축, 음성 합성, 음성 인식, 디지털 이미지 처리 및 편집, 이미지 인식, 이미지 압축, CG 애니메이션, 동영상 압축 등 정보통신의 전 분야에 걸쳐 응용되고 있습니다. 또한 의학 분야에서도 초음파 및 뇌파 검사, X선 촬영 등에 활용되고 있으며 천문학 분야에서는 망원경 신호 분석에 도움을 주고 있습니다.

 

 

signal processing

 

 

2. 인공 지능 (Artificial Intelligence, AI) 분야를 학문적으로 공부한다는 것은?

 

2016년 초 이세돌 9단이 구글 사에서 개발한 인공 지능 알파고와의 대국에서 패하면서, 인공 지능 (Artificial Intelligence) 의 빠른 발전상을 체감한 분들이 많으실 것입니다. 인공 지능 기술이 얼마나 빨리, 어떤 방향으로 발전하게 될지 가늠하기 어렵기 때문에 위협을 우려하는 목소리도 적지 않습니다. 오늘날 인공 지능이 학문 분야, 특히나 공학 분야에서 어떻게 정의되고 있는지 그리고 어떻게 연구되고 있는지를 알아보겠습니다.

 

공학 분야에서는 인공 지능을 ‘문제를 푸는 기능’ 이라고 정의한답니다. 여기서 ‘문제’가 의미하는 바는, 일상 생활에서 사람이 하는 모든 결정 상황을 포함합니다. 예를 들면 오늘 어떤 옷을 입을지, 상황에 맞게 무슨 말을 할지 등이 일종의 문제 해결 과정이라 볼 수 있습니다. 그렇기 때문에 이렇게 사람의 뇌가 수행하는 사고 과정과 학습, 자기 개발 등을 컴퓨터가 수행할 수 있도록 연구하는 분야가 바로 인공지능이지요.

 

영화 ‘터미네이터’에 등장하는 AI 스카이넷 혹은 ‘어벤저스 2’의 울트론과 같은 로봇들은 특정하게 문제의 영역을 좁혀주지 않아도 스스로 문제를 정의하고 해결할 수 있는 ‘강한 인공 지능 (Strong AI)’ 에 속합니다. 오늘날 일상 생활에서 우리가 주로 이용하는 인공 지능은 ‘약한 인공 지능 (Weak AI)’으로, 강한 AI는 실용화는 커녕 개발 완성 단계도 아직 멀었다고 예측되고 있습니다.

 

 

chess game

 

 

약한 AI 의 사례로는 스팸 메일 자동 분류, 기계 번역, 음성 인식, 이미지 분류 등이 있습니다. 또한 구글이 자랑스레 선보였던 알파고도 사실 약한 AI 에 속한다고 합니다. 사람의 생각을 뛰어넘는 창의적인 수를 두는 것처럼 보이긴 하지만, 실제 대국에서 알파고는 확률을 계산해 착수를 결정할 뿐입니다. 즉 머신 러닝 (Machine Learning) 을 통해 바둑 대결이라는 특정한 문제 해결에 맞게 집중 훈련하여, 그 분야에서 만큼은 인간의 능력을 넘어서는 사고력을 보이게 된 것이지요.

 

오늘날 인공 지능이 집중적으로 연구되고 있는 분야는 자연 언어 처리 (natural language processing), 전문가 시스템 (expert system), 영상 및 음성 인식, 이론 증명 (theorem proving) 등이 있습니다. 자연 언어 처리 분야에서는 자동 번역 시스템 등이 이미 일정 부분 실용화되어 있으며, 향후 연구를 통해 인간과 컴퓨터 사이의 커뮤니케이션을 원활하도록 하여 컴퓨터 사용에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 예측됩니다. 또한 의사의 진단, 광물 매장량 평가, 손해 배상 보험료 판정 등 현재 사람이 수행하고 있는 전문적인 작업들을 컴퓨터가 대신하도록 하는 전문가 시스템은 인공 지능 분야에서 가장 일찍 발전했답니다. 

 

 

computer science

 

 

3. 신호 처리 및 인공 지능 석사 과정 (MPhil in Signal Processing and Artificial Intelligence)

 

홍콩 폴리텍 대학교의 신호 처리 및 인공 지능 석사 프로그램에서 배우게 되는 내용은 다음과 같이 크게 분류할 수 있습니다.

 

  • H.264 및 HEVC (High-Efficiency Video Coding), 영상 변환 부호화 (video transcoding), UHD TV (Ultra HDTV), 3D, 다중 시점 비디오 (multi-view videos), 초해상도 비디오 (super-resolution videos) 등
  • 머신 러닝 (Machine learning), 딥 러닝 (deep learning), 합성곱 신경망 (convolutional neural networks, CNN), 무작위 삼림 패턴 인식 (random forests pattern recognition), 얼굴 인식 (face recognition), 객체 추적 (object tracking), 비디오 감시 장치 (video surveillance), 정보 저장, 전송 및 검색 (information storage, transmission and retrieval) 등
  • 객체 인식 및 추적 (Object recognition and tracking), 원격 모니터링 (remote monitoring), 스마트시티를 위한 비디오 감시 시스템 (visual surveillance for smart city), 운전자 안전 시스템 (driver safety system), 자동 주행 (auto-driving), 인간 행동 분석 (human behaviour analysis)
  • 소프트웨어 알고리즘 (Software algorithms), 신호 프로세서 아키텍처 (signal processor architecture), 생체정보학 (bioinformatics), 신호 처리에서의 DNA (DNA in signal processing), 디지털 범죄 수사 분석 (digital forensic analysis)
  • 음성 인식 및 발화자 확인 (Speech recognition and speaker verification)
  • 초해상도 영상 및 이미지 (Super-resolution videos and imaging), 모자이킹 (mosaicking), 장면 인식 (scene recognition), 가상 현실 (virtual reality)
  • 변환 (transform), 빠른 계산 알고리즘 및 지능형 시스템(fast computational algorithms, and intelligent systems) 이미지 및 비디오 코딩 표준 (image and video coding standards) 

 

 

digital code and globe

 

 

4. 홍콩 폴리텍 대학교 전자 정보 공학 부서 (The Department of Electronic and Information Engineering)

 

신호 처리 및 인공 지능 석사 과정 (MPhil in Signal Processing and Artificial Intelligence) 은 홍콩 폴리텍 대학교의 전자 정보 공학 부서 (The Department of Electronic and Information Engineering, EIE) 에서 제공하고 있습니다. 이 공학 부서에서는 산업계와 사회 전반에 긍정적인 영향을 미치는 연구를 수행하며, 혁신적인 아이디어로 복잡한 문제를 해결하는 것을 목표로 하고 있습니다. EIE 부서에서 수행하고 있는 연구 주제는 크게 4개의 그룹으로 나누어집니다. 

 

  • 비선형 회로 및 시스템 (nonlinear circuits and systems): 파워 일렉트로닉스, 무선 전력 전송 시스템, 재사용이 가능한 에너지 시스템, LED 조명 방식, 복잡한 네트워크 등
  • 커뮤니케이션(communications): 광학 및 무선 통신, 차량 통신, 채널 코딩, 광학 센서 시스템 등
  • 멀티미디어 신호 처리 (multimedia signal processing): 비디오 및 영상 코드화, 음성 및 패턴 인식, 인공 지능, 머신 러닝 등
  • 광자 시스템 및 장치 (photonic systems and devices): 마이크로스코피 기법, 광전성 (photovoltaic) 장치 등 

 

이 외에 다른 연구 주제로는 정보 보안 (information security), 생체 모방 최적화 기법 및 범죄과학 (bio-inspired optimisation techniques and forensics) 등이 있습니다. EIE 부서는 홍콩 정부, 중국 정부 또는 Huawei Technologies, PCCW/HKT와 같은 산업 파트너로부터 연구 자금을 지원받고 있습니다. 이를 바탕으로 현재 홍콩 폴리텍 대학교의 EIE 부서에서 진행하는 연구 프로젝트는 100개가 넘으며, 많은 학생들에게 재정적 지원을 제공합니다.

 

 

위 석사 프로그램에 대해 더 자세히 알고 싶은 분들은 핫코스코리아의 홍콩 폴리텍 대학교 소개 페이지대학 공식 웹사이트를 방문해 보세요!

 

 

 

참고자료

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3580383&cid=59088&categoryId=59096

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1136027&cid=40942&categoryId=32845

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2073329&cid=44414&categoryId=44414

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작성자 소개

 Signal Processing and Artificial Intelligence

미디어학 석사를 전공하는 유학생입니다. 유학생의 마음으로, 유학을 계획하고 준비하는 분들에게 도움이 되는 알찬 정보들을 전해드리고 싶습니다.

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