1. 개요
팀의 아이디어에 대한 소개
ASD의 ”사회적 상호작용 장애 치료”를 위한 표정 연습 애플리케이션
‘이상한 변호사 우영우’에서 주인공 우영우는 자폐 스펙트럼 장애를 가지고 있다. 우영우는 출근하기 전 항상 표정 사진을 보고, 일상에서 사람들과 눈을 맞추기 힘들어하는 모습도 종종 보인다. 이를 치료하기 위해 보통 전문가의 치료를 받거나, 가정에서 연습하는 것이 대부분이다. 하지만, 이런 치료는 환자가 지속적으로 병원에 방문해야하고, 한정된 사람들의 눈만 마주치며 표정을 읽어야 하는 문제가 있다.
우리는 이러한 문제를 해결하고자, 환자가 다양한 사람들의 표정을 읽고, 눈을 맞추며, 자신의 감정을 표현하는 방법을 익힐 수 있는 애플리케이션을 개발하여 자폐스펙트럼 환자들이 사회에 잘 적응할 수 있도록 돕고자 한다.
Smiler는 아래와 같은 기능을 제공한다.
- 타인의 표정 맞추기
- 타인의 표정 따라하기
- 감정단어(행복, 슬픔, 두려움 등)를 보고 해당하는 표정 지어보기
2. 제안 배경
선택한 주제에서 해결하고자 하는 목표가 무엇인지 또 그에 대한 계기는 무엇인가요?
더불어 살아가는 사회에서 ‘사회적 상호작용 장애’는 신체적으로 일상적인 생활이 충분히 가능함에도 불구하고 온전히 사회 구성원으로 참여하기엔 큰 걸림돌이다. 사회적 상호작용 장애 치료를 돕는 ‘Smiler’는 환자들이 더불어 사는 사회에 들어갈 수 있는 기회의 길을 만드는 개척자가 될 것이다.
자폐 스펙트럼 장애와 사회적 상호작용 장애
자폐 스펙트럼 장애(ASD, autism spectrum disorder)를 겪고 있는 사람들이 공통적으로 가지는 대표 질환은 사회적 상호작용 장애(impared social interaction)이다. 사회적 상호 작용 장애는 사회적 교류의 양이 불충분하거나, 지나치거나 혹은 질이 비효과적인 것으로, 대표적인 증상은 아래와 같다.
- 눈 맞추기, 얼굴 표정, 제스처 사용이 적절하지 않거나 빈도가 적다.
- 발달 수준에 적합한 또래 관계를 형성하지 못한다.
- 자발적으로 다른 사람과 즐거움이나 관심을 함께 나누고 싶어 하지 않는다.
- 정서적 상호작용이 부족하다.
즉, 자폐 스펙트럼 장애는 타인과 눈을 맞추고 자신의 감정을 표현하기 어려워 하기 때문에 사회적인 관계를 형성하는데 어려움이 있다. ‘이상한 변호사 우영우’는 자신의 아버지가 찍어놓은 감정사진을 출근 전 항상 보곤 한다. 또한, 회사에서 사람들과 눈을 마주치기 어려워 하는 모습도 볼 수 있다.
증가하는 자폐 스펙트럼 장애 환자
오른쪽 그래프는 2018년 미국 내 아동 자폐증 발병률을 나타낸다. 미국질병통졔예방센터(CDC)에 따르면, 2018년 기준으로 미국 아동 59명 당 1명꼴로 자페증을 가진 것으로 추정된다. 이는 1970년 당시 1만명 당 1명꼴이었던 규모에서 매우 증가한 수치로 1995년 이후 급증세를 탔다.
국내도 비슷하다. 대한민국은 자폐 발병률 세계 1위로, 보건복지부의 ‘2021년 발달장애인 실태조사 결과 발표’를 보면 자폐성 장애인은 해가 지날수록 꾸준히 증가하고 있는 모습을 보였다.
더불어 살아가는 사회, 지구촌
전 세계는 지구가 하나의 마을로 연결되어 있다는 의미이며, 여전히 많이 쓰이고 있는 단어다. 다양한 국가들이 여전히 더불어 살아가는 사회를 지향하고 온전한 삶을 살아가기 위해 사회적인 교류는 필수 사항이다. 자폐 스펙트럼 환자들은 다양한 증상을 가지고 있을 수 있지만, 가장 공통적으로 나타나는 증상이 ‘사회적 상호작용 장애’이며, 이는 더불어 살아가는 사회에서 사람들과 사회적 교류를 하기 어려운 근본적인 이유가 된다.
제안
우리는 사회적 상호작용 장애로 어려움을 겪고 있는 사람들이 사회에 잘 적용할 수 있게 돕고자 ‘Smiler’를 제안한다.
3. 해결 및 구현 방안
제시한 주제를 어떤 구글의 기술을 활용해 어떻게 해결할 예정인가요?
타인의 감정을 읽고, 자신의 감정을 표현할 수 있도록 훈련하는 애플리케이션 개발
유연한 프론트엔트 프레임워크인 flutter, GCP의 compute engine, cloud stroage를 이용한 백엔드, 강력한 딥러닝 프레임워크인 tensorflow를 활용.
해결 방법
‘Smiler’는 사회적 상호작용 장애를 완화하기 위해 사람을 똑바로 쳐다보며 감정을 이해하고, 자신의 감정을 얼굴에 표현할 수 있도록 훈련을 도와준다. SDGs 중 quality education과 reduced inequalities를 해결하는 방안이 될 것이다. 제공하는 기능은 아래와 같다.
- 타인의 표정 맞추기
- 타인의 표정 따라하기
- 감정단어(행복, 슬픔, 두려움 등)를 보고 해당하는 표정 지어보기
당위성
아래 논문들은 사람의 감정을 읽고, 자신의 감정을 표현하는 학습같은 방법이 장애를 치료하는데 효과적임을 실험을 통해 증명하였다.
구현 가능성
해당 기능을 제공하기 위해서는 표정 데이터와 표정을 보고 감정을 맞출 수 있는 인공지능이 필요하다. 표정 데이터는 aihub, kaggle에서 오픈데이터로 제공하고 있으며, 표정을 통해 감정을 맞추는 인공지능은 빠른 inference time을 위해 MobileNet을 backbone으로 하며, 안면인식에서 많이 사용되는 additive angular margin loss를 적용한 학습을 진행한다.
아래 와이어프레임으로 우리가 구현하고자 하는 모습을 간단하게 나타내었다
개발 기술
- Frontend
: MobileApp, Flutter
- Backend
: FastAPI, GCP(Compute Engine, Cloud Storage)
- ML : Tensorflow
- 사용툴 : Notion, Git, Figma
4. 기대 효과
이 프로젝트가 어떤 문제를 해결하나요? 또 이 프로젝트를 어떻게 개선시켜나갈 것인가요?
사회적 상호작용 장애 완화
‘이상한 변호사 우영우’에서 우영우는 타인과의 의사소통이 꽤 잘 이루어지는 것처럼 표현된다. 하지만, 보건복지부의 ‘2021년 발달장애인 실태조사 결과 발표’를 보면 여전히 원활한 의사소통이 힘든 것으로 나타났다.
사용자가 지속적으로 ‘Smiler’를 통해 학습을 한다면, 이러한 증상을 치료할 수 있을 것으로 기대한다.
더불어 사는 사회에 온전한 사회 구성원으로 참여
사회적 상호작용 장애가 완화된다면, 환자들은 사회 구성원으로 참여할 기회가 생길 것이고, 이를 통해 온전한 사회활동이 가능할 것으로 예상된다. 또한, 학습에 사용되는 표정 사진은 다양한 인종의 이미지를 활용할 예정으로, 자폐 스펙트럼 장애 환자는 다른 인종에 대한 거부감과 두려움 또한 완화할 수 있을 것으로 기대한다.