디자인, 인문학, 공학 전공자의 정보처리 과정의 뇌파 비교를 통한 디자이너의 정보처리 특성 연구

Abstract

The study to explore cognitive process of designers is required for creative design education and structure of design process. Protocol analysis as widely used method for analyzing design activities has limitation since the result might be different by coding system and researchers. As new methods and system to investigate cognitive behaviour during design activities in real-time such as EEG, fMRI, PET are developed, the empirical researches to explore human information processing in various fields are increasing. Most of researches using EEG(electroencephalography) in design have focused on how people perceive and react the design objects. Researches to investigate cognitive attitude in accordance with information types and the differences of cognitive behaviour in information processing comparing to other disciplines. The information which designers should deal with in design process is getting various and complex. This study aims to inquire the relationship between majors and information types. It is possible to understand and explain discontinuity of design process and error and confusion in design communication through investigation of differences of creative process of information processing according to majors. Through comparison with characteristics of information processing of engineering major and art & humanity major. This study gives clue to explain characteristics of cognitive attitude of designer, and find differentiation of cognitive attitude for designers. The main them of this study is to measure and compare brain wave of art&humanity, engineering, design major subjects(30 persons) when they perform text-centered task, number-centered task, and image-centered task. Three-major subjects are asked to solve three different information type tasks, and brain waves of them during experiment are measured and recorded. Subjects are asked to answer test of verbal capability, numerical-logical capability, and visual-artistic capability, and to evaluate the difficulty of three tasks. Brain waves of subjects are measured at 8 points of brain (prefrontal lobe, frontal lobe, parietal lobe, occipital lobe). The measured value of brain waves are converted into power spectrum value, and values are analyzed with relative beta, relative gamma, concentration index, and cognitive load index(SEF 95%). Differences of brain wave index in accordance with major and information types are verified through experiment. Correlation of major and specific information types are partially identified. This correlation is shown clearly at number-centered task and the difference is little at text-centered task. While art&humanities major subjects who are highly trained with text show low brain wave index at text-centered task, engineering major subjects who practice numerical formula record low brain wave index at number-centered task. Although design major subjects are well-trained with visual information, brain wave index at image-centered task is high which does not accord with correlation of major and information types verified at engineering major and art&humanities major subjects. Since the value of aptitude test of subjects and the difficulties of tasks are in sufficient for reliability of research, the difference in accordance with score of aptitude test and difficulties of tasks are not identified. Major characteristics of cognitive attitude of designers according to information types are found. First design major subjects have inclination to take information visually regardless types. Design major subjects show relatively high brain wave index at prefrontal lobe which are activated with unfamiliar and difficult task at image-centered task, even they are well trained with image. Second design major subjects show higher brain wave index than subjects of art&humanities major and engineering major regarding to text information and numerical information. Especially design major subjects reveal sensitive attitude for numerical information with statistically meaningful difference. Third design major subjects have higher brain index in all kinds of information types comparing to art&humanities major and engineering major, which means positive and creative approach of design major subjects for problem solving.

디자이너의 인지적 과정을 밝히고자 하는 연구는 디자인의 창의적 교육과 디자인 과정의 체계성을 설명하는데 매우 필요한 것이라 할 수 있다. 디자인행위 분석에 대표적 방법인 프로토콜 분석은 디자인 행위의 결과에 기초한 연구로 사후 분석이자 연구자에 따라 코딩 체계가 달라질 수 있는 한계를 가졌다. 디자인행위에서 인지활동을 실시간으로 확인할 수 있는 방법으로 뇌파(EEG) 측정, 자기공명영상(fMRI), 양전자 단층촬영(PET) 등이 등장하면서, 여러 영역에서 인간의 정보처리 과정을 실증적 규명하려는 연구도 증가하고 있다. 디자인 분야에서 뇌파를 이용한 다수의 연구들은 디자인 대상물을 사람들이 어떻게 인식하고 반응하는 지에 초점을 맞춘 연구들로 다양한 분양에서 적용되고 있다. 디자이너가 정보 유형에 따라 인지적 태도가 어떻게 달라지는, 그리고 다른 전공자들과 정보처리의 인지적 태도가 어떻게 다른지에 대한 연구는 제한적으로만 이루어져 왔다. 본 연구는 디자이너가 디자인 과정에 다루게 되는 데이터와 정보 유형들이 다양해지고 복잡해지는 추세에서 전공에 따라 수치, 문자, 시각정보 등 정보유형별로 인지 과정에 어떻게 다른지를 규명하는 것을 핵심 내용으로 한다. 전공별로 이들 정보의 인지과정의 차이를 규명할 수 있다면 디자인 과정에서의 불연속과 디자인 커뮤니케이션에서 발생하는 오류와 단절을 이해하고 해결할 수 있는 단초를 제공할 수 있을 것이다. 공학과 인문학 전공자들과의 정보처리 특성과의 비교를 통해 디자이너의 인지적 태도의 특성을 설명하고, 특정 정보에 따른 디자인 전공자들의 인지적 태도의 특성을 밝힐 수 있을 것이다. 본 연구는 인문학전공자, 공학전공자, 디자인전공자들이 문자, 수치, 이미지 등 세 가지 정보 중심의 과제를 수행할 때의 뇌파를 측정하고 이를 비교분석하는 것을 주요 내용으로 한다. 디자인, 인문학, 공학 등 3개 영역의 전공자 30명을 대상으로 문자정보, 수치정보, 시각정보 처리에 있어 차이가 있는지를 밝힌다. 뇌파 실험에 참가자들을 대상으로 언어능력, 수리·논리적성, 시각예술적성에 대한 평가를 실시하여 특정 적성에 높은 피험자와 낮은 적성의 피험자들의 뇌파 데이터를 비교하여, 제시된 과제에 대해 난이도를 평가하게 하여, 과제가 어렵다고 평한 피험자 집단과 쉽다고 평가한 집단의 뇌파의 차이가 있는지를 비교한다. 문자, 수치, 시각 과제를 수행하는 피험자의 뇌파를 전전두엽, 전두엽, 두정엽, 후두엽 8개 지점에서 측정하였다. 뇌파 측정값은 파워 스펙트럼 지수로 변환하여 상대베타값, 상대감마값, 집중력지표, 인지부하지표(SEF 95%)로 분석하였다. 실험을 통해 전공에 따라 수치, 문자, 시각정보처리에 있어 뇌파 지표의 차이가 있음을 확인했다. 전공과 특정정보처리에 있어 부분적으로 상관관계가 있으며, 이러한 특성은 수치정보에서 가장 나타났으며 문자정보에 있어서 전공별 차이가 가장 작았다. 문자정보에 훈련된 인문학 전공자는 문자과제에서 낮은 뇌파지표를 보였으며, 수치정보에 익숙한 공학전공자는 수치과제에서 낮은 뇌파지표가 상대적으로 낮았다. 반면에 디자인전공자는 시각 정보에 훈련되고 익숙함에도 불구하고, 시각과제에서 주요 뇌파지표가 높게 나타나 공학, 인문학 전공자와 같이 뇌파지표와 전공과의 관계가 일치하지 않았다. 적성점수와 난이도 평가는 피험자수가 충분하지 않고 설문에 의한 결과로 신뢰성을 갖기 어려워 그 차이를 확인하지 못했다. 본 연구에서 디자인전공자들의 정보유형별 인지적 태도로 발견된 주요한 특성은 다음과 같다. 첫째 디자인전공의 피험자들은 정보유형에 관계없이 시각적으로 수용하려는 태도를 보인다. 상대적으로 익숙하고 훈련된 시각정보과제에서도 어렵고 새로운 과제에서 반응하는 전전두엽에서 디자인전공자가 높은 뇌파 지표를 보이고 있어 시각정보에 대한 적극적인 인지 반응이 확인되었다. 둘째 디자인전공의 피험자는 문자정보와 수치정보에 대해 인문학전공자와 공학전공자에 비해 높은 뇌파활동의 지표를 보였다. 특히 수치정보를 대할 때 유의미한 차이의 높은 뇌파 활성화가 나타나 수치정보와 수식에 대해 인지적으로 민감한 태도를 보이는 것으로 확인되었다. 디자인전공자들은 모든 유형에 정보에 대한 다른 전공에 비해 높은 뇌파 활성화의 지표를 보였다. 이는 디자인전공자들의 적극적 문제해결 태도로 볼 수 있으며, 우측 후두엽의 높은 뇌파 지표들은 이전 연구결과에 기초하여 상대적으로 디자인 전공의 창의적 태도로 볼 수 있다.