STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 조선소에 간 인공지능 강원대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 강원대학교 부설 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 요소 인공지능과 미래사회 개요 주요 단원 주요 적용 학년 중2 개발차시 5차시 인공지능 학습 관련 단원 I 적용 지역 보조 주 개발자명 주요 수업 신규 조선소에 간 인공지능 관련 과목 STEM+I 구분 (신규/수정보 완) 개발자 조선소에서 인공지능이 활용되고 있는 모습을 확인하고 선박 건조시 불록 이동과 관련된 인공지능 원리를 언플러그 활동과 코딩을 통해 이해하고 실생활 문제에 적용할 수 있다. 1차시 조선소의 문제와 인공지능(AI)의 활용 2차시 합성곱(CNN) 신경망 이해 3차시 선박 건조시 블록의 효율적인 이동 언플러그 활동 4차시 블록의 효율적인 이동 코딩 이해하고 분석하기 5차시 인공지능(AI)과 관련된 직업 찾아보기 `차시별 주요내용 (키워드 위주) 조선소에 간 인공지능 Ⅲ. 교사용 지도서 1차시 조선소의 문제와 인공지능(AI)의 활용 우리나라의 조선 산업 동영상을 통하여 발전하고 있는 조선 산업의 현주소를 알아봅시다. 조선소와 인공지능 인공지능의 개념, 인공지능이 다루는 분야를 알고 조선소에서 적용되는 인공지능을 찾아봅 시다. 인공지능이 무엇인지 알고 조선소에서 적용되고 있는 인공지능을 찾아보자. 인공지능이란? 다음 질문을 먼저 읽고 영상을 시청한 후 활동지에 기록합시다. 인공지능이란 기계가 사람처럼 ( 사고 )하고 ( 행동 )하는 것을 말하며 인공지능 기술을 더 똑똑하 게 만들어 줄 ( 딥러닝 ) 알고리즘과 (머신러닝) 기술이 함께 사용되고 있다. 테슬라의 자율주행기술 오토파일럿, 애플의 인공지능 비서 시리, 틱톡의 안면인식 필터와 같은 서비 스들의 공통점은 ( 인공지능 )이 활용되었다는 것이다. 동영상 인공지능, 머신러닝, 딥러닝? 대체 차이가 뭐야? https://youtu.be/np7DdtStwd0 머신러닝과 딥러닝 머신러닝과 딥러닝의 개념을 토대로 관련 있는 것끼리 연결해봅시다. 머신러닝 딥러닝 | 256 | • 데이터의 특성을 알려줄 • 필요 없이 스스로 분석하고 학습해요 • 데이터를 입력하면 주어진 • 데이터를 통해 자동으로 학습해요 • 데이터를 분류하기 위해 각 • 사물의 정답을 알려줘야 함. 예) 파파고, 카카오 번역기 등 • 데이터를 그냥 주고 스스로 분석한 후 차이를 발견해서 • 분류해감 예) 자율주행자동차 조선소에 간 인공지능 2차시 합성곱(CNN) 신경망 이해 조선소에서 선박 공정 살펴보기 조선소에서 배가 만들어지는 과정을 동영상으로 확인해봅시다. 1. 동영상(https://youtu.be/cPYPlTZ4JPo)을 통하여 조선소에서 배가 만들어지는 과정을 확인하다. 조선소에서 선박 공정을 알아보자. 배를 조립하기 위한 가장 작은 조각인 블록(block)를 만들고 이를 이동하여 조립할 때 로봇 과 인공지능이 활용되는 스마트 조선소를 확인해봅시다. 인공지능은 배를 조립하기 위한 다양한 블록을 어떻게 구분할 수 있을까? 행렬과 인공신경망 이해 딥러닝은 머신러닝의 한 분야로 인간의 뇌를 닮은 뉴럴 네트워크 구조를 사용하며, 대부분 의 딥러닝 계산은 행렬곱 연산을 포함한 기본적인 행렬 연산을 통해 수행됩니다. 딥러닝 이해를 위해 필요한 행렬의 개념에 대해서 알아봅시다. 수학에서 행렬(matrix)는 수 또는 다항식 등을 직사각형 모양으로 배열한 것을 말합니다. 수 와 마찬가지로 행렬도 사칙연산을 할 수 있고, 그 결과 역시 행렬입니다. 행렬의 크기가 ×  인 행렬 를 표현하면 다음과 같습니다.     ⋯        ⋯        ⋯  ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮    ⋯    입력의 차원이 3, 출력의 차원이 2인 인공신경망을 그림과 수식으로 표현하면 다음과 같습 니다. | 260 | 교사용 지도서 3차시 선박 건조시 블록의 효율적인 이동 언플러그 활동 조선소의 PE장에 블록 배치 시도하기 조선소에서 배를 최종 조립하기 위해서는 배를 조립의 마지막 단계인 도크에 배치하게 됩 니다. 도크에 배치된 배에 실제 블록을 조립하기 위해 블록들은 마지막 종착지인 PE 조립 장으로 이동하게 됩니다. PE 조립장에는 일반적으로 크레인 및 기타 무거운 리프팅 장비와 부품을 위한 작업장 및 보관 시설이 설치되어 있습니다. PE 작업장의 목적은 대형 블록들을 효율적으로 배에 조립할 수 있도록 하는 것입니다. 대 형 선박부품은 그 크기와 무게 때문에 이전 공장에서 다루기 어려울 수 있기 때문에 일반 적으로 PE 조립장까지 이동된 후 마지막 조립을 하게 됩니다. 일단 PE 조립장에서 조립된 블록은 일반적으로 도크 구역으로 이동하고 크레인을 사용하여 선박에 들어올립니다. 그런 다음 용접 또는 다른 방법을 사용하여 블록을 선박에 부착하여 선박 건조의 최종 단계를 완료합니다. 여기서 문제는 바로 PE 조립장의 공간이 한정적이라 는 것에 있습니다. 어떻게 하면 PE 조립장 공간을 최대한 쓰면서 블록들을 조립장에 배치 할 수 있을까요? PE 조립장에서 DOCK에 있는 선박으로 DOCK에 배치된 건조중인 선박과 PE 조립장에 이동중인 대형 블록 배치된 블록들 | 269 | 교사용 지도서 4차시 블록의 효율적인 이동 코딩 이해하고 분석하기 조선소의 PE장에 블록 배치 알고리즘 코드로 만들기 이제 실제로 블록을 배치하는 작업을 코드로 작성해보도록 하겠습니다. 사실 코드로 작성할 려면 여러 가지 알아야 하는 기본 상황이 있습니다. 일단 프로그래밍 언어를 기초적으로 알 아야 하고, 다음으로 프로그래밍 언어를 컴퓨터에 설치해야 합니다. 이 모든 내용을 이 짧 은 활동에서 다 할 수는 없겠지만 좋은 자료들을 공유하도록 하겠습니다. 파이썬 이해하기와 파이썬 컴퓨터에 설치하기 조선소 블록 배치 알고리즘을 이해하기 위해서는 먼저 파이썬을 컴퓨터에 설치해야 합니다. 사실 짧은 시간 안에 모든 파이썬 문법을 이해하고 파이썬 프로그램을 개발하는 것은 여러 분들에게 상당히 어려운 일이 될 것입니다. 그래서 우리는 간단히 파이썬 개념만 배우고, 파이썬을 실행하는 법만 배우겠습니다. 그리고 아래 참고 강의를 시간이 남으실 때 들어보 실 것을 권장합니다. 파이썬 소개 영상 모음 - 파이썬 소개 - https://www.youtube.com/watch?v=t84jQTwMFuE - 파이썬 설치하기 1) https://www.youtube.com/watch?v=OXKJwapXxuo 2) https://www.youtube.com/watch?v=lqSNOIPGbns 3) https://www.youtube.com/watch?v=NfR_jPZDIwE - 파이썬 강좌 – https://www.youtube.com/watch?v=KL1MIuBfWe0 파이썬에서 PE장 표현하기 다음으로 우리는 PE장을 코드로 표현해야 합니다. 앞서 우리가 토론하였듯이 공간을 하나 의 행렬로 표현하는 것이 좋습니다. 이를 위해서 우리는 파이썬의 라이브러리를 설치해야 합니다. 파이썬 라이브러리란 다른 사용자 또는 개발자에 의해 만들어진 미리 작성된 코드 모음을 의미합니다. 파이썬 라이브러리는 데이터베이스 연결, 파일 읽기 및 쓰기, 수학 연 산 수행과 같은 작업을 수행하는 데 도움이 됩니다. 우리는 이러한 라이브러리를 사용하여 우리의 파이썬 PE장 표현 프로그램을 좀 쉽게 개발할 예정입니다. 이를 위해서 우리는 NumPy와 Seaborn 이라는 라이브러리를 설치할 예정입니다. 이 두 라이브러리에 대한 설명 은 다음과 같습니다. | 277 | 교사용 지도서 5차시 인공지능(AI)과 관련된 직업 찾아보기 미래사회 이해하기 미래사회와 관련된 영상 시청하기 이솦 | EBS 소프트웨어 – 미래의 일하는 방식, 인간+AI https://www.ebssw.kr/edc/cultursens/cultursensMvpView.do?alctcrSn=56282&cntntsSn=23 522&stepSn=55466&lctreSn=1834645&pageIndex=1 인공지능 도입 사례 인공지능을 도입해서 물류 혁신을 이룬 이커머스 기업 쿠팡의 사례를 알아봅시다. [영상] 글로벌 투자자들을 놀라게 한 쿠팡의 5가지 핵심 신기술, 4분 총정리 – 쿠팡 뉴스룸 https://youtu.be/QULDFE3RF5U 쿠팡은 2014년 시작한 익일배송 인프라인 ‘로켓배송’ 서비스를 위해 인공지능(AI) 기술, 로봇 등 의 최신 기술을 도입하여 모든 배송 단계를 최적화하고 효율적으로 운영하고 있다. 이러한 기술  혁신을 통해 쿠팡의 고객들은 365일 원할 때 언제든지 수백만 개의 다양한 제품들을 빠르게  주문하고 받아볼 수 있으며, 쿠팡 직원들은 더욱 안전하고 효율적으로 안전하게 일할 수 있다. - 재고 관리에서의 AI 도입 쿠팡은 수년간 쌓아온 고객의 주문 데이터를 기반으로 1000만개 이상의 상품 품목을 직매 입하며 재고로 보관한다. 계절 등 날씨, 지역별 특징, 연령·성별 등 고객 데이터를 기반으로 고객이 주문할 물건의 수요를 미리 예측하고, 재고는 최종 고객과 가까운 인근 물류 거점에 배치해 전국의 쿠팡 풀필먼트 센터에 나눠 보관한다. - 배송 과정에서의 AI 도입 고객이 상품을 주문하면 작업자의 PDA에 실시간으로 주문 데이터가 뜨고, 쿠팡 AI 알고리즘은  단 몇 초 만에 재고, 상품 위치, 배송 경로 등 수백만 개 다양한 옵션을 고려해 가장 빠르고 효 율적인 프로세스를 예측하고 작업자에게 작업을 할당한다. ‘자율주행로봇(AGV)’ 는 바닥에 부착 된 바코드를 읽어 움직이고, 수십 개의 선반 중 주문한 상품이 담겨진 선반을 붙이기 위한 작업 대로 옮겨준다. 또한 어느 칸에 있는 물건을 꺼내면 될지 블루 라이트로 위치까지 알려준다. 포 장 작업대에도 직원을 돕는 기술이 숨어 있다. 오토 배거(Auto Bagger)라는 자동 포장기기는  작업자가 빠르게 포장할 수 있도록 도와준다. 포장백 안으로 물건을 쏙 넣기만 하면 포장이 완 료된다. | 291 |