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입력장치중에서 키보드의 비중은 점차 낮아지고 있다. 마우스 트랙볼 전자펜 조이스틱 등 그래픽입력에 적당한 장치들이 출현하는가 하면 음성인식 문자인식 데이터글로브 등 인공지능을 사용한 입력장치도 선보이고 있다.

10년전만 하더라도 '컴퓨터'하면 펀치카드를 연상할 정도로 펀치카드가 컴퓨터 입력장치의 대명사였다. 그러나 요즘은 컴퓨터 앞에서 자판(키보드)을 두드리는 것이 보편적인 컴퓨터 사용법으로 받아들여지고 있다.

컴퓨터는 크게 입력장치 계산장치 출력장치 기억장치로 구성되어 있는데, 입력장치란 컴퓨터에게 명령어나 자료를 넣어주기 위한 장치를 일컫는다.

지난 반세기 동안 컴퓨터의 계산능력이 눈부시게 발전해 왔듯이 여러 종류의 입력장치가 개발되어 사용되었고 또 기존의 장치가 새로운 장치의 발명에 의해 역사의 뒤안길로 밀려나곤 했다.

계산하고자 하는 자료를 종이카드에 천공해서 입력하는 펀치기는 다량의 자료를 처리하는데 적합했다. 홀러리스는 이러한 기계를 발명하여 미국 국세조사의 방대한 자료를 자동처리함으로써 사업적으로도 커다란 성공을 거둔 사람이다. 이 방법은 타자기와 유사한 천공기를 이용해 컴퓨터에 입력하고자 하는 글자에 해당하는 부호를 구멍의 개수와 위치로 나타낸다. 입력자료를 수록하는 매개체로는 80글자를 수용할 수 있는 카드형태와 연속된 종이테이프를 사용한 것이 있었다.
 

전자펜과 터치스크린

컴퓨터의 사용형태가 일괄처리형에서 터미널을 이용하거나 개인용 컴퓨터의 자판을 직접 두드리는 대화형으로 보편화됨에 따라 자판이 중요한 입력장치로 부상했다. 자판은 자소키, 특수목적의 함수키, 제어키, 커서를 움직이는 키 그리고 숫자 전용키로 구성된다. 용도에 따라서 자판이 수용하는 키의 종류, 의미 등이 바뀐다. 영어권의 경우 문장이 단순히 문자의 1차원적 배열이기 때문에 타자기가 매우 자연스러운 입력장치임에 틀림없다. 그러나 한글의 경우에는 자소들이 2차원적으로 배열돼야 하기 때문에, 또 위치에 따라 자소의 형태에 변화가 있어야 하므로 자연스럽지 못하다. 따라서 한글 자판의 배열에 관해서는 두벌식이다 세벌식이다 해서 오랜 논란이 있었고 아직도 계속중이다.

위치를 입력하는 장치로는 조이스틱(joystick)과 마우스(mouse)라는 장치가 주종을 이루고 있다. 조이스틱은 평면상에 솟아있는 막대로서 전후좌우로 힘을 가하면 이에 따라 커서가 이동한다. 마우스에는 공이 틀속에 들어있는데 마우스를 평면상에서 전후좌우로 움직이면 공이 회전하고 이 회전을 분석하여 마우스의 이동을 감지하는 장치다. 둘 혹은 셋의 단추가 있어서 위치와 단추 누름의 조합으로 복잡한 조건을 입력할 수 있다. 이러한 기능을 이용하면 차림표에서 항목을 선택하는 것이 매우 자연스럽다. 특히 요즘 윈도 시스템이라고해서 책상위에 종이를 포개어 놓은 것과 같은 느낌이 들도록 컴퓨터 화면을 구성하는 사용자 환경이 보편화돼 마우스의 사용이 더욱 활성화되고 있다.

위치를 입력하는 장치로서 전자펜(light pen)이 또한 사용된다. 전자펜은 우리가 일상적으로 사용하고 있는 연필과 같이 생겼는데 화면상에 직접 위치를 지적할 수 있는 장점이 있다. 터치스크린(touch screen)은 전자펜과 같은 특수장치가 아니라 손가락, 보통의 연필 등으로 화면을 지적하면 위치를 감지할 수 있는 장치로서 무엇으로든지 지적할 수 있다는 장점이 있는 반면에 정밀도가 높은 섬세한 지적은 불가능하다. 따라서 커다란 차림표에서 한두 항목을 지적하는 박물관의 안내판처럼 사용자가 쉽게 사용해야 하는 분야에 많이 쓰이고 있다.

마우스는 휴대용 컴퓨터에는 매우 거추장스러운 장치이기 때문에 작으면서도 마우스의 기능을 수행하는 장치가 속속 개발되고 있다. 휴대용 매킨토시에는 트랙볼(track ball)이라는 장치가 제공되는데 틀속에 들어있는 공을 손으로 회전시킴으로써 커서를 이동시킨다. 한편 터치패드(touch pad)라는 장치도 휴대용 컴퓨터를 위하여 개발되었는데 이는 손가락의 누름을 감지할 수 있는 작은 판을 부착하여 손가락을 그 판위에 위치시킴으로써 화면의 커서를 이동시킨다.

최근에 컬버가 고안한 아이소포인트(isopoint)라는 장치는 매우 단순하면서도 효과적이다. 아이소포인트는 작은 원통이 수평축에 끼워져 있는데 커서를 좌우로 움직이고자 할 때는 원통을 좌우로 밀면 되고, 상하로 움직이고자 할 때는 원통을 회전시킨다.

위치 지적 장치의 크기를 줄이고자 하는 노력의 극치는 홈로(home row)라는 장치에서 찾을 수 있다. 홈로는 자판의 중앙에 위치한 J키를 필요에 따라서 조이스틱으로 사용한다. 즉 어떤 키를 누르면 J키가 조이스틱이 되어 이를 전후좌우로 누름에 따라 화면의 커서가 이동하게 된다. 이 장치는 위치지적을 위해 공간 및 장치설비가 거의 필요하지 않기 때문에 극소 휴대용 컴퓨터에서 잘 활용될 것으로 보인다.

휴대용 컴퓨터는 궁극적으로 필기 및 음성인식 시스템으로 될 것이다. 자판을 무한정 작게 만들수도 없고 자판을 유지하고서는 작게하는데 한계가 있기 때문에 자판을 추방하고자 하는 노력이 한창이다. 이미 전자펜을 달아서 필기인식으로 자판입력을 대신한 노트패드 시스템들이 외국에서는 상품화되어 있다.

컴퓨터에 강도를 입력하기 위해서는 보통 그 강도를 수치로 입력하거나 위치지적 장치로 강한 정도를 지적하는 것이 보통이었다. 그러나 최근에 개발되어 컴퓨터 게임에 많이 사용되는 압력공(pressure-sensitive ball)은 공에 가해지는 압력의 정도를 입력받는다. 이 장치는 압력의 3차원적인 방향과 강도를 동시에 입력받을 수 있어서 새로운 응용 가능성을 갖고 있다.
 

인간의 몸짓을 이해한다

압력공과 같이 여러가지 정보를 동시에 입력받고자 하는 노력이 활발하다. 우리가 3차원 공간상에 어느 방향으로 육면체를 위치하고 싶다고 하자. 이를 위해서는 공간상의 위치를 나타내기 위해 3개의 숫자, 육면체의 방향 기울기 등을 나타내기 위해 3개의 숫자, 그리고 크기를 나타내기 위한 또 하나의 숫자 등 7개의 입력이 필요하다. 이를 자판이나 마우스를 이용해서 입력한다면 매우 번거로울 것이다.

이때 다음과 같이 입력할 수 있다면 효과적일 것이다. 즉 손을 들어 원하는 위치에 놓고, 손을 틀어 움직이기 원하는 방향과 기울기를 정하고 또 손아귀를 적당히 벌려서 크기를 나타낸다. 즉 일곱가지의 입력자료를 한손으로 모두 나타낼 수 있다. 이러한 방법으로 속도와 가속도까지도 쉽게 입력가능하다.

이러한 입력장치의 핵심기술은 위치나 형태를 인식할 수 있는 컴퓨터 소프트웨어에 있다. 즉 사람간의 대화에 있어서 알게 모르게 사용되는 몸짓(gesture)을 컴퓨터가 보고 인식할 수 있게 함으로써 컴퓨터와의 대화를 인간과의 대화처럼 자연스럽게 할 수가 있다. 이러한 연구는 여러 분야에서 매우 흥미있는 응용프로그램을 만들어 낸다.

컴퓨터의 문서 편집기가 문장교정 부호를 인식하여 의도하는 바를 즉시 수행하여 주기도 하고, 악기없이 공간상에서 악기치는 흉내를 내면 손가락의 움직임을 감지하여 해당하는 음을 컴퓨터가 내어줄 수 있다. 또 공간상에서 진흙으로 조각만드는 시늉만 함으로써 컴퓨터 내부에 조각작품을 구성할 수도 있다.

IBM의 연구소에서는 최근 카메라 앞에서 테니스를 치는 시늉을 하면 그 모양에 따라서 공의 진행 방향 및 강도를 결정하는 컴퓨터 프로그램을 개발했다. 현실감을 주기 위해 안경을 쓰고 테니스하는 흉내를 내게 하는데 이때 안경에는 상대방의 반응 및 테니스장의 상황이 실시간 화면으로 보여지게 된다. 프로선수 이반 렌들을 초청하여 시범경기(?)를 갖기도 했다.

3차원 공간상에서 손과 몸동작을 카메라로 인식하는 것은 결코 쉬운 문제가 아니다. 인식을 쉽게 하기 위해 여러가지 장치와 방법이 고안되었다. 즉 배경을 단순하게 하거나 인식을 쉽게 하기 위해 흰 장갑을 끼기도 한다. 또 데이터 글로브(data glove)라고 손 마디마디의 움직임을 감지할 수 있는 특수장치도 개발되어 있다.

입력장치의 계속적인 연구개발은 컴퓨터와 인간의 대화도 인간과 인간간의 대화처럼 자연스럽게 하고자 하는 것이 목표다. 이를 위해서는 컴퓨터에 영상 및 음성의 인식능력이 주어져야 한다. 문자나 도형과 같은 단순한 형태의 시각적 인식은 실용화가 눈앞에 다가왔다. 아마 여러분은 4지선다형 문제의 채점을 컴퓨터가 할 수 있다는 것을 이미 알고 있을 것이다. 또 많은 상품에 바코드(bar code)가 붙어 있는데 이는 자동인식에 의해 물품분류 및 관리를 쉽게 하고자 함이다.

인쇄문자의 경우는 국내에서도 연구가 많이 진행되어 신문같이 복잡한 형태의 문서도 90%이상 인식할 수 있다. 필기문자의 경우도 또박또박 쓴 글씨는 대부분 잘 인식하나 흘려 쓴 글씨의 인식수준은 매우 낮다. 사람도 인식하기 어려울 만큼 흘려 쓴 글씨는 글의 문맥이나 상황을 이해해야 글씨를 읽을 수 있는데 이는 매우 복잡한 문제로서 인공지능의 연구가 한참 발전해야만 사람과 같은 수준의 인식이 가능하게 될 것이다. 음성 인식도 비슷한 수준에 있다.