Sunday, November 6, 2011

Semiotic

Semiotics: A Primer for Designers

 “Semiotics is important for designers as it allows us to understand the relationships between signs, what they stand for, and the people who must interpret them — the people we design for.” 
Overview
In its simplest form, Semiotics can be described as the study of signs. Not signs as we normally think of signs, but signs in a much broader context that includes anything capable of standing for or representing a separate meaning. 
Paddy Whannel[1] offered a slightly different definition. “Semiotics tells us things we already know in a language we will never understand.” Paddy’s definition is partly right. The language used by semioticians can often be overkill, and indeed semiotics involves things we already know, at least on an intuitive level. Still, semiotics is important for designers as it allows us to understand the relationships between signs, what they stand for, and the people who must interpret them — the people we design for.
The science of Semiology (from the Greek semeîon, ‘sign’) seeks to investigate and understand the nature of signs and the laws governing them. Semiotics represents a range of studies in art, literature, anthropology, and the mass media rather than an independent academic discipline. The disciplines involved in semiotics include linguistics, philosophy, psychology, sociology, anthropology, literature, aesthetic and media theory, psychoanalysis and education.
Origins of Semiotics
Swiss linguist Ferdinand de Saussure[2] is considered to be the founder of linguistics and semiotics. Saussure postulated the existence of this general science of signs, or Semiology, of which linguistics forms only one part. Semiology therefore aims to take in any system of signs, whatever their substance and limits; images, gestures, musical sounds, objects, and the complex associations of all these, which form the content of ritual, convention or public entertainment: these constitute, if notlanguages, at least systems of signification.
Language of Language
Structuralism is an analytical method used by many semioticians. Structuralists seek to describe the overall organization of sign systems as languages. They search for the deep and complex structures underlying the surface features of phenomena.
Social Semiotics has taken the structuralist concern with the internal relations of parts within a self-contained system to the next level, seeking to explore the use of signs in specific social situations.
Semiotics and the branch of linguistics known as Semantics have a common concern with the meaning of signs. Semantics focuses on what words mean while semiotics is concerned with how signs mean. Semiotics embraces semantics, along with the other traditional branches of linguistics as follows:
  • Semantics: the relationship of signs to what they stand for.
  • Syntactics (or syntax): the formal or structural relations between signs.
  • Pragmatics: the relation of signs to interpreters.

Text is an assemblage of signs (such as words, images, sounds and/or gestures) constructed (and interpreted) with reference to the conventions associated with a genre and in a particular medium of communication. Text usually refers to a message, which has been recorded in some way (e.g., writing, audio- and video-recording) so that it is physically independent of its sender or receiver.
Saussure made what is now a famous distinction between language and speech. Language refers to the system of rules and conventions which is independent of, and pre-exists, individual users; Speech refers to its use in particular instances. Applying the notion to semiotic systems in general rather than simply to language, the distinction is one between code and message,structure and event or system and usage (in specific texts or contexts). According to the Saussurean distinction, in a semiotic system such as cinema, any specific film is the speech of that underlying system of cinema language.
The structuralist dichotomy between usage and system has been criticized for its stiffness, separating process from product, subject from structure. The prioritization of structure over usage fails to account for changes in structure. Valentin Voloshinov[3] proposed a reversal of the Saussurean priority, language over speech: “The sign is part of organized social intercourse and cannot exist, as such, outside it, reverting to a mere physical artifact.” The meaning of a sign is not in its relationship to other signs within the language system but rather in the social context of its use. Voloshinov observed “there is no real moment in time when a synchronic system of language could be constructed… A synchronic system may be said to exist only from the point of view of the subjective consciousness of an individual speaker belonging to some particular language group at some particular moment of historical time.” As it turns out, both are correct.
In other words, take a very simple example—the word live. The fact that the ‘L’ is next to ‘I’ is next to “V” is next to “E” is important. Without those characters in that order we wouldn’t have the word live. But it is also important that the word live is being viewed on July 3, 2003 and that the context is ‘on a concert ticket’, so that we may imply that the music is indeed being played live! The study of semiotics needs to account for the relationship of the symbols and the social context or context of use.
Understanding Design as a Dialogue
In Semiotics: The Basics[4], Daniel Chandler sums up precisely why we as designers must be well versed in semiotics. 
“The study of signs is the study of the construction and maintenance of reality. To decline such a study is to leave to others the control of the world of meanings.”

Semiotics teaches us as designers that our work has no meaning outside the complex set of factors that define it. These factors are not static, but rather constantly changing because we are changing and creating them. The deeper our understanding and awareness of these factors, the better our control over the success of the work products we create.
Semiotics also helps us not to take reality for granted as something that simply exists. It helps us to understand that reality depends not only on the intentions we put into our work but also the interpretation of the people who experience our work. Meaning is not contained in the world or in books, computers or audio-visual media. It is not simply transmitted—it is actively created, according to a complex interplay of systems and rules of which we are normally unaware.
Becoming aware of these systems and rules and learning to master them is the true power of visual communication and design.
 

References
[1] Semiotics, Structuralism, and Television, Ellen Seiter, 1992.
[2] Saussure, Ferdinand de (1993). Third Course of Lectures on General Linguistics. Pergamon Press.http://www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/fr/saussure.htm
[3] In Perspective: Valentin Voloshinov, Issue 75 of International Socialism, Quarterly Journal of the Socialist Workers Party (Britain), Published July 1997. http://pubs.socialistreviewindex.org.uk/isj75/parring.htm
[4] Chandler, David (2001). Semiotics: The Basics. Routledge. ISBN 0415265940
Bibliography
Barthes, Roland (1964). Elements of Semiology. Hill and Wang.
http://www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/fr/barthes.htm.
Chandler, David (2001). Semiotics: The Basics. Routledge. ISBN 0415265940.
Saussure, Ferdinand de (1993). Third Course of Lectures on General Linguistics. Pergamon Press.http://www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/fr/saussure.htm.
Stuart Hall, Recent Developments in Theories of Language and Ideology: A Critical Note, from Culture, Media, Language: Working Papers in Cultural Studies, 1972-1979 (1980).
Vestergaard, T & K Schroder (1985): The Language of Advertising. Oxford: Blackwell.
Umberto Eco, A Theory of Semiotics (Bloomington: Indiana University Press, 1976), p. 16.

감정이입 vs. 공감

감정이입 vs. 공감

감정이입(Empathy)과 공감(Sympathy)은 문학, 예술, 심리등 다양한 방면으로, 이해와 소통을 돕는 역할을 한다는 측면에서 맥락과 뜻을 같이하지만, 이 둘의 차이를 어떻게 이해하고 접근 하느냐에 따라서 보다 주관적이거나 객관적인 결말을 발현할 수 있기 때문에 작지만 큰 차이가 있다고 본다.
예전에 코펜하겐에 있을 때 독거노인들을 위한 리서치 및 디자인을 개발한 적이 있었다. 요양원에서 혼자사는 노인들을 위한 프로젝트였는데, 리서치 중 맞닥트린 두 키워드가 바로 감정이입 vs. 공감 이였다.
오늘 불현듯 하나의 그림을 보고 이 두 키워드가 떠올랐다.
라인으로 흐르듯 그린 그림이였는데, 딱 초등학생 수준의 낙서에 불과한 그림이였는데, 그만 찌릿하리만큼 섹시한 느낌이 퉁하고 떨어지드라. 에로영화를 보면 공감이 아닌 감정이입이 먼저 되듯이… 오늘 느낀 이 느낌도 분명 빨리듯 따라 들어가 버린 본능적인 감정이입이리라.
휴우~
어쨌거나 이왕 튀어나온 거, 그럼 감정이입과 공감이 어떻게 틀린지 뒤져보자.
//////////////
이상섭의 문학비평용어사전에서는 공감(Sympathie; Sympathy)을 주로 인간끼리 무엇을 함께 느끼는 것으로, 감정이입(感情移入; Einfühlung; Empathy)을 그 이입의 대상의 안으로 들어가서 느끼는 것으로 구분하여 공감을 이자적(二自的) 상태로 설명하는 반면 감정이입은 일자적(一自的) 상태로 설명하고 있다.
감정이입(感情移入; Einfühlung; Empathy)
대상과 인간에 대하여 가지는 자신의 감정을 저도 모르게 다시 그 대상과 인간에게 옮겨 넣고 마치 자신과 같은 감정을 가지고 있는 듯이 느끼는 것을 감정이입이라 한다. 예를 들어, 흐르는 시냇물은 늘 소리를 내며 흘러가지만, 감정을 느끼는 주체자가 슬플 때는 냇물 소리가 슬프게 느껴져 처량한 소리를 낸다고 하고, 주체자가 기쁠 때는 명랑한 소리를 내며 흘러간다고 느끼는 것을 말한다.
예를 들면, 한 독자가 소설의 주인공과 자기를 동일시(同一視)하여 그 주인공이 웃었다는 대목에 이르러서는 자기도 같은 마음에서 따라 웃었다는 것, 또는 무섭게 찡그린 배우의 얼굴을 보면서 관객이 자기도 모르게 얼굴을 찡그리는 것 등은 다 감정이입의 결과이다.
독일의 헤르만 로체(Hermann Lotze)가 1858년에 처음 예술과 관련지어서 아인필룽(Einfühlung, 감정을 넣어줌)이란 말을 썼고, 후에 테오도르 립스(Theodor Lipps)가 예술의 이론으로 정립시켰다. 그들에 의하면 수사학에서 의인법(擬人法), 비유(比喩) 등은 모두 감정이입의 결과라는 것이다. (“내 마음은 촛불이오.”에서 시인은 자기의 정서를 촛불에 옮겨 넣고 있다.)
공감(共感, sympathy)
공감(共感, sympathy)은 주로 인간끼리(또는 인격이 부여된 상상적인 행위자에게) 동류(同類)의식을 가지는 것을 뜻한다. 즉 <햄릿>을 보면서 내가 감정적으로 햄릿이 되는 것이 아니라, 그의 고민을 동정하고 불쌍히 여기는 제3자의 감정이 공감인 것이다. 감정이입이 결합시키는 것이라면 공감은 나란히 서게 하는 것이다.
공감의 능력이 없으면 작품을 읽을 수 없다. 작중 인물들은 대개 공감 또는 반감(反感)을 사도록 되어 있으며, 그들에게 얼마나 옳게 공감하고, 또 얼마나 바르게 반감을 가지는가가 독자의 질을 결정하는 척도가 될 수 있다. 이로써 미루어보면 공감은 다분히 지적이고 사상적인 것인 반면, 감정이입은 육체적이고 본능적이다.
작품의 전달을 위해 위의 두 가지는 다 필요한데, 감정이입에 역점을 두는 작가는 암시성이 강한 말을 골라 구체적이고 세밀한 묘사에 치중할 것이고, 공감에 역점을 두는 작가는 인간 본연의 성격을 부각시키려 할 것이다.
- 이상섭 ‘문학비평용어사전’(민음사, 1976) 중에서

Tuesday, November 1, 2011

Taylor Series


테일러 급수

필자가 초등학교에 다닐 때였던 것 같다. 교과서나 참고서를 보면 대충 오른쪽 그림과 같은 문제를 만날 수 있었다. 순진한 필자는 열심히 연필을 갈고, 각도기와 자를 써서 최대한 정확히 작도한 뒤 길이를 재어 답을 구했다. 하지만 문제집 뒤에 나온 답과 다르기 일쑤여서 늘 불만이었다. 꽤 큰 종이에 3배짜리 그림을 그린 뒤 (수중에는 30cm짜리 자밖에 없었다) 밑변을 구하여 3으로 나누어도 봤지만, 여전히 문제집의 답과 달랐다. 갖고 있던 각도기가 엉망이었던 걸까?


30도, 45도, 60도, … 같은 특수각인 경우 삼각함숫값을 구하는 방법을 중고 시절을 거치며 배웠지만, 특수각이 아닌 경우 부록으로 실린 삼각함수표는 어떻게 계산한 건지 의아했다. 삼각함수의 덧셈정리를 배우면서 15도, 20도, 10도, 75도,… 등등 많은 각의 삼각함숫값을 알게 됐지만 그래도 구할 수 없는 삼각함수가 많았는데, 이런 기하학적인 질문의 답도 미분이 준다는 것은 충격으로 다가왔다.


곡선과 가장 가까운 다항식: 근사 다항식
곡선과 가장 가까운 직선, 즉, 가장 가까운 1차식을 구하는 과정이 바로 미분임을 소개한 바 있다. 이제는 곡선과 가장 가까운 2차식, 3차식,…도 생각해 보자. 얼핏 생각하면 2차식은 직선이 아니므로 미분법이 아닌 전혀 다른 방법이 필요한 것처럼 보인다. 하지만, 그렇지 않다는 것은 천만다행한 일이다!

[접선을 구하라-미분] 편에서 미분을 소개할 때 x=L에서 미분 가능한 함수 f(x)에 대해 x=L 근방에서의 접선 y=ax+b는 다음 식을 만족하는 유일한 직선임을 강조했다.


그럼 x=에서 곡선과 가장 ‘가까운’ 2차식은 무엇일까? 바로 다음 식이 성립하는 2차식 y=ax2+bx+c 을 말한다.


총명이 과인하야 하나를 알려주면 둘을 아는 여러분은 x=L 에서 가장 가까운 3차식, 4차식, …이 무엇이어야 할지 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 다른 방식으로도 정의할 수 있지만 이쯤에서 넘어가자.


근사 다항식 구하기
이런 개념은 깔끔하긴 하지만, 실제로 2차, 3차, … 근사 다항식을 구하는 데는 별로 도움이 안 된다. 실제로 구하려면 (코시의) 평균값 정리라든지 로피탈의 정리 같은 것을 알아야 하는데, 핵심만 따서 표현하면 다음과 같다.


예를 들어보자. x=0 에서 f(x)=sin x 와 가장 가까운 1차식은 x 였다. 따라서 이를 적분하면 -cos x 와 가장 가까운 2차식은 x2/2-1 임을 알 수 있다(상수 -1은 어디서 나왔는지 생각해 보라). 마찬가지 방법으로 –sin x 와 가장 가까운 3차식은 x3/6-x 임을 안다.


테일러 근사 다항식
f(x) 의 미분 f '(x) 를 또 미분한 것을 ''(x) 라 쓰고, 한 번 더 미분한 것을 '''(x) 등으로 쓰는데, 이런 것들을 고계 미분이라 부른다. 그런데 100번 미분한 함수도 이렇게 표기할 수는 없는 노릇이므로, 이럴 경우에는 f(100)(x) 처럼 표기한다. 이제 방금 계산과 같은 방법을 쓰면, x=L 에서 다섯 번 미분가능한 함수 f(x) 와 가장 가까운 5차식은 다음과 같음을 알 수 있다.


한눈에도 규칙이 보일 텐데, 분모에 등장하는 숫자 1, 2, 6, 24, 120, …의 정체는 무엇일까? 이런 수는 계승(階乘, factorial)이라 부르는 수로 1부터 n까지의 곱을 말한다. 예를 들어 다섯 번째 숫자 120은 1,2,3,4,5를 모두 곱한 수인데 5! 이라고 쓰고 5의 계승이라 부른다. 예를 들어, x=0 에서 지수함수 f(x)=ex 와 가장 가까운 7차식을 구해 보자. ex 는 미분해도 ex 이므로, f(0)=f '(0)=''(0)=…=f(7)(0)=1 이다. 따라서 다음 식이 7차 근사식이다.


‘가깝다’는 말에 책임을 지는 차원에서 원래 함수와 얼마나 가까운지 알아보자. 0에서 조금 떨어진 점인 x=1 을 대입해 보자.


(x)=e(파란색) 테일러 n차 근사 다항식(붉은색)의 비교.

이므로 2.71825396… 을 얻는다. 7차 근사식으로 사칙연산을 몇 번 했을 뿐인데, x=1 에서의 함숫값 f(1)=e 과 소수점 이하 네 자리까지 일치한다! 

별로 놀랍지 않은 사람은 e의 정의에 따라서 e를 계산해볼 것을 추천한다. 오늘의 과학 [자연상수e]에서 e는 n이 커질 때 아래와 같다고 하였다.


예를 들어 n=100 일 때 1+1/100 을 100번 곱하는 것도 엄두가 안 나는 일이지만, 어찌어찌 계산해도 2.7048138… 으로 소수점 이하 한 자리밖에 안 맞는다. 소수점 이하 네 자리의 정확도를 얻으려면 n=16000 정도는 돼야 하는 것에 비하면, 엄청난 효율이다.


테일러 급수
x=L에서 무한 번 미분가능한 함수 f(x) 에 대해 다음과 같은 무한합을 생각할 수 있다.


이 합을 `테일러 급수’라 부르는데, x=L 근처에서 원래 함수와 가장 가까운 `무한차 다항식’ 노릇을 할 거라 짐작할 수 있을 것이다. 하지만 여기에서 크게 두 가지 문제가 있다. 첫째, 무한히 더한 값이므로 수렴한다는 보장이 없다. 예를 들어, f(x)=1/x 에 대해 x=1 에서의 테일러 급수를 구하면 다음과 같다.


그런데 이 급수는 x 가 0 과 2 사이의 수일 때만 수렴한다. 따라서 0보다 작거나 2보다 큰 수에 대해서는 원래 함수와 `가깝다’는 말 자체를 할 수가 없다. 둘째, 설사 테일러 급수가 수렴하더라도 원래 함숫값과 같다는 보장을 못한다. 이 대목은 눈여겨 볼 필요가 있는데, 테일러 급수가 수렴하면 원래 함수와 일치한다고 주장하는 교재도 보았기 때문에 하는 말이다. 반례는 헤아릴 수 없이 많지만, 잘 알려진 것으로 소개한다.


이 함수의 테일러 급수를 구하면 0+0x+0x2+0x3+0x4+… 이어서 모든 x에 대해 수렴하지만, 원래 함수와는 x=0 일 때 이외에는 값이 같지 않다.

테일러 급수가 수렴한다고 원래 함수와 항상 일치하지는 않는다.


테일러 급수의 예
다행히도 자주 만나는 좋은 함수들은 그런 걱정은 하지 않아도 좋음이 알려져 있다. 좋은 함수들은 테일러 급수가 수렴하기만 하면 원래 함수와 일치하는데, 과거 수학산책 [삼각함수]편에서도 까메오 출연을 한 적이 있다.


sin(x) 함수(푸른색)과 위 11차 근사 다항식(붉은색)의 그래프.
cos(x) 함수(푸른색)과 위 10차 근사 다항식(붉은색)의 그래프.


컴퓨터에 들어간 테일러 급수
현대 과학의 발달에는 컴퓨터의 발달이 큰 몫을 차지하였다. 여러 가지 함숫값을 재빨리 계산할 방법을 찾아내지 못했다면, 자와 컴퍼스를 내장한 컴퓨터를 사용했어야 할 지도 모르겠다. 이런 계산에는 바로 테일러 급수라고 부르는 이론이 숨어 있고 (계산 효율을 더 높이는 방법도 많이 개발돼 있다) 역시 그 바탕에는 미분이 자리한다는 것을 알았기를 바란다. 원리는 모르고 사용할 줄만 알면 좋다고? 물론 잘 사용하는 것도 대단히(!) 중요하고, 구체적인 식을 기억해야 할 사람은 따로 있을 수도 있다. 하지만 그렇기만 해서야 새로운 상황이 닥칠 때 난감하지 않을까? 정말 중요한 것은 원리가 아닌가 싶다.