shopkeeper/korean_wiki_content_only_120125 huggingface dataset:
1993 정전 용량 마우스 / 키패드 – AT&amp;T 벨 연구소의 밥 보아(Bob Boie)는 얇은 절연체를 통해 손가락 하나만 정전 용량 방식으로 감지하는 간단한 마우스 또는 키패드를 특허로 등록했다. 특허에서 주장되거나 언급되지는 않았지만, 이 기술은 잠재적으로 정전 용량 터치스크린으로 사용될 수 있었다.
1993년 최초의 저항식 터치스크린 전화기 - IBM은 최초의 터치스크린 전화기인 IBM 사이먼을 출시했다.
90년대 초 버려진 게임 컨트롤러 – 터치스크린 컨트롤이 있는 휴대용 콘솔 게임기에 대한 초기 시도는 세가의 게임 기어 후속작이었지만, 1990년대 초 터치스크린 기술의 비싼 비용 때문에 결국 장치는 보류되었고 출시되지 않았다.
2004년 모바일 멀티터치 용량성 특허 – 애플은 모바일 기기용 멀티터치 용량성 터치스크린에 대한 특허를 냈다.
2004년 터치스크린이 탑재된 비디오 게임 – 터치스크린은 2004년 닌텐도 DS가 출시되기 전까지는 비디오 게임에 인기 있게 사용되지 않았다.
2007년 정전 용량 방식 휴대폰 – 정전 용량 방식 터치스크린이 탑재된 최초의 휴대 전화는 2007년 5월에 출시된 LG 프라다였다(아이폰 최초 출시 이전). 2009년까지 터치스크린 지원 휴대폰은 기본 및 고급 장치 모두에서 유행하고 빠르게 인기를 얻었다. 2009년 4분기에는 처음으로 대부분의 스마트폰(모든 휴대폰은 아님)이 터치스크린을 탑재하여 비터치폰을 넘어섰다.
2015년 힘 감지 터치스크린 – 최근까지 대부분의 소비자 터치스크린은 한 번에 한 지점만 감지할 수 있었고, 얼마나 세게 터치하는지를 감지할 수 있는 기능은 거의 없었다. 이는 멀티터치 기술의 상용화와 2015년 4월에 출시된 애플 워치의 힘 감지 디스플레이로 인해 변화되었다.
기술.
터치 감지 방법이 다른 여러 터치스크린 기술이 있다.
저항식.
저항성 터치스크린 패널은 여러 얇은 층으로 구성되며, 그 중 가장 중요한 것은 얇은 틈을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 투명한 전기 저항성 층이다. 최상위 층(터치되는 층)은 밑면에 코팅이 되어 있으며, 그 바로 아래에는 기판 위에 비슷한 저항성 층이 있다. 한 층은 측면에 전도성 연결이 되어 있고, 다른 층은 상단과 하단에 연결이 되어 있다. 전압이 한 층에 가해지고 다른 층에 의해 감지된다. 손가락 끝이나 스타일러스 펜과 같은 물체가 외부 표면을 누르면 두 층이 그 지점에서 서로 접촉하여 연결된다. 그러면 패널은 한 번에 한 축씩 한 쌍의 전압 나누개처럼 작동한다. 각 층 사이를 빠르게 전환하여 화면에 가해지는 압력의 위치를 감지할 수 있다.
저항성 터치 방식은 액체 및 오염 물질에 대한 내성이 높아 식당, 공장 및 병원에서 사용된다. 저항성 터치 기술의 주요 장점은 저렴한 비용이다. 또한, 터치를 감지하는 데 충분한 압력만 필요하므로 장갑을 끼고 사용하거나 단단한 물체를 손가락 대용으로 사용할 수 있다. 단점으로는 누르기 필요성과 날카로운 물체에 의한 손상 위험이 있다. 저항성 터치스크린은 화면 위에 추가된 재료 층으로 인해 추가적인 반사(즉, 눈부심)가 발생하여 대비가 떨어진다. 이 유형의 터치스크린은 닌텐도 DS, 3DS 제품군 및 Wii U 게임패드에서 사용되었다.
간단한 구조와 적은 입력 수로 인해 저항성 터치스크린은 주로 단일 터치 조작에 사용되지만, 일부 두 손가락 터치 버전(종종 멀티터치로 설명됨)도 사용할 수 있다. 그러나 일부 진정한 멀티터치 저항성 터치스크린도 있다. 이들은 훨씬 더 많은 입력이 필요하며, I/O 수를 줄이기 위해 x/y 멀티플렉싱에 의존한다.
진정한 멀티터치 저항성 터치스크린의 한 예는 동시에 10개의 손가락을 감지할 수 있다. 이는 80개의 I/O 연결을 가지고 있다. 이들은 아마도 34개의 x 입력 / 46개의 y 출력으로 나뉘어 1564개의 x/y 교차 터치 감지 노드를 가진 표준 3:4 종횡비 터치스크린을 형성할 것이다.
표면 음향파.
표면 음향파(SAW) 기술은 터치스크린 패널 위로 전달되는 초음파를 사용한다. 패널이 터치되면 파동의 일부가 흡수된다. 초음파 변화는 컨트롤러에 의해 처리되어 터치 이벤트의 위치를 결정한다. 표면 음향파 터치스크린 패널은 외부 요소에 의해 손상될 수 있다. 표면의 오염 물질도 터치스크린의 기능에 간섭을 줄 수 있다.
SAW 장치는 지연선, 필터, 상관기 및 DC-DC 컨버터를 포함하여 광범위한 응용 분야를 가지고 있다.
정전 용량 방식 터치스크린.
정전 용량 터치스크린 패널은 유리와 같은 절연체에 ITO와 같은 투명한 전기 전도체로 코팅되어 구성된다. 인체도 전기 전도체이므로 화면 표면을 터치하면 화면의 정전기장이 왜곡되어 전기 용량의 변화로 측정된다. 터치 위치를 결정하기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다. 그런 다음 위치는 처리를 위해 컨트롤러로 전송된다. 일부 터치스크린은 인듐 사용으로 인한 여러 환경 문제 때문에 ITO 대신 은을 사용한다. 컨트롤러는 일반적으로 CMOS 응용 특화 집적 회로 칩이며, 이는 차례로 신호를 CMOS DSP로 전송하여 처리한다.
저항식 터치스크린과 달리 일부 정전 용량 터치스크린은 장갑과 같은 전기적으로 절연된 물질을 통해 손가락을 감지하는 데 사용될 수 없다. 이러한 단점은 추운 날씨에 사람들이 장갑을 착용할 수 있는 터치 태블릿 PC 및 정전 용량 스마트폰과 같은 소비자 전자 제품의 사용성에 특히 영향을 미친다. 이는 특수 정전 용량 스타일러스 또는 사용자의 손가락 끝과 전기적으로 접촉할 수 있도록 전도성 실을 수놓은 특수 응용 장갑을 사용하여 극복할 수 있다.
불안정하고 노이즈가 많은 전압을 가진 저품질 스위치 모드 전원 공급 장치는 정전 용량 터치스크린의 정밀도, 정확성 및 감도를 일시적으로 방해할 수 있다.
일부 정전 용량 방식 디스플레이 제조업체는 더 얇고 정확한 터치스크린 개발을 계속하고 있다. 모바일 장치용 디스플레이는 이제 삼성의 슈퍼 AMOLED 화면처럼 디스플레이 자체 내부에 커패시터를 내장하여 한 층을 제거하는 '인셀' 기술로 생산되고 있다. 이러한 유형의 터치스크린은 사용자의 손가락과 화면에서 터치하는 내용 사이의 가시 거리를 줄여 디스플레이의 두께와 무게를 줄여주므로 스마트폰에 적합하다.
간단한 평행판 축전기는 유전체 층으로 분리된 두 개의 전도체를 가지고 있다. 이 시스템의 에너지 대부분은 플레이트 사이에 직접적으로 집중된다. 일부 에너지는 플레이트 외부 영역으로 넘쳐 흐르며, 이 효과와 관련된 전기장 선은 프린징 필드라고 불린다. 실용적인 용량성 센서를 만드는 데 있어 과제 중 하나는 프린징 필드를 사용자에게 접근 가능한 활성 감지 영역으로 유도하는 인쇄 회로 트레이스의 세트를 설계하는 것이다. 평행판 축전기는 이러한 센서 패턴에 적합한 선택이 아니다. 프린징 전기장 근처에 손가락을 놓으면 용량성 시스템에 전도성 표면적이 추가된다. 손가락에 의해 추가되는 추가 전하 저장 용량은 손가락 용량 또는 CF라고 알려져 있다. 손가락이 없는 센서의 용량은 기생 용량 또는 CP라고 알려져 있다.
표면 용량.
이 기본적인 기술에서는 절연체의 한쪽 면만 전도성 층으로 코팅된다. 이 층에 작은 전압이 가해져 균일한 정전기장이 형성된다. 사람 손가락과 같은 전도체가 코팅되지 않은 표면을 터치하면 축전기가 동적으로 형성된다. 센서의 컨트롤러는 패널의 네 모서리에서 측정된 전기 용량의 변화로부터 터치 위치를 간접적으로 결정할 수 있다. 움직이는 부품이 없으므로 내구성이 중간 정도이지만 해상도가 제한적이고, 기생 용량성 커플링으로 인한 잘못된 신호에 취약하며, 제조 과정에서 교정이 필요하다. 따라서 산업 제어 및 키오스크와 같은 간단한 응용 분야에서 가장 자주 사용된다.
일부 표준 용량 감지 방법은 비전도성 표면을 통해 손가락을 감지하는 데 사용될 수 있다는 점에서 투사적이지만, 감지판을 확장하거나 수축시켜 이들 판의 용량에 변동을 일으키는 온도 변동에 매우 민감하다. 이러한 변동은 많은 배경 노이즈를 발생시키므로 정확한 감지를 위해서는 강한 손가락 신호가 필요하다. 이는 손가락이 감지 요소에 직접 닿거나 비교적 얇은 비전도성 표면을 통해 감지되는 응용 분야로 제한된다.
상호 용량.
하나의 전기 전도체에 가해진 전기 신호는 매우 근접하지만 전기적으로 격리된 다른 전기 전도체에 의해 용량성으로 "감지"될 수 있다. 이는 상호 용량 터치스크린에서 활용되는 기능이다. 상호 용량 센서 배열에서 하나의 전기 전도체와 다른 전기 전도체의 "상호" 교차(직접적인 전기적 접촉 없이)는 축전기를 형성한다(터치스크린#구조 참조).
고주파 전압 펄스가 이러한 전도체에 한 번에 하나씩 적용된다. 이러한 펄스는 이를 교차하는 모든 전도체에 용량적으로 결합된다.
손가락이나 전도성 스타일러스가 센서 표면에 가까이 오면 국부 정전기장이 변경되어 이 교차하는 전도체 사이의 전기 용량이 감소한다. 감지된 신호 강도의 상당한 변화는 교차 지점에 손가락이 있는지 여부를 판단하는 데 사용된다.
그리드의 모든 교차점에서 발생하는 전기 용량 변화를 측정하여 하나 이상의 터치 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
상호 용량은 여러 손가락, 손바닥 또는 스타일러스를 동시에 정확하게 추적할 수 있는 멀티터치 작동을 허용한다. 교차점이 많을수록 터치 해상도가 향상되고 감지할 수 있는 독립적인 손가락 수가 늘어난다.
이는 표준 x/y 배선보다 대각선 배선이 거의 두 배 많은 교차점을 생성하기 때문에 대각선 배선의 명확한 이점을 나타낸다.
예를 들어, 30개의 i/o, 16×14 x/y 배열은 224개의 교차점/축전기를 가질 수 있으며, 30개의 i/o 대각선 격자 배열은 435개의 교차점을 가질 수 있다.
x/y 상호 전기 용량 배열의 각 트레이스는 하나의 기능만 가지며, 이는 입력 또는 출력이다. 수평 트레이스는 송신기일 수 있고 수직 트레이스는 센서일 수 있으며, 그 반대도 가능하다.
자기 용량.
자기 용량 센서는 상호 용량 센서와 동일한 레이아웃을 가질 수 있지만, 자기 용량 센서는 일반적으로 모든 트레이스가 독립적으로 작동하며 다른 트레이스 간의 상호 작용이 없다. 다른 여러 방법과 함께, 트레이스 전극에 손가락이 가하는 추가적인 용량성 부하는 전류계 또는 RC 발진기의 주파수 변화로 측정할 수 있다.
트레이스는 모든 트레이스가 감지될 때까지 하나씩 감지된다. 손가락은 트레이스 전체 길이(화면 밖에서도) 어디에서나 감지될 수 있지만, 손가락이 해당 트레이스 어디에 있는지는 알 수 없다. 그러나 다른 교차하는 트레이스에서도 손가락이 감지되면 손가락 위치가 두 트레이스의 교차점에 있다고 가정한다. 이는 단일 손가락을 빠르고 정확하게 감지할 수 있도록 한다.
상호 용량은 멀티터치에 더 간단하지만, 자기 용량으로도 멀티터치를 구현할 수 있다.
자기 용량 터치스크린 층은 소니 엑스페리아 솔라와 같은 휴대 전화에 사용된다. 삼성 갤럭시 S4, 갤럭시 노트 3, 갤럭시 S5, 갤럭시 알파에도 사용되었다.
자기 용량은 상호 용량보다 훨씬 더 민감하며 주로 손가락이 유리 표면에 닿을 필요조차 없는 단일 터치, 간단한 제스처 및 근접 감지에 사용된다. 상호 용량은 주로 멀티터치 응용 분야에 사용된다. 많은 터치스크린 제조업체는 동일한 제품에서 자기 용량 및 상호 용량 기술을 모두 사용하여 개별적인 이점을 결합한다.
정전식 화면에 스타일러스 사용.
정전 용량 터치스크린은 반드시 손가락으로 조작해야 하는 것은 아니지만, 최근까지 필요한 특수 스타일러스는 구매 비용이 상당히 비쌀 수 있었다. 이 기술의 비용은 최근 몇 년 동안 크게 하락하여 정전 용량 스타일러스는 이제 명목상의 비용으로 널리 구할 수 있으며 종종 모바일 액세서리와 함께 무료로 제공된다. 이는 전도성 샤프트에 부드러운 전도성 고무 팁이 있어 손가락을 스타일러스 팁에 저항적으로 연결한다.
적외선 그리드.
적외선 터치스크린은 화면 가장자리에 X-Y 적외선 LED 및 광검출기 쌍의 배열을 사용하여 LED 빔 패턴의 방해를 감지한다. 이 LED 빔은 수직 및 수평 패턴으로 서로 교차한다. 이는 센서가 터치 위치를 정확하게 포착하는 데 도움이 된다. 이러한 시스템의 주요 장점은 손가락, 장갑을 낀 손가락, 스타일러스 또는 펜을 포함하여 본질적으로 모든 불투명한 물체를 감지할 수 있다는 것이다. 일반적으로 전도체(예: 맨손가락)에 의존하여 터치스크린을 활성화할 수 없는 실외 응용 분야 및 POS 시스템에서 사용된다. 정전 용량 방식 터치스크린과 달리 적외선 터치스크린은 유리에 패턴을 만들 필요가 없어 전체 시스템의 내구성과 광학적 선명도를 높인다. 적외선 터치스크린은 적외선 빔을 방해할 수 있는 먼지에 민감하며, 곡면에서 시차가 발생하고 사용자가 선택할 항목을 찾는 동안 화면 위로 손가락을 가져다 대면 실수로 눌러지는 문제가 발생한다.
적외선 아크릴 투영.
반투명 아크릴 시트가 후방 투사 화면으로 사용되어 정보를 표시한다. 아크릴 시트의 가장자리는 적외선 LED로 조명되고, 적외선 카메라는 시트 뒷면에 초점을 맞춘다. 시트 위에 놓인 물체는 카메라로 감지할 수 있다. 사용자가 시트를 터치하면 전반사 좌절로 인해 적외선이 누출되어 최대 압력 지점에서 정점을 찍으며 사용자의 터치 위치를 나타낸다. 마이크로소프트의 PixelSense 태블릿은 이 기술을 사용했다.
광학 영상.
광학 터치스크린은 터치스크린 기술의 비교적 현대적인 개발로, 2개 이상의 이미지 센서(예: CMOS 센서)가 화면 가장자리(주로 모서리) 주변에 배치된다. 적외선 백라이트는 화면 반대편의 센서 시야에 배치된다. 터치하면 센서에서 일부 빛이 차단되고, 터치하는 물체의 위치와 크기를 계산할 수 있다(시각적 헐 참조). 이 기술은 확장성, 다양성, 그리고 대형 터치스크린에 대한 저렴한 비용 때문에 인기가 증가하고 있다.
분산 신호 기술.
2002년 3M에서 도입된 이 시스템은 센서를 사용하여 유리의 압전성을 측정하여 터치를 감지한다. 복잡한 알고리즘이 이 정보를 해석하여 실제 터치 위치를 제공한다. 이 기술은 먼지 및 기타 외부 요소(스크래치 포함)에 영향을 받지 않는다. 화면에 추가 요소가 필요 없으므로 뛰어난 광학적 선명도를 제공한다고 주장한다. 장갑을 낀 손가락을 포함하여 어떤 물체도 터치 이벤트를 생성하는 데 사용할 수 있다. 단점은 초기 터치 후에는 시스템이 움직이지 않는 손가락을 감지할 수 없다는 것이다. 그러나 같은 이유로, 정지된 물체는 터치 인식을 방해하지 않는다.
음향 펄스 인식.
이 기술의 핵심은 표면의 어떤 위치에서든 터치가 발생하면 기판 내에서 음파가 생성되고, 이 음파는 터치스크린 가장자리에 부착된 세 개 이상의 작은 변환기에 의해 측정되어 고유한 결합 신호를 생성한다는 것이다. 디지털화된 신호는 표면의 모든 위치에 해당하는 목록과 비교하여 터치 위치를 결정한다. 움직이는 터치는 이 과정을 빠르게 반복하여 추적한다. 외부 및 주변 소리는 저장된 소리 프로파일과 일치하지 않으므로 무시된다. 이 기술은 값비싼 신호 처리 하드웨어 대신 간단한 조회 방법을 사용한다는 점에서 다른 소리 기반 기술과 다르다. 분산 신호 기술 시스템과 마찬가지로 초기 터치 후에는 움직이지 않는 손가락을 감지할 수 없다. 그러나 같은 이유로, 터치 인식은 어떤 정지된 물체에 의해서도 방해받지 않는다. 이 기술은 2000년대 초 SoundTouch Ltd에서 개발되었으며, 특허군 EP1852772에 설명되어 있고, 2006년 타이코 인터내셔널의 Elo 부문에서 음향 펄스 인식으로 시장에 출시되었다. Elo에서 사용되는 터치스크린은 일반 유리로 만들어져 내구성과 광학적 선명도가 우수하다. 이 기술은 일반적으로 화면의 스크래치와 먼지에도 정확도를 유지한다. 이 기술은 물리적으로 더 큰 디스플레이에도 적합하다.
터치스크린을 만드는 몇 가지 주요 방법이 있다. 핵심 목표는 디스플레이를 터치하는 하나 이상의 손가락을 인식하고, 이것이 나타내는 명령을 해석하며, 해당 응용 프로그램에 명령을 전달하는 것이다.
멀티터치 용량성 스크린
멀티터치 용량성 터치스크린을 만드는 매우 간단하고 저렴한 방법은 두 개의 투명한 폴리에스터 필름 층 사이에 미세하고 절연 코팅된 구리 또는 텅스텐 와이어로 구성된 x/y 또는 대각선 매트릭스를 샌드위치하는 것이다. 이는 근접 감지 마이크로-축전기 배열을 생성한다. 손가락이 상대적으로 넓게 떨어져 있는 경우 10~15mm마다 하나의 마이크로 축전기가 충분할 수 있지만, 매우 높은 해상도의 멀티터치는 5~6mm마다 마이크로 축전기가 필요할 수 있다. 유사한 시스템은 지문 감지와 같은 초고해상도 감지에 사용될 수 있다. 지문 인식 센서는 약 44~50마이크론의 마이크로 축전기 간격이 필요하다.
단일 터치 저항성 터치스크린
이전에 가장 널리 사용되었던 저항성 방식에는 일반적으로 네 개의 층이 있다:
사용자가 표면을 터치하면 시스템은 디스플레이를 통해 흐르는 전류의 변화를 기록한다.
분산 신호
분산 신호 기술은 강화 유리 기판을 터치할 때 화학적으로 발생하는 압전기 효과, 즉 기계적 힘이 가해질 때 생성되는 전압을 측정한다.
적외선
적외선 기반 방식에는 두 가지가 있다. 하나는 센서 배열이 디스플레이를 터치하거나 거의 터치하는 손가락을 감지하여 화면에 투영된 적외선 빔을 방해하는 방식이다. 다른 하나는 하단에 장착된 적외선 카메라가 화면 터치로 인한 열을 기록하는 방식이다.
각 경우에, 시스템은 당시 화면에 표시된 컨트롤과 터치 위치를 기반으로 의도된 명령을 결정한다.
멀티터치 스크린의 개발은 화면에서 하나 이상의 손가락을 추적하는 것을 용이하게 했다. 따라서 하나 이상의 손가락이 필요한 작업이 가능해졌다. 이러한 장치는 또한 여러 사용자가 터치스크린과 동시에 상호 작용할 수 있도록 한다.
터치스크린 사용이 증가함에 따라 터치스크린 기술 비용은 이를 통합하는 제품에 일상적으로 흡수되어 거의 사라졌다. 터치스크린 기술은 신뢰성을 입증했으며 항공기, 자동차, 게임 콘솔, 기계 제어 시스템, 가전제품, 그리고 휴대폰을 포함한 휴대용 디스플레이 장치에서 발견된다. 모바일 장치용 터치스크린 시장은 2009년까지 50억 달러를 생산할 것으로 예상되었다.
화면 자체를 정확하게 가리키는 능력 또한 새롭게 등장하는 그래픽 태블릿-스크린 하이브리드를 통해 발전하고 있다. 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF)는 높은 압전기 특성으로 인해 이 혁신에서 중요한 역할을 한다. 이는 태블릿이 압력을 감지하게 하여 디지털 페인팅이 종이와 연필처럼 작동하도록 한다.
2011년 10월에 발표된 TapSense는 터치스크린이 손의 어떤 부분이 입력에 사용되었는지(예: 손가락 끝, 너클, 손톱)를 구별할 수 있도록 한다. 이는 복사 및 붙여넣기, 대문자화, 다른 그리기 모드 활성화 등 다양한 방식으로 사용될 수 있다.
인체공학 및 사용법.
터치스크린 활성화.
터치스크린이 효과적인 입력 장치가 되려면 사용자가 대상을 정확하게 선택하고 인접 대상의 우발적 선택을 피할 수 있어야 한다. 터치스크린 인터페이스의 설계는 시스템의 기술적 능력, 인체공학, 인지심리학 및 인체생리학을 반영해야 한다.
터치스크린 디자인에 대한 지침은 2000년대 초반에 초기 연구 및 구형 시스템(일반적으로 적외선 그리드 사용)의 실제 사용을 기반으로 개발되었으며, 이는 사용자의 손가락 크기에 크게 의존했다. 이러한 지침은 용량성 또는 저항성 터치 기술을 사용하는 대부분의 현대 터치 장치에는 덜 관련성이 있다.
2000년대 중반부터 스마트폰용 운영 체제 제조업체들은 표준을 공포했지만, 이는 제조업체마다 다르며 기술 변화에 따라 크기에 상당한 차이를 허용하므로 인간 요소 관점에서는 부적합하다.
훨씬 더 중요한 것은 사용자가 손가락이나 펜 스타일러스로 대상을 선택하는 정확도이다. 사용자 선택의 정확도는 화면 위치에 따라 달라진다. 사용자는 중앙에서 가장 정확하고, 왼쪽 및 오른쪽 가장자리에서는 덜 정확하며, 위쪽 가장자리, 특히 아래쪽 가장자리에서는 가장 부정확하다. R95 정확도(95% 대상 정확도에 필요한 반지름)는 중앙에서 에서 아래쪽 모서리에서 까지 다양하다. 사용자는 이를 무의식적으로 인지하고 있으며, 더 작거나 터치스크린의 가장자리 또는 모서리에 있는 대상을 선택하는 데 더 많은 시간을 할애한다.
이러한 사용자 부정확성은 시차, 시력, 그리고 눈과 손가락 사이의 피드백 루프 속도의 결과이다. 인간 손가락 자체의 정밀도는 훨씬 더 높으므로, 화면 확대기능과 같은 보조 기술이 제공되면 사용자는 손가락을 (화면에 접촉한 후) 0.1 mm (0.004 in)만큼 정밀하게 움직일 수 있다.
손 위치, 사용된 손가락 및 전환.
휴대용 터치스크린 장치 사용자는 다양한 방식으로 장치를 잡고, 위치와 입력 유형에 맞춰 잡는 방식과 선택 방식을 일상적으로 변경한다. 휴대용 상호 작용에는 네 가지 기본 유형이 있다.
사용률은 매우 다양하다. 두 엄지손가락으로 탭하는 것은 많은 일반적인 상호작용에서는 드물게(1-3%) 나타나지만, 타이핑 상호작용에서는 41%에 사용된다.
또한, 장치는 종종 표면(책상이나 테이블)에 놓이며 특히 태블릿은 스탠드에 사용된다. 사용자는 이러한 경우 손가락이나 엄지손가락으로 가리키거나, 선택하거나, 제스처를 취할 수 있으며, 이러한 방법의 사용을 다양화할 수 있다.
햅틱과 결합.
터치스크린은 종종 햅틱 반응 시스템과 함께 사용된다. 이 기술의 일반적인 예는 터치스크린의 버튼을 탭할 때 제공되는 진동 피드백이다. 햅틱은 시뮬레이션된 촉각 피드백을 제공하여 터치스크린 사용자의 경험을 향상시키는 데 사용되며, 즉시 반응하도록 설계되어 화면 응답 지연을 부분적으로 상쇄할 수 있다. 글래스고 대학교의 연구(Brewster, Chohan, and Brown, 2007; 그리고 최근 Hogan)는 터치스크린과 햅틱 또는 촉각 피드백을 결합할 때 터치스크린 사용자가 입력 오류를 20% 줄이고, 입력 속도를 20% 늘리며, 인지 부하를 40% 낮춘다는 것을 보여준다. 이 외에도 2013년 보스턴 칼리지에서 수행된 연구는 터치스크린의 햅틱 자극이 제품에 대한 심리적 소유감을 유발하는 효과를 탐구했다. 그들의 연구는 터치스크린이 높은 햅틱 참여를 통합할 수 있는 능력이 고객이 설계하거나 구매하는 제품에 대한 소유감을 더 많이 느끼게 한다는 결론을 내렸다. 이 연구는 또한 터치스크린을 사용하는 소비자가 구매하는 품목에 대해 더 높은 가격을 기꺼이 수용한다는 것을 보고했다.
고객 서비스.
터치스크린 기술은 21세기 고객 서비스 산업의 여러 측면에 통합되었다. 레스토랑 산업은 이 분야에 터치스크린이 구현된 좋은 예시이다. 타코 벨과 같은 체인 레스토랑, 파네라 브레드, 맥도날드는 고객이 메뉴에서 항목을 주문할 때 터치스크린을 옵션으로 제공한다. 터치스크린 추가가 이 산업의 발전이지만, 고객은 터치스크린을 건너뛰고 기존 계산원에게 주문을 선택할 수 있다. 더 나아가 뱅갈루루의 한 레스토랑은 주문 과정을 완전히 자동화하려 시도했다. 고객은 터치스크린이 내장된 테이블에 앉아 광범위한 메뉴에서 주문한다. 주문이 완료되면 전자적으로 주방으로 전송된다. 이러한 유형의 터치스크린은 주요 섹션에서 언급된 POS(Point of Sale) 시스템에 해당한다.
"고릴라 팔".
사용자가 팔을 쉬지 않고 제스처 인터페이스를 장시간 사용하는 것을 "고릴라 팔"이라고 한다. 이는 작업 환경에서 일상적으로 사용될 때 피로감과 반복적 스트레스 부상을 초래할 수 있다. 특정 초기 펜 기반 인터페이스는 작업자가 근무 시간의 대부분을 이러한 자세로 작업하도록 요구했다. 사용자가 입력 장치나 그 주변 프레임에 손이나 팔을 쉴 수 있도록 허용하는 것이 많은 상황에서 이 문제에 대한 해결책이다. 이 현상은 적절한 인간 공학적 설계로 최소화되어야 하는 움직임의 예시로 자주 인용된다.
지지되지 않는 터치스크린은 ATM 및 데이터 키오스크와 같은 응용 분야에서 여전히 상당히 일반적이지만, 일반적인 사용자가 짧고 넓게 간격을 둔 기간에만 상호 작용하기 때문에 문제가 되지 않는다.
지문.
터치스크린은 디스플레이에 지문이 남는 문제로 고통받을 수 있다. 이는 지문 기름의 가시적인 효과를 줄이도록 설계된 광학 코팅 재료를 사용하여 완화할 수 있다. 대부분의 현대 스마트폰은 발유성 코팅이 되어 있어 기름 잔여물의 양을 줄인다. 또 다른 옵션은 무광택 눈부심 방지 화면보호필름을 설치하는 것이다. 이는 얼룩이 쉽게 남지 않는 약간 거친 표면을 만든다.
장갑 터치.
정전 용량 터치스크린은 사용자가 장갑을 착용하면 거의 작동하지 않는다. 장갑의 두께와 재질은 터치스크린이 터치를 감지하는 능력에 중요한 역할을 한다.
일부 장치에는 터치스크린의 감도를 높이는 모드가 있다. 이를 통해 장갑을 끼고도 터치스크린을 더 안정적으로 사용할 수 있지만, 불안정하고 유령 입력이 발생할 수도 있다. 그러나 의료용 장갑과 같은 얇은 장갑은 사용자가 터치스크린을 사용할 때 착용할 수 있을 만큼 얇다. 이는 주로 의료 기술 및 기계에 적용된다.
백과사전(百科事典, , )은 학문, 기술, 예술 등 자연과 인간의 모든 활동에 관한 다방면의 지식로 정리하고 항목마다 풀이한스어의 ‘ἐγκύκλιος’와 ‘παιδεία’의 결합을 어원으로 가지고 있는데, 온갖 종류의 지식을 가르쳐 기른다는 뜻이다. 목적은 '교육'이었다. 한편 백과사전의 또 다른 목적으로는 '참고'가 있다. 현대의 백과사전들은 '교육'과 '참고' 모두를 목적으로 하는 경우가 많다.
백과사전에서 내용 분류의 단위이자, 설명의 대상이 되는 것을 '표제어'라고 한다. 표제어의 범위에 따라 백과사전의 종류가 나뉘는데, 넓은 범위를 갖는 표제어들로 백과사전을 구성하는 것을 대항목주의라고 하고 상대적으로 좁은 범위의 표제어를 이용하는 것을 소항목주의라고 한다. 대항목주의는 하나의 주제에 대해 깊이 있고 포괄적으로 설명하는 방식으로, 교육 목적의 백과사전이 유명한 학자의 논문을 모아서 엮는 방식을 택하는 것이 대표적인 예이다. 한편 소항목주의를 채택한 백과사전은 표제어별로 간결하고 압축적인 방식으로 기술되어 있으며 대항목주의에 비해 다양한 표제어에 대한 정보를 제공하는 장점이 있어서 참고 목적의 백과사전에 많이 쓰인다. 오늘날의 백과사전은 절충한 방식이 많으며, 내용에서도 문장 서술뿐만 아니라, 사진, 삽화, 도표 등 다양한 참고자료가 함께 제공되는 형태가 되었다. 현대에는 정보통신기술의 발전에 따라 전통적인 서적의 형태가 아니라 CD-ROM, DVD-ROM의 형태로 된 것도 있으며 인터넷으로 제공되는 것도 등장하였다.
백과사전의 역사.
백과사전의 기원은 가이우스 플리니우스 세쿤두스가 편찬한 박물지이다. 편찬방식이 중국에서 경사자집(經史子集)의 여러 책을 항목별로 분류하여 엮은 동양의 백과사전이라 할 수 있는 유집(類集)과 같았다. 이 유집과 같이 편찬하는 것은 17세기까지 편찬하였다. 최초의 알파벳 배열 백과사전은 1674년 모레리가 역사대사전에서 시도하였고, 그 이후 알스티드가 "Encyclopaedia Septem Tomisdistincta"에도 이용하였다.
백과전서 이후.
1728년 체임버스가 편찬한 백과사전이 현대적 백과사전이라고 할 수 있다. 이 백과사전은 알파벳순으로 배열하고 상호참조표시를 하고 논문을 수록하였다. 이후 체임버스는 증보판을 출간하였다.
18세기 중반에 이르러서 프랑스에서는 백과전서파 시대가 있었다. 백과전서는 디드로가 중심이 되어 루소, 케네, 볼테르 등 계몽주의 학자들이 대거 참여하였다. 2권이 1751년 발간되었는데, 발행금치처분을 받았다. 이후 디드로가 더욱 만들어 1772년 28권을 완성시키고, 보유5권과 색인을 참가시켜 모두 35권으로 완성시켰다. 또한 이와 비슷한 해에 19세기 세계대사전이라는 이름이 나온다. 이후 이 책은 라루스 백과사전이 된다.
같은 세기 영국에서는 세계적인 백과사전 브리태니커를 1768년부터 매주 분책으로 발행하여 71년에 3권으로 만들었다. 백과사전은 더욱 발전하여 현재 대한민국에는 두산백과사전 등이 있다.
현대의 백과사전.
동양의 백과사전.
일본의 백과사전.
현대적인 백과사전은 1972년에 전32권으로 완간된 고단샤(講談社)의 《휴먼라이프 엔사이클로페디아》을 시작으로 1980년 가쿠슈겐큐사(學習硏究社)의 전32권 《그랜드 현대백과사전》, 헤이본샤(平凡社)에서 1988년 완간한 전35권의 《세계대백과사전》, 1988년 쇼가쿠칸(小學館)에서 전25권으로 간행한 《일본대백과전서(日本大百科全書)》 등이 있다.
중국의 백과사전.
한국의 백과사전.
한국의 현대적 백과사전은 1958년 문학과 교양서적을 전문출판하던 학원사(學園社)에서 간행한 《대백과사전》을 시초로 한다. 4·6배판 전체 6권으로 1958년 9월 25일 제1권을 출판한 후 8년에 걸쳐 완성했다. 4 명의 편집진과 435명의 집필진이 참여하였고, 원고는 10만 매가 넘었다. 그 후 증보판 2권이 출간되었으며, 1967년에는 전12권의 《세계백과대사전》으로 개정되어 1970년에 전15권, 1973년에 전20권으로 증보된 신판이 발간되었다.
사전류 전문출판사인 동아출판사에서는 1959년 한권으로 발간한 《새백과사전》, 1964년 전2권의 《국민생활백과사전》을 거쳐, 전30권의 《동아원색세계대백과사전》을 1978년부터 제작에 착수하여 1982년 9월부터 2권씩 출간, 1984년 완간하였다. 여기에는 13만여 항목이 수록되고 4만여 컬러 사진 및 8천여 흑백 사진이 삽입됐으며, 1986년과 1990년에 각각 보유편이 발간되었다. 이것은 후에 1996년 8월에 두산동아(주)에서 출간된 전 30권의 《두산세계대백과사전》으로 이어졌는데, 128167개의 표제어가 수록되었으며 5개의 CD-ROM이 포함되었다.
학원출판공사에서는 전 32권의 《학원세계대백과사전》을 간행하는데, 3년의 준비 기간과 5년의 편집 기간을 거쳐 1993년 1월부터 출간하여 1994년에 완간되었다. 이것에는 14만 5천개의 표제어가 수록되었고 기존 백과사전과 달리 30여개의 기본 동사가 표제어로 포함되었다.
1972년에 계몽사에서 만든 컬러학습대백과사전은 모두 8권으로 되어 있으며, 한국 최초로 만든 컬러판 대백과사전이다. 동아출판사(두산동아의 전신)에서 나온 15권으로 구성된 동아학습대백과, 16권으로 구성된 삼성당에서 나온 삼성학생대백과는 컬러 사진과 흑백사진을 비롯한 다양한 사진들이 첨부되어 있었다. 또한, 삼성당에 있는 삼성학생대백과사전은 국어사전과 영어사전, 지리사전이 같이 편집되어 있어서 청소년 학생들에게 새로운 독서습관을 키우게 되었다는 좋은 평가를 받았다. 한편, 흑백사진으로 편집되어 있는 중앙출판사의 세계대백과사전(전 5권)은 총 5만여 개 항목이 추가되어 있었고, 초등학생을 위하여 편집된 어린이 브리테니커 대백과사전(전 30권), 그리고, 웅진21세기학습대백과사전(학습별), 중앙대백과사전(20권)과 신21세기 학습대백과사전(3만여 항목)이 한국인들에게 가장 널리 알려진 백과사전이다. 영상매체를 이용한 백과사전으로는 중앙 과학 백과사전이 있다.
조선민주주의인민공화국에서는, 2007년에 발행된 광명대백과사전(전20권), 조선대백과사전(전 30권, 10만여 항목), 그리고 백과사전(전3권, 3만 항목)이 있다. 그중에서 과학백과사전출판사에서 가장 먼저 발행된 백과사전은 정치 사전, 경제 사전, 역사 사전을 통합하여 편집한 조선민주주의인민공화국 최초의 백과사전이다.
한국의 옛 백과사전.
물명류도 초기형태의 어휘모음이며 백과사전적인 성격을 띠지만 최초의 백과사전은 이수광의 지봉유설(1614)을 들 수 있다. 권문해의 대동운부군옥이나 이덕무의 청장관전서, 이의봉의 고금석림 등이 있었고 가장 방대한 것은 이규경의 오주연문장전산고이다.
백과사전 평가요소.
박준식과 김문영은 A. B. Kroeger의 Guide to Reference Books (1902년)와 James I. Wyer의 Reference Work (1930년), Louis Shores의 평가 기준 (1950년대 중반), Kenneth Kister의 저서 (1978년)와 그의 후속 연구, Bopp와 Smith의 백과사전 평가에 관한 조언 (1994년), Sader와 Lewis의 평가기준 (1995년), William A. Katz의 저서 (1997년)을 참고로 하여 백과사전의 평가요소를 다음의 6 가지로 범주화하였다.
자연과학(自然科學, )은 자연현상에 대한 이해를 조직화한 지식의 체계이며, 과학의 한 분야이다. (반의어 : 인문사회)
자연과학은 물질계에서 일어나는 현상을 과학적 방법이라는 특정한 방식으로 분석하여 얻은 지식 체계이다. 따라서 과학은 결론도 중요하지만, 결론을 이끌어내는 과정이 더욱 중요하다. 과학에 의해 얻어진 지식체계는 경험적인 방법에 의해 추론된 것으로 절대적인 진리가 아니다. 예를 들어 아이작 뉴턴의 고전 역학은 조건에 따라 자연 현상을 설명하지 못할 수 있다. 그러나, 고전 역학의 실험 방법은 여전히 자연 과학의 한 분야이며 특정 조건 아래에서라면 뉴턴의 운동법칙은 여전히 유효하다. 충실하게 과학적 방법을 따른 실험을 통해 얻은 지식체계도 다른 증거에 의해 수정될 수 있기 때문에 과학은 언제나 반례가 나타날 수 있다는 것을 열어두어야 한다. 자연 과학에 대한 올바른 이해는 과학의 이러한 한계를 이해하는 것이 중요하다.
인류는 선사 시대부터 이미 여러 가지 자연 법칙에 기반한 생활을 해 왔다. 도구를 만들고 기계를 사용하며 불을 이용한 것 등이 그것이다. 고대 시대에는 거대한 건축물이 들어서고 각종 기술이 발달하였다. 그러나 과학적 방법을 이용한 근대 과학은 르네상스 이후의 유럽에서 시작되었다. 근대 정신의 요체는 무엇보다도 "거대한 기계"로서 자연을 바라보고 "자연은 수학적 언어로 기록되어 있다"고 파악한 갈릴레오 갈릴레이의 기록이 잘 나타나 있다. 이후 자연과학에서 수리적 모형을 이용해 자연현상을 설명하는 것이 보편적이고 표준적인 모습으로 자리잡았다
이러한 세계관에서 출발한 근대 자연과학은 데카르트의 과학적 방법론과 아이작 뉴턴의 운동법칙 발견에 의한 고전 역학의 성립으로 현재와 같은 학문 체계를 이루는 기반을 수립하였다. 즉 경험적인 실험을 통하여 자연 법칙을 발견하는 것이 과학의 특징으로 자리잡은 것이다.
과학적 방법.
과학적 방법이란 실험적인 검증에 기초를 두는 연구 방법이다. 즉, 믿음에 기초하여 이론적인 추측을 하거나 설명하는 것이 아니라 논증과 증거를 통해 검증하는 방법이다. 자연과학에서는 연구 분야에 따라 다양한 방법이 사용되나 다음과 같은 방법이 일반적이다.
오늘날까지 남아 있는 많은 유적들을 통해 인류가 선사시대부터 과학적 지식을 이용하여 왔다는 것을 알 수 있다. 스톤 헨지와 고인돌 같은 석조물의 건축을 위해서는 지레, 빗면, 쐐기, 도르래와 같은 단순 기계들의 사용이 필수적이다.
고대의 과학.
메소포타미아 문명을 비롯한 초기 고대 사회 문명에서 이미 천체를 관찰하고 이를 바탕으로 달력을 제작하였다. 메소포타미아 신화에서는 지혜의 여신 이난나가 사람들에게 시간을 재는 방법을 가르쳤다고 이야기한다. 바빌로니아에서는 시간을 재기 위해 해시계의 일종인 그노몬을 사용하였다.
고대 이집트에서는 큰개자리의 시리우스를 관찰하여 1년을 계산하였다. 시리우스가 해뜨기 전 동쪽 하늘에 나타나는 5월이 되면 나일강의 범람이 시작되었다. 나일 강의 범람은 고대 이집트 농업에 매우 중요했기 때문에 계절의 계산 역시 중요한 일이었다. 고대 이집트인들은 1월을 30일로 하고 12개월을 1년으로 하였다. 마지막달에는 우수리로 5일을 더해 1년은 365일로 계산되었다. 이집트 달력에는 윤년이 없었기 때문에 시간이 흐르면서 달력과 실제 계절이 차이를 보이게 된다.
메소포타미아의 지구라트나 고대 이집트의 피라미드와 같은 고대 석조 건축에는 다양한 단순 기계가 사용과 함께 역학 지식이 사용되었다. 이러한 고대의 거대 건축물들은 동력이 사용되지 않은 채 단순 기계의 원리를 바탕으로한 다양한 방법이 동원되어 세워진 것들이다. 고대 로마의 대표적인 건축 공법은 아치이며 이 역시 무게를 분산하여 지탱하는 역학 지식이 사용되었다.
아리스토텔레스는 생물의 해부학적 구조를 직접 연구하는 등 생물학 연구에 깊은 관심을 보였다. 그는 동물의 역사와 같은 다양한 생물 관련 저서를 남겼다.
최초의 화약과 로켓은 중국에서 사용되었다. 화약의 발명은 다양한 화학 지식의 축적을 바탕으로 한 것이다. 최초의 화약은 한나라 시기에 발명되었으나 폭발력이 크지 않아 주로 전쟁터에서 불을 붙이는데 사용되었다. 그러나 점차 화약의 원료인 초석의 비율이 커지게 되고 폭발력이 강하게 되자 총과 대포가 제작되게 되었다. 중국의 화약 기술은 13세기 무렵 유럽으로 전파되었다.
고대의 다양한 문화에서 지도가 제작되었다. 바빌로니아에서 이미 점토판에 그린 지도가 제작되었다. 본격적인 지도의 제작은 고대 그리스 때 이루어졌으며 아낙시만드로스는 서구 최초의 지도 제작자로 평가받는다. 고대 로마는 자신의 영토안에 있는 속주를 잇는 도로를 표시한 지도를 제작하였다. 아그리파가 제작한 지도에는 유프라테스강에서 라인강까지의 모든 속주의 위치와 면적, 주민들이 기록되었으며 각 속주를 잇는 도로망이 표기되어 있었다.
중국에서는 기원전 2천년 무렵 청동 정(鼎)에 새겨진 지도가 발견되었다. 한나라 후기에는 축척을 이용한 지도가 제작되었으며 3세기의 지도 제작자 배수는 직교하는 기준선과 축척을 이용한 《우공지역도》를 제작하였다.
고대 그리스의 학문은 논증을 통해 진리를 증명하고자 하였다. 고대 그리스의 학자들은 논증을 통해 입증되지 않은 것은 참으로 받아들일 수 없다고 생각하였다. 이러한 과정에서 철학의 개념 뿐만 아니라 수학의 법칙, 정치적 주장 등에 대한 논증 체계가 수립되었다. 고대 그리스 학문의 이러한 특징은 논리학의 발달과 다양한 논증 방법의 개발로 이어져 후일 과학적 방법의 근간이 되었다.
중세·근세의 과학.
고대 로마의 붕괴 이후 서부 유럽에서는 한동안 체계적인 교육 제도가 정착되지 못했다. 그러나, 이 와중에도 수도원을 중심으로 학문의 연구가 진행되었다. 그러나, 신학을 우선시 한 당시 상황에서 학문은 경험적인 지식보다는 종교에 기여하기 위한 수단으로서 작용하였다.
고대 로마의 몰락 후 중세 서부 유럽은 정치적, 사회적인 혼돈의 시기로 한동안 학문적 성취가 지체되었다. 고대의 학문은 동로마 제국과 중세 이슬람 세계에서 계승되었다. 특히 중세 이슬람 세계에서는 의학, 화학, 천문학 등 여러 학문에서 큰 진전이 있었다. 중세 이슬람의 통치자들은 실용적인 목적에서 고대 그리스의 문헌들을 아랍어로 번역하였다. 초기에는 주로 의학과 관련한 서적들이 번역되었으며 점차 천문학, 점성술, 연금술, 자연사 분야의 지식들을 수용하였다.
처음에는 고대 그리스와 고대 인도의 서적들을 번역하여 도입하는 것에 불과하였던 이슬람 과학은 점차 독창적인 발전을 이루게 되었다. 갈레노스의 의학서를 바탕으로 발달한 의학은 이븐 시나의 《의학 정전》에 이르러 당대 최고의 수준에 이르게 되었으며, 프톨레마이오스를 기반으로 발달한 천문학은 각종 관측기구의 고안과 함께 정교하게 발전하였다. 특히 사마르칸트에는 반지름 40미터, 3층건물 높이의 육분의를 쓰기도 했다.
알바타니는 프톨레마이오스 천문학을 구면삼각법과 같은 기하학적 방법으로 개량·보완해서 태양과 달의 운동을 체계적으로 연구하여, 1년과 사계절의 길이를 정확하게 측정했다. 이슬람은 이슬람 세계 전역에 관측소를 설립하였고 알마문은 바그다드에 828년경에 세계 최초의 관측소를 세운다. 관측소에는 상당한 규모의 도서관이 딸려 있고 정부의 지원 하에 과학 교육도 이루어졌다. 이러한 교육은 점성술의 예언력을 향상시키는 것이 목적이었다.
후기에는 고대 천문학을 능가하는 비 프톨레마이오스 모형을 만들어 행성 운동을 설명하였고 이를 고도로 정확한 관측으로 검증했다. 그러나 이 모형 역시 지구를 중심으로 한 모형이다. 이슬람의 수학은 이론적인 기하학보다 실용적인 산술, 대수학을 중시하였다. 인도로부터 쓰기 편한 아라비아 숫자를 도입하였고 사실상 고차방정식을 해결했으나 이슬람 수학은 순수 수학적 목적에 의한 발전이라기보다 세금, 유산 분배와 같은 실용적 문제에 뿌리를 두고 있다.
이슬람은 광학의 발전에서도 크게 기여하였다. 사막 기후로 인해 눈에 무리가 가기 쉬운 이집트에서 안과학 문헌이 많이 쓰여졌으며 이슬람의 의사들은 눈 치료법과 시각(눈)의 해부학, 생리학의 전문가였다. 이슬람의 물리학자 이븐 알 하이삼은 의사가 아님에도 눈병에 관한 글을 썼으며 그의 광학에는 시각, 굴절, 암실, 불을 붙이는 거울, 렌즈, 무지개 등 다양한 광학 현상에 대해 다루고 있다.
중세 이슬람의 과학은 후일 유럽으로 전파되어 유럽 과학의 발달에 크게 기여하였다. 알코올, 알고리듬과 같은 낱말은 아랍어에서 유래한 것이다.
15세기 명나라의 정화는 쑤저우에서 몸바사에 이르는 인도양을 항해하여 무역로를 개척하였다. 정화의 항해는 고대 인도의 무역로를 이루어졌다. 한편, 유럽에서도 이른바 대항해 시대가 시작되었다. 이러한 항해는 모두 지리적인 인식을 크게 확장시켰으며 지리학의 발달을 가져왔다.
유럽은 르네상스 시기에 이르러 다시 경험적인 지식을 중요하게 다루기 시작하였다. 갈릴레오 갈릴레이는 여러 가지 실험을 통해 중력, 마찰, 관성과 같은 과학적 현상을 관찰하였으며 망원경을 사용하여 천체를 관측하기도 하였다.
동아시아에서도 고대에서부터 중대한 조짐을 미리 살피기 위해 천체를 관찰하였다. 혼천의는 이슬람의 천문 관측기구를 참조하여 중국 원나라에서 제작되어 조선에 도입되었다. 한편, 조선의 승정원일기에 기록된 강우량 등의 기상 기록은 500여년 간 빠짐 없이 기상 현상을 기록하였다는 점에서 가치가 큰 자료로 평가받고 있다.
근대의 과학.
17세기 이후 유럽에서 경험주의와 자연주의의 확산은 증거로서 검증된 지식만을 인정하는 풍토를 조성하였고 이로써 과학적 방법론이 수립되었다. 이후 17세기와 18세기에 걸쳐 아이작 뉴턴의 고전 역학 정립, 앙투안 라부아지에의 산소발견, 요하네스 케플러의 지구 공전 궤도 계산과 같은 업적에 힘입어 물리학, 화학, 천문학과 같은 학문들이 수립되게 되며 가히 폭발적인 발전이 이루어졌다. 이러한 과학의 발전 양상을 과학 혁명이라 한다. 과학 혁명은 산업 혁명과 맞물리면서 근대의 특성을 낳았다.
18세기에는 고생물학의 화석 연구 성과를 기준으로 지질 시대를 분류하는 지질학 연구가 이루어졌고, 여러 생물 종의 특징을 조사하고 분류한 분류학 등이 활발히 연구되었다. 칼 폰 린네가 생물의 학명 분류로 제시한 이명법은 오늘날에도 계속 사용되고 있다.
19세기에는 전자기파의 예언과 발견, 진화 이론의 성립, 멘델의 유전법칙 발표와 유전학의 수립 등 다양한 분야가 새롭게 학문으로 수립되었다. 제임스 클러크 맥스웰은 당시 서로 다른 힘으로 여겼던 전기와 자기가 같은 종류인 전자기력임을 증명하고 전자기파의 존재를 예언하였다. 그가 제시한 맥스웰 방정식은 후대의 전파 연구에 기반이 되었으며 오늘날 무선 통신과 방송 등 전파의 이용에서도 사용되고 있다.
찰스 다윈은 진화의 요인을 자연선택에 의한 종분화로 보는 진화 이론을 발표하였다. 다윈의 진화 이론은 당대에서부터 기독교 등에 의한 극심한 반발을 받기도 하였으나 오늘날 현대 진화 이론의 핵심 개념으로 자리잡게 되었다.
그레고어 멘델은 완두콩을 이용한 실험에서 멘델의 유전법칙을 발견하여 유전학의 기초를 놓았다. 그의 유전법칙은 발표 당시에는 별다른 주목을 받지 못하였으나 20세기 초 여러 과학자들에 의해 재발견 되면서 고전 유전학의 핵심 원리로 자리잡게 되었다.
근대 초기 과학자들은 과학의 발전이 인류의 복리 증진에 이바지 할 것이라고 굳게 믿고 있었다. 그러나 그들의 바램과는 달리 과학의 결과물은 무기로 이용되어 더 큰 파괴와 살상을 불러왔다. 다이너마이트를 발명한 알프레드 노벨은 자신의 발명품이 무기로 사용되어 비난받자 자신이 번 자산을 인류의 복리 증진과 평화를 위해 노력한 사람의 업적을 기리는데 사용하고자 결심하였다. 이렇게 하여 만들어진 노벨상은 오늘날까지도 과학과 평화에 기여한 사람들에게 수여되고 있다. 그러나, 노벨 이후에도 원자 폭탄과 같은 더 강력한 무기가 만들어져 더 많은 파괴를 가져왔다.
한편, 근대 과학과 산업 혁명의 결합으로 이루어진 대량 생산과 교통의 발달은 전 세계를 하나의 시장으로 연결시켰다. 이로써 인류는 이전의 그 어느 시기보다고 더 빠르게 더 많은 물자를 거래하게 되었으나 소위 열강이라 불리던 유럽의 강대국들은 이러한 발전을 바탕으로 다른 나라와 민족을 식민지로 삼는 제국주의 정책을 취했다. 제국주의 열강은 근대 과학의 결과물인 물자와 기술로서 세계의 거의 대부분을 억압하였다.
현대의 과학.
20세기에 들어 과학의 발전은 더욱 가속화되었다. 과학은 아주 세분화되어 보다 전문적인 하위 학문들을 구성하게 되었다.
양자역학의 성립은 곧 고전역학이 더 이상 완벽하지 않다는 것을 입증하는 것이었다. 동시에 그동안 고정적으로 인식되고 있었던 우주와 자연 현상이 실상은 확률적으로 일어나는 사건에 의지한다는 양자역학의 핵심 개념은 사람들의 세계관에 큰 영향을 주었다. 슈뢰딩거의 고양이는 유명한 사고실험으로 양자 역학의 확률성을 잘 보여준다.
아인슈타인의 특수상대성이론은 시간, 길이와 같은 물리량이 고전 역학의 관점과는 달리 더 이상 고정적인 상수로서 취급될 수 없다는 것을 증명하였다. 일반상대성이론은 중력장에 의한 공간의 변형을 예언하였으며 이는 훗날 태양의 중력장에 의한 빛의 굴절을 관측함으로써 증명되었다.
입자물리학의 발달은 기본입자의 발견을 가져 왔으며 양자 역학의 성과와 결합하여 표준 모형을 수립하게 되었다. 표준모형에서는 물질 사이에 존재하는 힘을 전자기력, 약력, 강력, 중력으로 정리하였으며, 20세기 후반부터 이들 힘들을 하나로 통합하여 설명하려는 대통일이론에 대한 연구가 진행되고 있다. 20세기 말 스티븐 호킹은 그 동안의 이론물리학 연구성과를 바탕으로 현대 우주론을 종합하였다.
1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭은 X선 회절로 DNA의 구조를 밝혔다. 이들이 밝힌 DNA의 구조는 두 개의 뉴클레오타이드 사슬이 이중 나선의 형태로 꼬여 있는 모습이었다. DNA의 이러한 구조는 뉴클레오타이드의 서열이 유전과 밀접한 관련이 있다는 것과 DNA의 복제가 유전형질의 전달과 관련이 있다는 것을 암시하는 것이었다. 왓슨과 크릭은 이 공로로 1962년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.
DNA 구조가 알려진 후 분자생물학과 유전학은 급속도로 발전하였다. 유전자 발현의 기제가 알려지고 유전성 질환에서 유전자의 역할이 하나 둘 밝혀지게 되었다. 2003년 인간 게놈 프로젝트가 완료되어 인간의 전체 게놈 지도가 완성되었다. 또한 진화 현상이 직접 관측이 가능해지고, 네안데르탈인의 유전자 지도를 완성했으며, 살아있는 화석들의 유전체 연구를 통해 진화론이 발전하였고, 이는 진화학 혹은 집단 유전학으로 발달했다.
입자물리학의 발전은 19세기 이후 연구되던 여러 방사능 물질들의 핵분열과 핵융합의 조작을 가능하게 되었다. 이를 통해 과학자들은 플루토늄과 같이 자연적으로 존재하지 않는 물질을 합성하였다. 핵물리학의 지식은 핵발전소와 같이 평화적인 분야에 이용되기도 하나 핵폭탄과 같이 재래식 무기를 초월하는 파괴력을 가진 무기가 되기도 한다.
20세기 이후 현대는 무엇보다도 우주 탐사의 시대이기도 하였다. 인류는 달을 탐험하였고 태양계 외부로 보이저 2호와 같은 탐사선을 보냈으며 허블 우주 망원경을 지구 궤도에 띄워 외계를 관찰하고 있다.
물리학은 물체사이의 상호작용과 물체의 운동 물질의 구성과 성질과 변화 에너지의 변화 등을 연구하여 자연을 이해하는 학문이다. 화학 생물학등과 더불어 자연과학을 이루며, 자연과학 중에서 제일 기본적이고 가장 먼저 체계화 된 학문이다. 물질에 대하여 연구하는 자연과학의 한 분야로서, 힘이나 에너지와 같은 개념을 포함한 시공간에서 물질의 운동을 연구하며, 더 나아가 우주의 존재 방식을 탐구하는 학문이다. 물리학이 연구하는 대상은 아원자 입자에서부터 은하계에 이르기까지 광범위하다. 물리학이 다루는 물질에 대한 연구는 다른 모든 지식과 관련되어 있다. 이때문에 물리학은 흔히 "기초 과학"이라고 불린다. 현대의 물리학은 입자물리학, 핵물리학, 열역학, 양자역학과 같은 여러 하위 학문으로 세분화되어 있다.
생물학은 생물의 구조와 기능을 과학적으로 연구하는 학문. 생물의 종류에 따라 동물학, 식물학, 미생물학으로 나누며 대상현상이나 연구방법에 따라 분류학, 형태학, 해부학, 발생학, 생리학, 생화학, 세포학, 유전학, 생태학, 생물지리학, 진화학 따위로 나뉜다. 현대 생물학은 카를 프리드리히 부르다흐, 고트프리드 라인홀트 트레비라누스, 장바티스트 라마르크와 같은 학자들에 의해 독립적인 학문으로서 자리잡았다.
생물학은 많은 하위 학문을 포괄하는 광대한 주제를 다루는 학문이다. 이 가운데 현대 생물학의 주요한 핵심 연구 분야는 세포 이론, 진화, 유전자, 에너지, 항상성 등을 들 수 있다. 생물학의 하위분야는 연구의 방법과 목적에 따라 나뉠 수 있는데, 예를 들어 생물에서 일어나는 화학적 현상을 연구하는 생화학, 분자 수준에서 일어나는 생명 현상을 탐구하는 분자생물학, 생명의 진화 과정과 다양성 증가를 연구하는 진화생물학, 세포에서 일어나는 생명 현상을 다루는 세포생물학, 기관이나 조직을 연구대상으로 삼는 생리학, 환경에서 다양한 생물 개체들이 맺는 관계를 탐구하는 생태학 등이 있다.
생물학에서는 생물의 특성과 분류에 따른 학명을 명명하는데 동물은 동물 학명 국제 코드에 따르며, 식물과 균류는 각각 식물 학명 국제 코드와 균류 학명 국제 코드를 따른다. 이외에 바이러스, 바이로이드, 프리온과 같은 바이러스성 유기체는 바이러스 분류 및 명명 국제 코드를 따르고 있다. 한편, 여전히 분류되지 않은 바이러스 종들이 존재한다.
화학.