4차산업혁명 인공지능(AI)

4차 산업혁명 인공지능(AI)

스스로 생각하고 학습하며 판단하는 시스템

 

지금까지 인공지능이라는 단어를 가장 많이 접할 수 있었던 매체는 바로 영화였습니다. 스파이크 존즈(Spike Jonze) 감독의 영화 <그녀>도 그중 하나입니다. 대필 작가인 주인공 테오도르는 다른 사람의 마음을 전해주는 일을 하고 있지만, 정작 자신은 아내와 별거하여 오롭고 공허하게 살아가고 있습니다.

그러던 어느 날, 스스로 생각하고 느끼는 인공지능 운영 체제인 '사만다'를 만나 대화를 하며 조금씩 행복을 찾고, 점점 그녀에게 사랑을 느낍니다.

제임스 카메론(James Francis Cameron) 감독의 <터미네이터>에 등장하는 인공지능은 인류의 생존을 위협하는 존재입니다. 스카이넷은 전 세계 서버 컴퓨터에 퍼져 있는 자의식을 가진 인공지능으로서 인류를 멸망시키기 위해 전쟁을 지휘합니다. 영화에서 스카이넷은 1997년에 군사 방위를 목적으로 개발된 인공지능이 탑재된 컴퓨터 시스템이었습니다. 인간이 만들어낸 지능형 컴퓨터 시스템인 스카이넷은 결국 핵전쟁을 일으키고 인류를 잿더미로 만들어 버립니다.

 

 

 

 

 

인공지능(Artificial Intelligence)은 컴퓨터 공학에서 시스템ㄷ에 의해 만들어진 지능 시스템으로서 인공적인 지능을 뜻합니다. 위의 사례에서 등장하는 인공지능은 의식이 있는 강한 인공지능입니다. 생활 및 환경으로부터 최적의 해법을 제시하는 지각력이 있고, 스스로를 인식하는 시스템을 강한 인공지능(stong AI)이라고 합니다. 이와 다르게 자율 주행 자동차나 드론처럼 장치의 시스템이 똑똑해져서 패턴을 이해하고 스스로 알아서 동작하지만, 자의식이 없다면 이는 약한 인공지능입니다.

우리가 지금 관심을 가져야 할 대상은 약한 인공지능입니다. 강한 인공지능은 인간이 지닌 의식과 지능에 대한 연구가 현재 매우 낮은 수준이기 때문에 공상과학 영화에서나 이야기될 뿐 아직까지 현실적인 고민의 대상은 아니기 때문입니다.

 

 

 

 

 

인간 지능에 끓임없이 도전해온 인공지능

인공지능이 무엇이냐는 궁금증에는 지능이란 무엇인가라는 질문이 따라붙습니다. 지능은 유전적으로 부여된 인간 중추신경의 특징들과 경험, 학습, 환경 요인들에 의해 만들어진 발달된 지능의 복합물입니다.

인공지능이란 용어를 처음 사용한 사람은 1956년 뉴햄프셔 하노버의 다트머스대학교 교수이던 존 매카시(John McCarthy)입니다. 그는 학술 지원 제안서에서 '인간들만 풀 수 있던 문제를 풀고 스스로 발전해 나가는 존재'로 인공지능을 정의합니다. 매카시는 컴퓨터가 인간의 고등 인지 기능의 일부분이나 전부를 모방할 수 있다고 믿었습니다.

이후 1959년, 아서 사무엘(Arthur Samuel)은 체스 게임 프로그램 체커(Checker)를 개발합니다. 이 프로그램은 스스로 게임워 인간보다 뛰어난 실력을 갖추도록 자기 자신을 연습 상대로 게임하는 기능까지 갖추어 상급 실력까지 올라섭니다.

미국의 SRI 인터내셔널 연구소는 컴퓨터 비전, 매핑, 계획, 학습, 오류 복구 등의 기술을 통합하여 최초의 자율 주행차인 카트 형태의 인공지능 로봇 샤키(Shakey)를 만듭니다. 단순하게 정해진 영역에서만 작동하는 로봇이긴 했지만, 샤키는 움직이는 물체로 구현된 첫 인공지능 프로그램입니다. 1970년 잡지 <라이프(Life)>는 샤키를 '최초의 전자 인간'이라고 묘사합니다.

 

 

 

 

인간의 지능 활동을 흉내 낼 수 있는 컴퓨터의 개발은 1980년대에도 꾸준히 이어져 인공지능 연구는 실제로 몇 개의 유용한 업적들을 남겼습니다. 인공지능은 신약 개발, 소프트웨어, 문화적 관심 예측 알고리즘을 개발하였습니다. 또한 의사결정, 언어 이해, 형상 인식 등과 관련된 분야에도 개발되고 있습니다.

이 시기에 흥미로운 성과는 바로 전문가 시스템입니다. 컴퓨터는 지식 기반 소프트웨어 시스템을 이용하여 산술 문제가 아닌 복잡한 문제를 풀기 위한 의사결정을 할 수 있습니다. 이러한 지식 기반 소프트웨어 시스템을 전문가 시스템 또는 지식 시스템이라고 합니다. 이 시스템은 수백, 수천 개의 조건-시행문(if-then) 형태를 갖는 논리적 규칙들로 이루어지며, 이 규칙들은 각 전문가들에게 얻은 지식으로 만들어집니다.

이처럼 지능 로봇과 컴퓨터는 전문가 시스템을 바탕으로 진화합니다.

새로운 정보를 학습하고, 습득한 정보를 효율적으로 사용하고 부결시키는 작업을 반복적으로 수행하는 기계 학습(Machine learning) 덕분에 지능 로봇과 컴퓨터가 스스로 프로그래밍을 하여 최적의 솔루션을 찾는 자동 탐샘이 가능해졌습니다.

여기서는 말하는 학습은 추론보다는 경험, 연습, 훈련을 통해 이루어집니다. 데이터베이스에 저장하듯이 데이터를 저장하고 나중에 활용할 수 있는 방식으로 학습이 이루어지는데, 이 학습하는 컴퓨터 시스템은 데이터에서 패턴을 찾아냅니다. 자전거 타는 영상, 병원 의료 기록, 서울 시내 거리의 온도, 페이스북에 공유된 동물 사진, 사용자들의 콘텐츠 공유와 좋아요를 누르는 행동, 스마트폰으로 나눈 사람들의 대화 등 디지털 형식으로 나타나는 모든 것이 컴퓨터 시스템의 학습 대상이 될 수 있습니다.

이 방대한 데이터들을 빅데이터(Bigdata)라고 부릅니다.

 

 

 

 

 

인공지능의 기계 학습은 인간의 두뇌처럼 유기적 구조로 작용하는 컴퓨터 프로그램인 인공 신경망 개발로 이어집니다. 인간의 두뇌는 뉴런이라고 부르는 세포들이 연결되어 전기적, 화학적 신호를 주고받습니다.

인공 신경망의 뉴런에게 강아지가 들어 있는 사진을 보여주면 아무것도 알려주지 않아도 자율 학습을 통해 강아지라는 사실을 알아냅니다. 강아지 사진의 패턴을 인식하는 방법을 통해서입니다. 친구가 페이스북에 자신과 찍은 사진을 올려놓으면 페이스북이 당신 아니냐고 메시지를 보내는 것도 이러한 사진 패턴 인식 기능 덕분입니다.

코그니 토이(CogniToy)는 IBM이 2009년에 미국 퀴즈 프로그램의 우승자를 이기기 위해 개발했던 인공지능으로, '왓슨'을 장난감에 결합시킨 것입니다. 왓슨은 인간이 자연어로 묻는 질문에 답할 수 있는 인공지능 컴퓨터입니다.

왓슨은 자연 언어 처리, 정보 수집, 지식 재현, 사고, 기계 학습 기술을 활용해 개방적인 질문에 응답할 수 있습니다.  코그니 토이는 아이들이 안을 수 있는 크기의 플라스틱 공룡 인형으로 마이크와 스피커, 무선 인터넷 기능을 가지고 있습니다.

코그니토이는코그니 토이는 아이가 무언가 이야기하면 그 데이터를 수집하여 왓슨에게 전달합니다. 그리고 와슨은 최적의 답변을 생성하여 대답을 합니다. 코그니 토이는 아이와 계속 이야기를 나누어가면서 그 아이가 좋아하는 것과 싫어하는 것을 파악해서 아이에게 맞는 인격을 형성하고, 아이의 지식 수순에 맞는 내용으로 대화합니다. 사물인터넷과 인공지능이 완구 사업과 결합된 사례입니다.

영화 <그녀>에서 사단다를 사랑한 주인고 테오도르처럼 코그니 토이를 친구처럼 사랑하며 말을 배우고 이야기를 나누며 공부하는 현실이 눈앞에 다가온 것입니다.

 

 

 

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왓슨(Watson)

인간의 자연어로 묻는 질문에 답할 수 있는 인공지능 컴퓨터로서 2011년 2월, 미국 제퍼니 퀴즈쇼에 참가하여 자연어로 진행된 인간과 벌인 퀴즈 대결에서 승리했습니다.

최근 빅데이터를 특정한 용도로 활용할 수 있는 슈퍼컴퓨터로 각광받기 시작했습니다.