전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
마켓

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 영화보며 눈물 흘리는 인공지능(AI) 멀지 않았다

기사입력 : 2018년01월22일 10:00

최종수정 : 2018년01월22일 10:00

인공지능(AI)도 신경세포 겹겹이 쌓이면 쌍둥이도 구별 가능
음성 인식, 스토리 인식 기능이 더해지면 영화 감상 가능해져

'파블로프의 개' 실험, 그리고 딥러닝

인공지능 시대의 도래를 가능케 만든 알고리즘이 딥러닝(Deep Learning)이다. 딥러닝 알고리즘은 신경세포의 동작과 신호 전달 과정을 소프트웨어로 구현하는 방법이다. 우리 뇌는 신경세포(뉴런)들과 그것들을 연결하는 시냅스(연접체)들로 구성돼 있다. 

딥러닝 알고리즘에선 신경 세포를 연결하는 시냅스를 통해 신호가 전달될 때 신호 전달 가중치를 둔다. 그리고 이 여러 개의 신호가 한 개의 신경세포에서 만나서 더해지는데, 이때 더한 값이 어느 임계함수 값을 넘으면 다음 신경세포로 그 신호가 전달된다.

이처럼 딥러닝 알고리즘에선 수 많은 가중치와 임계함수가 학습을 통해 정해진다. 바로 이 가중치와 임계함수 값의 결정을 한 학습에는 데이터가 필요한데, 기존에 데이터 센터에 저장된 빅데이터를 이용하는 방법이 있고, 인공지능 스스로 데이터를 만들어 컴퓨터 스스로 자가 학습하는 '강화 학습 방법'이 있다. 그런데 바로 이 자가 학습은 인간의 도움이 필요 없기 때문에 더 무섭기도 하다.

딥러닝 알고리즘을 쉽게 개념적으로 설명하는 방법으로 러시아 생리학자 이반 페트로비치 파블로프가 실시한 '파블로프의 개' 실험을 예로 들기도 한다. '바블로프의 개' 실험은 반사 신경 작동에 대해서 연구한 내용으로 교과서에도 나올 정도로 유명하다. 이 실험에서는 음식을 직접 눈 앞에 보여 주거나 종소리를 들려 주면서 학습을 하게 된다. 눈으로 보는 음식, 귀로 들리는 종소리가 학습용 데이터가 된다.

눈으로도 보고 또는 종도 치면 그 합이 어느 임계함수 값을 넘으면 바로 개가 침을 흘리게 된다는 것인데 이것을 알고리즘으로 표현한 것이 딥 러닝이다. 그런데 이 가중치 값과 임계함수 값은 수많은 파블로프의 개 실험을 통해 학습으로 얻은 데이터로 정해진다.

'파블로프의 개' 실험을 이용한 딥러닝 프로세스. 출처 : KAIST.

딥러닝은 깊은 추상화 과정

이처럼 딥러닝 알고리즘을 '파블로프의 개' 실험으로 설명하면 아주 단순하고 명료한 이해에 도움을 준다.

그런데 딥러닝 알고리즘에는 신경세포 층(Layer)으로 표현되는 추상화 단계가 있다. 이렇게 신경세포 층으로 표현되는 층수가 늘어날수록 판단의 정확도가 높아진다. 그 층 수가 200개를 넘기도 한다. 그래서 딥(Deep) 러닝이라고 한다. 층수가 늘어가면서 추상화의 깊이가 늘어난다. 입력이 영상 이미지라고 하면, 추상화를 진행하면서 처음에는 얼굴을 윤곽을 인식하게 되고, 그 다음에 코, 눈, 귀를 파악해 가고, 그 다음에 남녀를 파악하고, 나이도 파악하고, 궁극적으로 얼굴의 주인을 파악해 간다.

그러면 고양이와 호랑이도 구분할 수 있게 된다. 더 나아가 쌍둥이도 구별하고, 같은 사람이라도 젊었을 때의 모습, 나이든 모습도 구별하고 동일 인물임을 파악할 수 있다. 마지막에 100만 명 중의 또는 10억 중의 한 사람을 구분하게 된다. 여기에 음성 인식과 스토리 인식 기능, 감정 기능이 합쳐지면 영화도 보고 눈물을 흘릴 날이 멀지 않았다. 모두 딥러닝 알고리즘과 학습을 통해서 구현 가능하다.

딥 러닝을 이용한 영상 이미지 추상화 과정, 출처: KAIST.

딥러닝, 인간의 '인지 기능의 비밀' 열어 젖힐 것

기존의 뇌 과학은 뇌 현상의 이해를 수학이나 논리 작업으로 파악하려고 했다. 그에 기반하여 알고리즘을 세우고 소프트웨어로 구현해서 인간지능을 재현하려 했다. 하지만 어느 이상 발전하는데 한계를 만났다.

그런데 딥러닝의 내부 동작은 블랙박스다. 여기서는 뇌 내부의 동작 원리를 알려고 하지 않는다. 아무리 빅데이터로 학습해서 가중치와 임계함수를 정해가더라도 그것들은 단순히 숫자의 나열일 뿐이지 논리도 없고 의미도 없다. 알려고도 하려고도 않는다. 빅데이터를 기반으로 학습해서 변수와 함수 값을 채워나갈 뿐이다. 그 이후 충분한 학습 후에 딥러닝 알고리즘이 제공하는 판단과 예측 결과만 믿을뿐이다.

이렇게 모든 것을 기존의 연구 방법론을 포기하고, 비우고, 새 출발하기 때문에 인공지능이 이제 신의 영역에 도달할 수 있는 새로운 기회를 잡았는지도 모른다. 과학의 한계를 인정하고, 빅데이터를 기반한 학습을 믿고, 컴퓨터의 능력을 믿기 때문이다. 완전히 새로운 출발이다.

블랙박스의 개념도. 출처 : 구글.

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

김정호 교수

 

CES 2025 참관단 모집

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
위례과천선 광역철도 민자적격성 통과 [서울=뉴스핌] 최현민 기자 = 경기 과천시와 서울 강남구, 송파구 일원을 연결하는 위례과천선 사업이 본궤도에 오른다.   국토교통부는 위례과천 광역철도사업이 한국개발연구원(KDI)의 민자적격성 조사를 통과했다고 7일 밝혔다. 위례과천선은 서쪽으로는 정부과천청사, 동쪽으로는 송파구 법조타운과 위례신도시를 연결하고 북쪽으로는 강남구 압구정까지 연결하는 총 연장 28.25km의 광역철도 사업으로 민간투자방식으로 지어진다.  위례과천선 노선도안 [자료=국토부] ※노선 미확정 위례과천선은 제4차 국가철도망 구축계획 반영 후 2021년 12월 '대우건설 컨소시엄'에서 국토부에 최초제안서를 제출했으며 제안서 검토 및 지자체 협의과정을 거쳐 2022년 9월 민자적격성 조사에 착수했다. 민자적격성 조사 과정에서 원자재 가격 급등, 양재첨단물류단지 개발 등 여건 변화가 발생했고 경제성을 최대한 확보하기 위한 사업계획 보완을 거쳐 올해 11월 최종적으로 사업의 타당성을 인정받았다. 특히 본 사업 영향권에 있는 9개 공공주택지구에 총 8만6000명 규모의 입주가 예정돼 있어 신규 철도노선을 통해 선제적으로 교통난을 해소해 나갈 계획이다. 입주 예정 지구는 과천주암 공공지원주택지구, 서울강남 공공주택지구 등이다. 다만 노선안은 아직 확정되지 않았다. 국토부는 세부노선 및 역사는 실시협약 체결 시 확정‧공개할 방침이다.  윤진환 국토부 철도국장은 "내년 전략환경영향평가를 마무리하고 제3자 제안 공고를 통해 우선협상대상자를 선정해 협상까지 착수하는 것을 목표로 속도감 있게 사업을 추진할 계획"이라고 말했다. min72@newspim.com 2024-11-07 17:36
사진
의왕 오전왕곡, 1.4만 가구 들어선다 [서울=뉴스핌] 최현민 기자 = 2029년 개통예정인 인덕원~동탄 복선전철 그리고 수도권광역급행철도(GTX) C노선이 연계되는 경기 의왕시 오전동, 왕곡동 일대에 약 1만4000가구가 들어선다. 5일 국토교통부에 따르면 지난 8월 발표한 '주택 공급 방안' 후속 조치로 의왕 오전왕곡지구가 신규 택지 후보지로 선정됐다. 오전왕곡지구는 경기도 의왕시 오전동, 왕곡동에 걸쳐 있고 187만㎡(57만평)에 1만4000가구가 들어선다. 의왕 오전왕곡은 경수대로·과천-봉담 간 도시 고속화 도로에 연접한 부지로 산업 기능 유치 잠재력이 높은 곳으로 난개발 방지를 위한 계획적 개발이 요구되는 곳이다. 특히 지구 내 친수 공간이 풍부해 정주 환경이 우수하고 인접한 과천지식정보타운 등과 연계한 의료·바이오 산업 유치에 유리해 자족 기능 확보를 통한 수도권 남부의 새로운 직주 근접 생활 공간 조성이 전망된다. 의왕 오전왕곡은 서울시 경계에서 약 10㎞ 남측, 의왕 IC 인근으로 인접 지역에 의왕·군포·안산 신도시, 의왕고천지구, 의왕백운밸리 등이 위치하고 있다. 과천~봉담 도시 고속화 도로, 경수대로(국도 1호선)가 인접하고 있으며 의왕시청역(가칭) (동탄~인덕원선, 2029년 개통 예정)이 700m 거리에 위치한다. 현재 도시철도 혜택을 받지 못하는 오전왕곡지구는 주변에 형성되는 3개 광역철도와의 연계에 촛점을 맞추고 있다. 국토부는 수도권광역급행철도(GTX)-C, 인덕원-동탄선과의 연계 강화를 통해 서울 도심까지 30분 내 접근이 가능하도록 교통망을 구축하겠다는 계획이다. 우선 GTX-C 노선 연계성, 인덕원~동탄선 접근성 강화 등 철도 교통 접근성을 향상시킨다. 이와 함께 대상지 북측으로 월곶~판교선이 예정돼 있는 만큼 현재 주거단지로 바뀐 백운호수 일대와 연계하는 방안도 고려될 전망이다.  현 과천-봉담 고속화 도로와 경수대로(국도 1호선)의 연결 및 주변 도로 확충을 통해 서울 등 지역 간 접근성 개선 및 교통량 분산도 추진한다. 의왕 TG 광역버스 정류장을 활용한 광역 대중교통 환승 체계 개선과 오전동과 왕곡동으로 분리된 사업 지구 간 도로 연결 체계를 구축해 지구 간 단절을 해소하고 단일 생활권으로 조성한다. min72@newspim.com 2024-11-05 15:00
안다쇼핑
Top으로 이동