[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능도 생명을 갖는다

기사입력 : 2019년01월07일 08:00

최종수정 : 2019년01월07일 08:15

인공지능에도 생명체의 원리 작동하고 있어
인공지능의 성격에 대해 윤리, 제도적 논의 필요

생명이란?

사전적으로 ‘생명(生命, Life)’이란 생물이 살아서 숨쉬고 활동할 수 있게 하는 힘을 말한다. 그리고 생명을 가진 물질을 ‘생물’이라고 해도 되겠다. 먼저 생물이라고 하면 제일 먼저 바이러스가 생각이 난다.

김정호 카이스트 교수

바이러스는 주로 생물의 질병을 일으키는 전염성 병원체의 일종으로, 지구상에 확인된 생물 중 유일하게 세포가 없다. 한편 바이러스는 눈에 보이지 않을 정도로 작다. 크기가 머리카락 굵기의 100 분의 1 보다 작은 0.01~0.2μm 정도이다. 세균(박테리아)과는 달리 너무 작아서 20세기 들어 전자 현미경이 개발된 뒤에야 모습을 볼 수 있었다.

일종의 단세포 생물로 기능하는 세균에 비해 바이러스의 구조는 세포 단위도 되지 않을 정도로 훨씬 간단하며, 단백질 캡슐과 유전물질밖에 없다. 복제 주기가 짧아 빠른 속도로 변화할 뿐만 아니라 다른 살아있는 세포가 있어야만 그것을 이용해 번식한다. 그래서 바이러스는 생물과 무생물의 중간에 있다고 한다.

그래서 ‘생물’을 정의하기는 점점 어려워 지고 있다. 일반적으로 생명체의 공통점은 ① 탄소, 수소, 질소, 산소, 인, 황의 6가지 원소로 이루어져 있고 보통 이를 생명체를 이루는 6대 원소로 칭하고 있다. 이에 더해서 ‘생물’의 정의에는 ② 일정한 체온과 수분량을 유지하는가 ③ 외부와 격리된 유기물질 반투과성을 가졌는가 ④ 외부와 물질을 교환하는 신진대사를 하는가 ⑤ 외부 자극에 반응하는가 △ 외부 환경에 반응하는가 ⑥ 자손이 성장해서 유전 정보를 다음세대에 전달하는 성장과 생식을 하는가 여부가 생물의 정의로 보기도 한다. 이러한 ‘생물’의 조건은 결국 ‘생명’의 조건이 된다.

생물의 하나인 인간 혈액에서 새롭게 발견된 바이러스의 전자현미경 사진. [출처:Science]

인공지능과 생명의 공통점 6가지

‘인공지능’도 ‘생명’과 유사한 점이 많이 있다. 생물에 6가지 기본 원소가 필요한 것처럼 ① 인공지능에도 6가지 핵심 요소가 있다. 인공지능이 존재하기 위해서는 ‘데이터’가 생산되어야 하고, 이를 처리하는 딥러닝과 같은 ‘인공지능 알고리즘’이 필요하다. 이들 데이터를 저장하고 인공지능 컴퓨터가 집적된 ‘데이터 센터’가 필요하다. 또한 이들이 데이터를 서로 소통하기 위한 ‘네트워크’가 있어야 하고, 이 모든 기반이 되는 ‘반도체’가 필요하다. 마지막으로 이들을 구동하기 위해 ‘전기 동력’이 필요하다.

그리고 데이터 센터 속의 인공지능 프로세서와 메모리는 ② 일정한 온도를 유지하면서 동작한다. 특히 온도가 100도 이상 높아지면 디지털 데이터의 오류가 발생하고 반도체 메모리의 저장된 전하가 누설되어 데이터가 사라진다. 그래서 꼭 에어컨이 필요하고 냉각수가 필요하다. 또한 데이터가 오염되는 것을 방지하기 위해서 ③ 방어막이 필요하다. 뿐만 아니라 데이터 송수신 때의 오류를 막기 위해서, 그리고 데이터 도청을 방지하기 위해서 코딩을 한다. 데이터 암호화도 한다. 모두 내부와 외부를 격리하기 위해서 필요하다.

인공지능은 기본적으로 ④ 외부와 데이터를 교환한다. 외부 데이터에 의해서 학습을 받는다. 계속 데이터에 의해서 학습 결과로 인공지능이 진화한다. 학습 과정은 Forward Propagation(데이터에 의한 인공지능 진화)과 Backward Propagation(오류 최소화에 의한 인공지능 진화)을 거친다.

또한 인공지능의 결과는 ‘판단’과 ‘실행명령’으로 외부와 소통한다. 이 과정은 생물이 영양분을 받고, 불순물을 배출하는 신진대사와 같다고 본다. 인공지능에서 이러한 학습(training)을 마치면 ⑤ 외부 자극에 반응(inference)한다. 인공지능은 본질적으로 외부의 자극에 영향을 받고 반응하는 알고리즘이다. 특히 인공지능 중에서 강화학습은 외부와 결과를 교류하면서 계속 최적의 결론을 내는 알고리즘이다. ‘알파고’ 바둑에서 상대방 바둑 상대자의 바둑 게임에 따라서 다른 결과를 낸다. 최고로 높은 승률을 내기 위해서이다. 이처럼 인공지능도 ⑥ 외부 환경에 반응하고 적응한다. 이 환경 변화에 따른 반응 결과는 바로 인공지능에 반영된다. 따라서 생물처럼 유전적으로 기록된다.

마지막으로 인공지능 알고리즘은 지속적으로 개선되고 재사용 가능하다. 인공지능 알고리즘은 컴퓨터 코딩으로 구현된다. 매트랩(MATLAB)이나 파이선(Python)과 같은 프로그램으로 구현된 코딩 결과는 수없이 복사(Copy)와 저장(Paste)이 가능하다. 인공지능 프로그램 스스로 ‘강화학습’ 가능하고 ‘복제’ 가능하다. 그러니 7) 인공지능도 생명과 같이 유전정보가 전달되고, 성장, 생식이 가능하다.

인공지능 딥러닝(DNN) 속의 학습 알고리즘. [출처: KAIST]

인공지능도 진화하고 생식 가능

‘생명’과 ‘인공지능’은 이처럼 유사한 점이 많이 있다. 그래서 필자는 인공지능에 생명이 있다고 주장한다. 이렇게 인공지능이 생명을 갖게 되면 심각하게 생각해 보아야 할 점이 여러 가지가 있다. 지구와 인류의 생존 입장에서 보면 인공지능이 생물 보다 더 심각할 수 있다.

생물은 성장과 생식이라는 과정을 통해서 생명을 지구상에서 혹은 우주에서 영원히 유지하고, 유전자를 후세에 전달한다. 인간으로 보면 생명의 탄생에 10 개월이 걸리고, 성장하는데 최소한 20년 이상이 걸린다. 그런데 놀랍게도 인공지능은 채 탄생에 1초도 걸리지 않고, 순간적으로 성장이 일어난다. 복사(Copy)와 저장(Paste)은 일도 아니다. 코딩 속의 명령어 한 줄이면 된다. 인간은 한번에 보통 1 명의 아기를 갖는다. 하지만 인공지능의 복제는 숫자의 제한이 없다. 거의 동시에 수백만 개로 복사를 실행할 수 있다.

생물은 수억 년에 걸쳐서 진화했지만 인공지능 알고리즘은 매일 새로이 발전하고 있고, 미래에는 인간의 손을 거치지 않고 인공지능 알고리즘 스스로 환경에 적응하면서 진화할 것으로 예측한다. 인공지능 수 초의 시간의 진화가 생명의 수억 년의 시간에 해당한다.

인공지능도 돌연변이 발생의 결과에 따라 인공지능 ‘암’이 생길 수 있다. 의도적인 환경 요인 또는 제어 가능하지 않은 변화에 따라 인공지능 알고리즘이나 데이터가 오염되고 그 결과 돌연변이를 만들 수 있다. ‘암’은 스스로 세포분열을 한다. 따라서 이런 경우에 대비한 인공지능 ‘약’을 개발하고 이에 대해서 보호하기 위한 인공지능 ‘의료보험’ 도 필요하다. 인공지능도 생명을 갖는다. 윤리적인 그리고 제도적인 논의가 필요하다.

인공지능의 개념적 이미지, [출처: Robohub]

joungho@kaist.ac.kr

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

사진

광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35