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

기사입력 : 2018년01월22일 10:00

최종수정 : 2018년01월22일 10:00

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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

 

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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
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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