[4차산업 인공지능㊱] “인공 지능”… 인간 지능의 차이

[디지털비즈온 김맹근 기자] 1950년대에 컴퓨터의 등장과 함께 탄생한 인공지능 (Artificial Intelligence, AI)은 지난 60여년 동안 두 가지의 큰 패러다임을 탐구하였다. 초기 30년 동안(1960-1990)의 제1기 기호주의 인공지능 (Symbolic AI) 패러다임은 철학적으로 합리론(Rationalism)에 기초하며 지식 프로그래밍을 통하여 지능을 구현하고자 하였다. 후기 30년 동안(1990-현재) 제2기의 연결주의 인공지능(Connectionist AI) 패러다임은 철학적으로 경험론(Empiricism)에 기초하여 데이터로부터 학습함으로써 지능 시스템을 구현하는 방법을 취하였다.

후기 패러다임은 특히 최근 몇년 사이에 딥러닝을 통해서 빠르게 발전하고 있다. 딥러닝은 복잡한 문제를 잘 해결하는 장점은 있으나 많은 학습 데이터를 필요로 하고 모델의 해석이 어렵다는 한계를 가지고 있다. 반면에 기호주의 인공지능 모델들은 해석은 쉬우나 학습을 잘하지 못하는 단점이 있다.

인간의 지능과 기계의 지능

인간의 지능은 인공지능의 이상이자 모범이다. 물론 인공지능이 꼭 인간 지능을 닮아야 하는가라는 질문을 할 수도 있다. 그러나 적어도 현재까지의 인공지능 기술을 보면 그 약점과 한계를 극복하기 위해서 여전히 인간의 지능은 이상적인 모델을 제시한다. 적어도 인공지능이 모사하고자 하는 이상적인 목표 시스템이 하나 있다면 인간 지능은 그 목표 시스템으로서 손색이 없다. 인간의 지능은 결국 뇌를 중심으로 한 인지시스템으로 구현되어 있다. 따라서 지능의 본질에 관한 질문은 결국 인간의 뇌 인지시스템에 대한 질문으로 귀결될 수 있다.

지능의 생성 과정과 그 본질을 좀더 이해하기 위해서 먼저 뇌의 기본 기능을 살펴보자. 뇌는 왜 존재 하는가? 뇌의 핵심 기능은 무엇인가? 생물학적으로 모든 개체는 생존과 번식을 추구하며 뇌는 이를 위해서 신체를 조절하는 것이 가장 기본적인 핵심 기능이다. 즉 뇌는 개체가 환경에 적응하고 살아남기 위해서 지각, 행동하는데 있어서 중추적인 역할을 수행한다.

인공지능 연구는 이러한 인지시스템의 구조를 설계하고 구현할 수 있는(학습 또는 프로그래밍할 수 있는) 방법을 제공해야 한다. 즉 어떻게 뇌인지 구조를 발견 /설계하고 어떻게 이 구조를 학습하는 알고리즘을 개발하거나 프로그래밍하는 방법을 제공할 것인가를 연구해야 한다.

인지주의 인공지능 연구 방법론

지금까지 인지주의 인공지능 패러다임을 정의하고 그 연구의 역사와 특성을 살펴보았다. 이 패러다임은 인간의 뇌인지 시스템을 이상적인 인공지능 모델로 본다. 인지주의에 의하면 뇌는 환경과의 상호작용을 통해서 형성된 것이므로 인공적인 뇌인지 시스템을 만들어 봄으로써 뇌를 이해하 는데도 기여할 수 있다.

온라인으로 학습하고 처리하기 위해서 상위층 학습에 서는 빠른 변화에 적응하고 하위층에서는 표상학습을 통해서 느린 변화에 적응한다. 이 방법 또한 뇌 인지구조의 역공학적 모델링으로 볼 수 있는데, 실제로 뇌 과학적 연구 결과에 의하면 뇌에서 해마와 대뇌피질이 빠른 학습과 느린 학습을 담당하는 상보적인 특성이 있다고 알려져 있으며 두 층의 신경망 구조가 각각 해마와 대뇌피질의 기능을 한다고 볼 수 있다.

자율주행 휴머노이드 로봇은 인지주의 인공지능 연구의 이상적인 연구 플랫폼으로 볼 수 있다. 아직 AUPAIR에서 사용된 인지시스템 구조에 대해서 체계적인 설명을 하거나 이론적인 기반을 부여하기에는 이르다. 그러나 후속 연구를 통해서 사람들과 자연스럽게 상호작용하고 행동하며 홈 서비스를 수행하는 AUPAIR를 만들어서 “휴머노이드 로봇 튜링 테스트”를 통과한다면 이는 인간수준의 인공지능에 한발 더 다가가는 성과일 것이다. 다른 한편, 튜링 테스트를 통과한 인공지능 로봇의 뇌 인지시스템 구조를 역공학적으로 분석해 본다면 이는 인간지능에 대한 뇌인지 과학적 이해에도 기여할 것이다.

결론적으로 현재까지 시도된 두 가지 인공지능 패러다임을 비교 분석하고 그 강점을 살리고 한계를 극복하는 새로운 패러다임으로서 인지주의 인공지능을 제안하였다. 인지주의 인공지능은 사람처럼 생각하고 사람처럼 행동하는 기계를 만들려는 인공지능 본래의 문제를 되돌아보고, 인간의 지능과 그 기반이 되는 뇌 인지시스템에 대한 최근 과학적 발견을 반영한 이론이다.

차세대 인공지능 패러다임으로서 인지주의 인공지능은 4차산업혁명과도 맥을 같이 한다. 인공지능은 4차산업혁명의 동력원일 뿐만 아니라, 인공지능 자체도 4차산업혁명을 통해서 혁신될 대상이다. 인지주의 인공지능은 4차산업혁명의 시대에 문제를 해결할 수 있는 열쇠가 될 것이다.