뇌과학과 인공지능 융합미래 기술 발전 방향 예측(3)

Predicting Future Technology Development in the Fusional Aspect of Brain Science and Artificial Intelligence

윤장우 (C.W. Yoon, cwyoon@etri.re.kr) 초연결미래연구그룹 책임연구원

허재두 (J.D. Huh, jdhuh@etri.re.kr) 초연결원천연구ㅋ본부 책임연구원/본부장

 

Ⅲ. 융합적 측면의 고찰

 인공지능 연구는 단순한 지능요소를 추가하는 약 인공지능의 형태에서 사람과 같은 감정, 사랑, 마음을 지닌 지능형 로봇을 구현하는 강 인공지능의 방향으로 진행하고 있다. 사람과 컴퓨터가 사랑에 빠지는 영화 ‘그녀(Her)’에서와 같이 컴퓨터가 인간의 감성을 이해하고 교감할 수 있는 인공지능을 추구하는 것이다. 이를 위해서는 인간 뇌의 시냅스 네트워크처럼 작동할 수 있는 전자회로가 필요하다. 뇌는 약 1,000억 개의 신경 세포로 이루어진 복잡한 회로이며 1개의 뉴런이 1만 개의 다른뉴런들과 연결돼 신경 신호를 주고받는다. 이렇게 복잡한 연결망 구조 때문에 뇌는 뛰어난 능력을 발휘한다.

 

 뇌의 복잡한 연결망을 분석하여 ‘뇌지도’를 그리고 그 작동 방식을 공학적으로 구축할 수 없는 한, 컴퓨터가 인간처럼 사고하는 일은 불가능하다. 또한, 뇌의 신경세포 연결 구조는 고정되어 있지 않으며 수시로 바꾸며 작동한다. 진정한 인공지능 구현을 위해서는 인간의 뇌의 작동 방식을 완전히 이해하는 것이 필수적이다.

 

 융합적 관점에서 인공지능은 인지컴퓨팅으로 정의할 수 있으며, 인지컴퓨팅은 ‘인간의 뇌를 모델로 하는 컴퓨터 시스템의 개발을 목적으로 심리학, 생물학, 신호처리, 물리학, 정보이론, 수학, 통계 등의 학제를 아우르는 통섭적 연구 분야’로 정의할 수 있다.

 

 정보처리 관점에서 보면 인지컴퓨팅은 마음이 수행하는 인지 능력을 모방하는 정보 처리 기술이다. 사람의 인지 기능은 언어, 시각, 지각, 행동, 기억, 학습, 의사결정, 추론 등인데, 이을 모방하여 행동과 환경 인식, 언어 및 시각 처리 능력, 연상 기억, 유연한 추론과 학습, 안정적인 의사결정 등을 수행하는 기술이다. 실용성 관점으로는 (그림 4)와 같이 인간중심 인지서비스 창출을 위하여 IoT, 웨어러블 등의 스마트 디바이스를 이용하여 일어나는 행동패턴과 사건을 분석하고 예측하는 인지·감성·행동 기술로 정의된다. 인지컴퓨팅은 인공지능에의 뇌과학적 측면 고찰에 대한 융합적 측면의 학문 분야로 분류할 수 있다.

 인공지능, 뇌과학과의 융합적 측면에서의 인지컴퓨팅 분야 중 미래 비전이 있는 분야에 대하여 소개한다.

 

1. Natural Intelligence 기술 분야

 Natural Intelligence는 수학적인 접근 방법에 기반을 둔 인공지능(Artificial Intelligence)과 대비되는 개념으로 생물 및 인간의 자연적인 지능의 모방에 기반한 기술이다. 인공지능의 기본적 지능모사 방식은 수학적인 모델링을 기반으로 한다. 대표적으로 신경망 모델, 컴퓨터 비전 모델 등이 있다.

 

하지만, 수학적인 모델로는 인간과 똑같은 지식 체계 및 정보처리 절차를 가지게 할 수는 없다. 뇌의 정보처리 방식은 불확실성 및 확률론적인 측면을 가지기 때문이다. 따라서 인간의 정보처리 메커니즘에 대한 정확한 분석을 바탕으로 이의 모사를 통한 지능처리를 해야 한다. 이를 위해서는 단계적 접근 방법이 요구되는데, 우선 단순한 생물의 인지처리 메커니즘을 구현하는 것을 시작으로 인간의 뉴런 및 시냅스의 연결 방식에 대한 정확한 분석을 바탕으로 이의 모사 기술에 대한 연구가 필요하다. 이러한 분야를 Natural Intelligence라 지칭한다. <표 1>은 Natural Intelligence 분야의 대표적인 기술 및 적용 분야이다.

 

 

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