인공지능 알고리즘

스스로 배우는 기계의 두뇌

오늘날 우리는 인공지능(AI)과 함께 살아가고 있습니다. 스마트폰의 음성비서가 우리의 질문에 대답하고, 자율주행 자동차가 스스로 도로를 달리며, 유튜브가 우리가 좋아할 만한 영상을 추천해 줍니다. 이런 놀라운 일들이 가능한 이유는 바로 ‘인공지능 알고리즘’이라는 보이지 않는 두뇌가 작동하고 있기 때문입니다.

그렇다면 인공지능 알고리즘이란 무엇일까요?

먼저 ‘알고리즘’이란 어떤 문제를 해결하기 위한 단계적인 방법이나 절차를 말합니다. 예를 들어, 라면을 끓일 때 “물을 끓인다 → 스프를 넣는다 → 면을 넣는다 → 4분 기다린다 → 불을 끈다”라는 순서를 따라야 하죠. 이것이 바로 하나의 알고리즘입니다. 컴퓨터에게도 이런 순서를 알려주는 것이 알고리즘이에요.

하지만 인공지능 알고리즘은 조금 다릅니다. 단순히 정해진 순서를 따르는 것이 아니라, 스스로 배우며 판단하는 능력을 갖추고 있습니다. 다시 말해, 인간이 직접 모든 명령을 일일이 입력하지 않아도, 컴퓨터가 많은 데이터를 스스로 분석하고 규칙을 찾아내는 것이죠.

예를 들어, 인공지능에게 ‘고양이와 강아지 사진을 구분하라’는 일을 시킨다고 해 봅시다. 처음에는 아무것도 모르는 컴퓨터에게 수천 장의 사진을 보여주면서 “이건 고양이야”, “이건 강아지야”라고 알려줍니다. 그러면 인공지능은 사진 속에서 귀 모양, 눈의 위치, 털의 질감 같은 특징을 스스로 관찰하고, 어떤 패턴이 고양이에 더 많고 어떤 패턴이 강아지에 더 많은지를 분석합니다. 이렇게 반복 학습을 통해 ‘고양이는 이런 모습이다’라는 규칙을 스스로 만들어내는 과정이 바로 인공지능 알고리즘의 핵심입니다.

이런 과정을 가능하게 하는 기술을 ‘머신러닝(Machine Learning, 기계 학습)’이라고 합니다. 머신러닝은 컴퓨터가 스스로 경험을 통해 학습하는 방법이에요. 우리가 수학 문제를 여러 번 풀면서 점점 실력이 늘어나는 것처럼, 인공지능도 많은 데이터를 보며 점점 정확하게 판단하게 됩니다. 처음에는 틀리기도 하지만, 그 결과를 피드백 삼아 다시 계산하고 수정하면서 더 나은 판단을 내리게 되는 거죠.

머신러닝 가운데에서도 가장 발전된 형태가 ‘딥러닝(Deep Learning)’입니다.

딥러닝은 사람의 뇌 구조를 본떠 만들어진 ‘인공 신경망(Artificial Neural Network)’을 이용합니다. 우리 뇌 속에는 수많은 신경세포(뉴런)가 서로 연결되어 정보를 주고받죠. 인공지능도 이처럼 여러 층의 인공 신경망을 만들어 정보를 단계적으로 분석합니다.
예를 들어, 인공지능이 사람 얼굴을 본다고 하면, 첫 번째 층에서는 단순히 색과 윤곽을 보고, 두 번째 층에서는 눈과 코 같은 세부 특징을 보고, 세 번째 층에서는 전체 얼굴을 인식합니다. 이런 식으로 점점 더 복잡하고 깊게 이해하기 때문에 ‘깊은 학습(딥러닝)’이라 부릅니다.

이 알고리즘들은 이미 다양한 분야에서 활약 중입니다.

병원에서는 인공지능이 엑스레이나 MRI 사진을 분석해 질병을 찾아내고, 자동차는 도로의 신호등과 보행자를 인식해 안전하게 주행합니다. 스마트폰의 음성 인식, 인터넷 번역기, 추천 시스템 등도 모두 인공지능 알고리즘이 작동하는 예입니다. 하지만 인공지능이 아무리 발전해도 완벽하지는 않습니다.

컴퓨터는 주어진 데이터를 바탕으로 학습하기 때문에, 데이터가 잘못되었거나 편향되어 있다면 잘못된 판단을 내릴 수도 있습니다. 예를 들어, 한쪽 나라의 사람 사진만으로 학습한 인공지능은 다른 나라 사람의 얼굴을 제대로 인식하지 못할 수도 있죠. 그래서 과학자들은 인공지능이 더 공정하고 신뢰할 수 있는 판단을 내리도록 데이터를 다양화하고 알고리즘을 꾸준히 개선하고 있습니다.

인공지능 알고리즘은 ‘생각하는 순서를 배운 컴퓨터의 두뇌’라고 할 수 있습니다.

이 두뇌는 인간이 만든 규칙 속에서 스스로 배우며 성장하고, 세상을 이해하는 법을 배워 갑니다. 그러나 그 방향을 정하는 것은 여전히 사람의 몫입니다. 우리가 어떤 데이터를 주고 어떤 목적에 사용하느냐에 따라 인공지능은 선한 도구가 될 수도, 위험한 존재가 될 수도 있습니다. 과학이 발전할수록 인공지능 알고리즘은 더 정교해지고, 인간의 삶을 더욱 편리하게 바꿔 줄 것입니다. 하지만 그 시작점은 언제나 단순한 질문 하나에서 출발합니다.

“이 문제를 어떻게 풀 수 있을까?”

이 질문에 답하기 위해 만들어진 것이 바로, 인공지능 알고리즘입니다.