1.4 AI가 능력을 갖게 되는 원리

AI가 예측과 식별 능력을 가질 수 있는 원리를 알아 봅시다. 기본적으로는 앞에서 배웠던 어떤 수1, 어떤 수2를 찾는 것과 같습니다. 단지 다른점이 있다면 어떤 수를 2개만 찾아내는 것이 아니라 엄청나게 많이 알아 내야 한다는 것입니다. 어려운 예측과 식별을 해야할 수록, 찾아내야 하는 어떤 수의 개수도 많아진다는 말입니다. 복잡도가 높아지면 해야할 일이 늘어나는 것은 어찌보면 자연스러운 현상입니다.

예측과 식별 능력의 원리를 이해하기 위해 인터넷에서 AI를 검색하면 항상 마주치는 인공신경망(artificial neural network)이라는 그림도 설명할 예정이지만 신경망의 내부를 자세하게 뜯어보지는 않겠습니다. 인공신경망은 예측과 식별 능력에 대한 원리를 설명한 후, 마지막에 영화의 카메오처럼 잠깐 등장할 예정입니다.

숫자를 받아 숫자를 출력한다

AI가 날씨를 예측하거나, 사진 속 물체가 무엇인지 식별하는 행위를 조금 더 근원적으로 표현하면 어떤 숫자 묶음(데이터)를 받고, 어떤 계산을 수행한다음, 최종적으로 어떤 숫자 출력하는 일입니다. 이 과정에서 제일 앞 부분과 뒷 부분이 무엇이냐에 따라 사람들이 다른 이름을 붙입니다. 즉, AI가 번역을 한다, 그림을 그린다, 주가를 예측한다고 말하지만 핵심 알맹이는 숫자를 받아 계산을 수행하고 숫자를 출력하는 것이죠.

초보 요리사가 음식을 먹어보지 않고 레시피만 보고, 음식이 맛이 있을지 없을지 판단할 수 있는 능력자가 되어가는 과정을 생각해 봅시다. 다르게 말하면 음식의 맛을 예측하는 능력(지능)을 기르는 과정입니다. 김치찌개로 설명해 보죠. 초보 요리사는 전국의 많은 식당에 방문해서 일단 김치찌개를 주문해서 먹어 보고 맛이 있는지 없는지 판단합니다. 판단한 다음 주방장에게 김치, 소금, 물, 돼지고기, 마늘 등의 재료를 얼마나 어떤 조합으로 넣고 만들었는지 물어 봅니다. 많은 식당을 방문해 그런 과정을 아주 많이 반복하면 어느 순간 장인의 경지에 도달해, 어떤 재료를 얼마나 넣었는지만 알면, 만들어질 김치찌개가 맛이 있을지 없을지 먹어보기 전에 높은 확률로 예측할 수 있을 것입니다. 이것이 사람이 능력을 갖추어 가는 과정, 즉 학습하는 과정입니다.

이제 AI의 학습으로 돌아가 봅시다. AI가 사람처럼 그런 능력을 갖추려면 일단 모든 것을 숫자로 생각해야 합니다. AI는 어디까지 컴퓨터 속에서 존재하는 것이고 숫자밖에 모릅니다. 그래서 맛이 있는 김치찌개는 1, 맛이 없는 김치찌개를 0으로 설정하고, 각종 재료들의 양이 순서대로 입력된다고 합시다. 단순화해서 [김치, 물, 소금, 마늘]의 양이 [3, 5, 1, 2]와 같이 입력된다고 생각해보죠. 그러면 방문했던 각 식당마다 다양한 재료들의 숫자 조합이 입력될 것이고, 그 중 맛이 있었던 레시피는 1로 출력하고, 맛이 없었던, 레시피는 0을 출력해야 합니다.

왼쪽 다양한 숫자 조합 입력 가운데 박스 , 오른쪽은 0 또는 1

AI가 학습해야 하는 것은 재료들의 숫자 조합, 예를 들어, [3, 5, 1, 2]가 들어왔을 때 이 숫자들를 변형시켜서 1 또는 0으로 만드는 방법입니다. 맛이 있는 김치찌개의 재료들이 들어오면 1을 계산해야하고, 맛이 없는 재료들이 입력되면 0을 출력할 수 있어야 한다는 말입니다. 이때 숫자를 변형시킨다는 말은 연산을 한다는 말이죠. 일단은, 입력된 숫자들에 어떤 수를 곱한다음 모든 숫자를 더하는 변형을 생각해 봅시다.

맛있는 김치찌개 재료 조합 : 3X어떤 수 + 5X어떤 수 +1X어떤 수 +2X어떤 수 = 1

맛없는 김치찌개 재료 조합 : 8X어떤 수 + 6X어떤 수 +3X어떤 수 +4X어떤 수 = 0 <수식 2>

어떤 수 앞에 곱해지는 [3,5,1,2]는 재료들의 양입니다. 예를 들어 맛있는 김치찌개가 만들어지는 재료들의 조합 [3,5,1,2]가 들어오면 이 숫자들을 변형(연산)해서 1을 만들어 내야 합니다. 반면 맛없는 김치찌개가 만들어지는 [8,6,3,4]가 들어오면 이 숫자들을 변형해서 0을 만들어내야 합니다.

AI가 학습해야 하는 것은 모든 맛있는 재료들의 숫자 조합이 들어오면 1을 만들어 내고, 모든 맛없는 재료들의 숫자 조합이 들어오면 0을 만들어내는 어떤 수를 찾는 것입니다. 그 어떤 수를 찾기만 한다면 요리사가 재료의 양만 확인하면, 만들어질 김치찌개의 맛을 예측(식별)할 수 있듯이 AI도 그런 능력을 갖추게 될 것이고, 그렇게 되면 사람들은 AI가 김치찌개 맛을 예측하는 기계라고 여길 것입니다.

출처: https://diseny.tistory.com/entry/14-AI가-능력을-갖게-되는-원리

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