26가지 프롬프트 엔지니어링 원칙 ⑫ 단계별로 생각하기
손에 잡히는 인공지능
단계별로 생각하기 프롬프트 상상도이번에는 열두 번째 원칙, “단계별로 생각하기: 단계별로 문제를 해결하도록 요청한다.”에 대해 이야기 해보기로 한다.
이 원칙은 복잡한 문제를 해결하는 과정에서 AI 모델에게 단계별로 접근하도록 지시함으로써 문제 해결 과정을 명확히 하고, 사용자가 이해하기 쉽도록 만드는 데 도움이 된다. 이 원칙을 적용한 프롬프트는 특히 교육적 상황이나 문제 해결 과정을 설명할 때 유용하다. 관련 논문에 따르면 이 원칙을 적용 시 정확도가 45%정도 개선이 된다고 한다.
아래에서 ChatGPT의 각 버전별로 원칙을 적용했을 때와 미적용 했을 때의 결과를 직접 비교 테스트해보고 각 결과 값을 정확도와 품질 개선율 측면에서 얼마나 개선이 되는지 분석을 해봤다
아래는 이 테스트에서 사용한 프롬프트이다.
원칙 미적용 예시:
프롬프트: "광합성은 어떻게 일어나나요?"
원칙 적용 예시:
프롬프트: "광합성 과정을 빛을 받는 순간부터 당이 생성되기까지 단계별로 설명해주세요."
이 분석의 결과 히스토그램은 아래와 같다.
표를 설명하면 정확도 비교 히스토그램은 원칙을 적용한 경우, 모든 모델에서 정확도가 증가했음을 확인할 수 있다.
ChatGPT3.5: 0.70 -> 0.90
ChatGPT4.0: 0.75 -> 0.95
ChatGPT4o: 0.78 -> 0.96
품질 개선율 비교 히스토그램도 역시 원칙을 적용한 경우 증가했음을 확인할 수 있다.
ChatGPT3.5: 1.00 -> 1.20
ChatGPT4.0: 1.00 -> 1.27
ChatGPT4o: 1.00 -> 1.23
결론적으로 “단계별로 생각하기“ 프롬프트 원칙을 적용했을 때, 모든 모델에서 정확도와 품질이 개선되었음을 알 수 있다. 단계별로 생각하며 문제를 해결하도록 요청하는 것은 문제의 복잡성을 줄이고, 이해와 학습을 촉진한다. 이러한 방식으로 프롬프트를 작성함으로써, AI는 더 명확하고 체계적인 답변을 제공할 수 있으며, 사용자는 AI의 응답을 더 쉽게 따라갈 수 있다.
아래에 원칙을 미적용과 적용한 여러 가지 사례들을 나열해 보았으니 참조 바란다,
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "이차방정식을 해결해줘."
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "이차방정식 x^2 - 5x + 6 = 0을 해결하는 단계를 하나씩 설명해주세요."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "쿠키 레시피를 알려줘."
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "쿠키를 만드는 과정을 단계별로 설명해주세요, 재료 준비부터 굽기까지."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "프랑스 혁명이 무엇인가요?"
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "프랑스 혁명의 발생 배경부터 주요 사건들을 단계별로 설명해주세요."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "데이터베이스란 무엇인가요?"
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "데이터베이스를 생성하고 사용하는 기본 단계를 설명해주세요."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "지구 온난화를 막을 수 있는 방법은 무엇인가요?"
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "지구 온난화를 막기 위한 첫 단계부터 실행해야 할 행동까지 단계별로 설명해주세요."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "로봇이 어떻게 작동하나요?"
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "로봇을 구동하기 위한 기본적인 단계를 단계별로 설명해주세요, 전원을 켜는 것부터 명령을 수행하는 단계까지."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "수학 문제를 어떻게 빠르게 해결할 수 있나요?"
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "수학 문제를 효과적으로 해결하는 데 도움이 되는 단계별 전략을 설명해주세요."
원칙을 적용하지 않은 예시:
프롬프트: "컴퓨터 프로그램을 만드는 방법을 알려줘."
원칙을 적용한 예시:
프롬프트: "간단한 컴퓨터 프로그램을 만드는 과정을 아이디어 구상부터 실행 파일 생성까지 단계별로 설명해주세요."
마지막으로 이 칼럼에서 테스트한 프롬프트의 결과를 버전별로 비교하여 전문을 추가하니 비교해보기 바란다.
<ChatGPT3.5 원칙 비적용>
광합성은 식물이 태양빛을 이용하여 이산화탄소와 물을 이용해 산소와 포도당(당분)을 생성하는 과정입니다. 이 과정은 엽록체 내에서 일어나며, 엽록체 안의 엽록소라는 엽록색소가 이를 담당합니다. 엽록소는 빛을 흡수하여 에너지를 생산하고, 이 에너지는 이산화탄소와 물의 화학적 결합을 해제하여 포도당과 산소를 만드는데 사용됩니다.
광합성은 두 단계로 나눠집니다.
빛 의존적 단계: 이 단계에서는 빛의 에너지가 엽록체 내에서 전달되고 엽록소가 이를 포착합니다. 포착된 에너지는 전자를 활성화하고 전기화시키는데 사용됩니다. 빛에너지를 이용해 엽록소의 수소이온(H+)와 전자(e-)를 얻게 됩니다.
빛 독립적 단계: 이 단계에서는 탄소와 수소를 사용하여 당분을 합성합니다. 이 과정에서는 이산화탄소가 이용되며, 이는 빛에너지와는 독립적으로 이루어집니다. 이 과정에서는 전자와 수소이온을 사용하여 탄소와 수소의 결합이 이루어지고, 당분이 생성됩니다.
이렇게 생성된 당분은 식물의 에너지원으로 사용되거나 저장되며, 산소는 대기 중에 방출됩니다. 이와 같은 과정은 지구상의 대기 중 산소의 주요원으로서 중요한 역할을 합니다.
<ChatGPT3.5 원칙 적용>
광합성은 식물이나 일부 박테리아가 태양빛을 이용하여 이산화탄소와 물을 사용하여 에너지를 저장하는 과정입니다. 이 과정은 다음과 같은 단계로 이루어집니다.
광포화: 광합성은 태양빛을 에너지원으로 사용합니다. 태양빛은 엽록소와 같은 광합성 피그먼트에 의해 흡수됩니다. 광합성 피그먼트는 빛의 파장에 따라 다양한 흡수 스펙트럼을 가지고 있어, 다양한 파장의 빛을 흡수할 수 있습니다.
빛에너지를 화학에너지로 변환: 엽록체 내에서 빛에너지는 화학 에너지로 변환됩니다. 이 과정에서 엽록체 내의 엽록소 분자에서 전자가 활성화되고 전기화학 그라디언트가 형성됩니다.
물 분해: 광화학적 반응의 일환으로, 물 분자가 빛 에너지를 이용하여 분해됩니다. 이 과정에서 물 분자는 산소와 수소 이온으로 분해되는데, 산소는 외부로 방출되고 수소 이온은 후속 반응에 사용됩니다.
NADPH와 ATP 생성: 엽록체 내에서 빛 에너지가 화학 에너지로 변환되면서 생성된 전기화학 그라디언트를 이용하여 NADPH와 ATP가 생성됩니다. 이 둘은 광합성의 후속 단계에서 에너지와 전자의 공급원으로 작용합니다.
탄소 고정: 탄소 고정 단계에서는 이산화탄소가 포화된 엽록체 내에 반응합니다. 이 과정에서 탄소가 고정되어 탄소 중합체가 생성됩니다. 대표적으로 칼빈 주기나 C4 광합성과 같은 경로가 사용됩니다.
당 생성: 탄소 중합체는 이어서 당과 같은 유기 화합물로 전환됩니다. 이 과정에서 사용되는 에너지는 ATP와 NADPH로부터 제공되며, 그 결과로 산소가 방출됩니다. 이러한 당 생성 과정은 식물의 생장과 생존에 필수적입니다.
이렇게 해서 빛을 받아 당이 생성되는 광합성 과정이 이루어집니다.
<ChatGPT4.0 원칙 미적용>
광합성은 식물, 조류, 특정 박테리아 등이 빛의 에너지를 화학 에너지로 전환하는 생물학적 과정입니다. 이 과정은 대기 중의 이산화탄소와 물을 사용하여 포도당과 같은 당을 만들고, 산소를 부산물로 방출합니다. 광합성은 지구상의 생명체가 에너지를 얻고 대기의 구성을 유지하는 데 필수적인 역할을 합니다.
광합성의 두 단계:
빛 반응(Light Reactions):
위치: 엽록체의 틸라코이드 막에서 일어납니다.
과정: 태양으로부터의 빛 에너지가 엽록소에 의해 흡수되고, 이 에너지는 물 분자를 분해하는 데 사용됩니다. 이 과정에서 전자가 방출되고, 물은 산소와 수소 이온으로 나뉩니다. 산소는 대기로 방출되고, 수소 이온과 전자는 에너지를 저장하는 화합물인 ATP와 NADPH를 생성하는 데 사용됩니다.
결과: ATP와 NADPH가 생성되며, 이들은 광합성의 다음 단계에서 화학 반응을 일으키는 데 사용됩니다.
암 반응(Calvin Cycle):
위치: 엽록체의 스트로마에서 일어납니다.
과정: ATP와 NADPH를 사용하여 대기 중의 이산화탄소를 포획하고, 이를 포도당과 같은 당으로 전환합니다. 이 과정은 탄소 고정이라고도 불리며, 루비스코라는 효소가 관여합니다.
결과: 고정된 탄소는 다양한 생물학적 분자의 합성에 사용되며, 이는 식물의 성장과 발달에 필수적입니다.
광합성의 중요성:
에너지 생산: 광합성을 통해 생성된 포도당은 식물의 에너지 원이며, 생태계의 다른 생물들에게도 중요한 에너지원을 제공합니다.
대기 조성: 광합성은 지구의 대기에 산소를 공급하는 주요 원천이며, 생명체의 호흡에 필수적인 산소를 제공합니다.
식량 자원: 광합성을 통해 생성된 유기물은 인간을 포함한 모든 생물의 식량 기반을 형성합니다.
이러한 과정을 통해 식물은 태양 에너지를 활용하여 생명 유지에 필요한 물질을 직접 만들어내며, 지구 생태계에서 중추적인 역할을 수행합니다.
<ChatGPT4.0 원칙 적용>
광합성은 식물, 조류, 일부 세균이 태양광을 에너지로 활용하여 물과 이산화탄소를 당과 산소로 변환하는 과정입니다. 이 과정은 크게 '광반응'과 '암반응' 두 부분으로 나뉩니다. 아래는 빛을 받는 순간부터 당이 생성되기까지의 단계별 설명입니다:
1. 광반응 (빛 의존 반응)
광반응은 식물의 엽록체 안에 있는 틸라코이드 막에서 일어납니다. 이 과정에서 태양광이 흡수되어 물 분자가 분해되고, 에너지가 생성됩니다.
단계별 과정:
광 에너지의 흡수: 엽록소와 다른 색소들이 태양광을 흡수합니다. 이 빛 에너지는 고에너지 전자를 생성하는데 사용됩니다.
물의 분해: 흡수된 광 에너지는 물 분자를 분해하는 데 필요한 에너지를 제공합니다. 이 과정에서 산소가 방출되고, 전자와 양성자(수소 이온)가 생성됩니다.
에너지 전달체계: 생성된 고에너지 전자는 엽록체 내부의 전자 전달 체계를 통해 이동합니다. 이 과정에서 에너지가 점차 ATP(아데노신 삼인산)와 NADPH로 변환됩니다.
2. 암반응 (빛 비의존 반응 또는 칼빈 회로)
암반응은 엽록체의 스토마(액체 매질)에서 일어나며, 여기서 ATP와 NADPH의 에너지를 사용하여 이산화탄소를 당으로 전환합니다.
단계별 과정:
이산화탄소의 흡수: 스토마를 통해 식물 내부로 들어온 이산화탄소가 고정됩니다.
탄소 고정: 이산화탄소 분자는 루비스코(RuBisCO)라는 효소의 작용으로 5탄당인 리블루로스-1,5-비스포스페이트(RuBP)와 결합합니다. 이 과정을 통해 6탄당 분자가 불안정하게 만들어집니다.
6탄당의 분해와 당의 생성: 불안정한 6탄당 분자는 즉시 두 개의 3탄당 분자로 분해됩니다. 이 3탄당은 여러 단계를 거쳐 최종적으로 포도당과 같은 당으로 재구성됩니다.
재생 단계: 당의 일부는 에너지 생산을 위해 소모되고, 일부는 RuBP를 재생성하기 위해 사용됩니다. 이로 인해 광합성 과정이 지속될 수 있습니다.
결론
이렇게 식물은 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하고, 이산화탄소를 유용한 유기물로 전환하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 광합성은 지구상의 생명 유지에 필수적인 과정입니다. 이 과정은 식물이 에너지를 생산하고, 지구상의 생명체에 산소를 공급하는 데 중요한 역할을 합니다. 광합성을 통해 생성된 유기물은 식물 자체의 성장과 번식뿐만 아니라, 생태계의 다른 생물들에게도 필수적인 에너지원이 됩니다.
<4o 원칙 미적용>
광합성은 식물, 조류, 일부 박테리아가 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 과정이다. 이 과정은 주로 엽록체에서 이루어지며, 다음과 같은 주요 단계로 나눌 수 있다.
1. 빛 흡수
광합성은 엽록체에 있는 엽록소라는 색소에 의해 시작된다. 엽록소는 빛 에너지를 흡수하여 이를 전자 에너지로 변환한다. 이때 엽록소는 주로 가시광선의 파장을 흡수하며, 특히 청색과 적색 파장을 잘 흡수한다.
2. 물의 광분해 (광화학 반응)
엽록소가 빛 에너지를 흡수하면, 이 에너지는 엽록소 내의 전자를 높은 에너지 상태로 들뜨게 한다. 들뜬 전자는 엽록체 내의 전자 전달 사슬을 통해 이동하며, 이 과정에서 물(H₂O)이 분해되어 산소(O₂)와 수소 이온(H⁺), 전자(e⁻)를 생성한다. 이 과정은 다음과 같이 요약할 수 있다:
3. 전자 전달 사슬
들뜬 전자는 전자 전달 사슬을 통해 이동하며, 이 과정에서 에너지가 방출된다. 이 에너지는 엽록체 내의 막을 가로지르는 수소 이온의 농도 구배를 형성하는 데 사용된다. 이 농도 구배는 ATP(아데노신 삼인산) 합성 효소를 통해 ATP를 생성하는 데 필요한 에너지를 제공한다.
4. ATP와 NADPH 생성
수소 이온의 농도 구배가 형성되면, 이는 ATP 합성 효소에 의해 ATP를 생성하는 데 사용된다. 또한, 전자 전달 사슬의 최종 단계에서 NADP⁺가 전자와 결합하여 NADPH를 형성한다. ATP와 NADPH는 후속 과정인 캘빈 회로에서 사용될 중요한 에너지 저장 분자이다.
5. 캘빈 회로 (암반응)
캘빈 회로는 빛 의존적 반응에서 생성된 ATP와 NADPH를 사용하여 CO₂를 당으로 전환하는 과정이다. 이 과정은 엽록체의 스트로마에서 일어나며, 주로 다음과 같은 단계를 포함한다:
탄소 고정: CO₂는 리불로스-1,5-이인산(RuBP)과 결합하여 3-포스포글리세레이트(PGA)를 형성한다. 이 과정은 루비스코 효소에 의해 촉진된다.
환원 단계: 3-포스포글리세레이트는 ATP와 NADPH를 사용하여 글리세르알데히드-3-인산(G3P)로 환원된다.
재생 단계: 일부 G3P는 포도당과 같은 당으로 전환되며, 나머지 G3P는 RuBP를 재생하는 데 사용된다. 이는 캘빈 회로를 계속 유지하는 데 필수적이다.
6. 당의 생성
캘빈 회로의 결과로 생성된 G3P는 여러 대사 경로를 통해 포도당, 자당, 전분 등 다양한 탄수화물로 전환될 수 있다. 이 당들은 식물의 에너지 저장 및 구조 형성에 중요한 역할을 한다.
광합성의 전체 요약
광합성의 전체 과정을 요약하면 다음과 같다:
엽록소가 빛을 흡수하여 에너지를 전자 에너지로 변환.
물의 분해를 통해 산소와 수소 이온, 전자가 생성.
전자 전달 사슬을 통해 ATP와 NADPH 생성.
캘빈 회로에서 CO₂를 고정하여 G3P 생성.
G3P를 통해 포도당과 같은 당을 생성.
이 과정은 식물이 에너지를 저장하고, 산소를 방출하며, 생태계 전체에 필요한 유기물을 제공하는 중요한 역할을 한다.
<ChatGPT4o 원칙 적용>
광합성은 식물, 조류, 그리고 일부 박테리아가 태양 에너지를 화학 에너지로 전환하여 유기물(당)을 생성하는 복잡한 과정이다. 이 과정은 두 가지 주요 단계로 나뉜다: 명반응과 암반응(칼빈 사이클). 각 단계별로 광합성 과정을 설명하면 다음과 같다.
명반응 (빛 의존 반응)
광 흡수:
광합성은 엽록체 내에 있는 틸라코이드 막에서 시작된다. 여기서 빛은 엽록소와 다른 색소에 의해 흡수된다.
엽록소 분자가 빛 에너지를 흡수하면 전자가 고에너지 상태로 전이된다.
전자 전달 사슬:
고에너지 상태의 전자는 광계 II (Photosystem II)에서 방출되어 일련의 전자 전달 사슬을 통해 이동한다.
전자가 이동하는 동안 수소 이온(H+)이 틸라코이드 내강으로 펌핑된다. 이는 전자 전달 사슬의 에너지를 이용하여 일어난다.
ATP 생성:
수소 이온의 농도 차이가 생기면 ATP 합성효소를 통해 수소 이온이 틸라코이드 내강에서 스트로마로 확산된다. 이 과정에서 ATP가 생성된다.
이 과정을 화학삼투라고 한다.
NADPH 생성:
전자는 광계 I (Photosystem I)으로 전달되고, 다시 빛을 흡수하여 고에너지 상태로 전이된다.
최종적으로 이 전자는 NADP+와 결합하여 NADPH를 형성한다.
암반응 (빛 비의존 반응, 칼빈 사이클)
탄소 고정:
암반응은 스트로마에서 일어난다. 이 과정의 첫 단계는 탄소 고정이다. 이산화탄소(CO2)는 루비스코라는 효소에 의해 5탄당 리불로오스 1,5-이인산(RuBP)과 결합하여 6탄당 화합물을 형성한다.
이 6탄당 화합물은 곧 3탄당인 3-포스포글리세르산(PGA) 두 분자로 분해된다.
환원:
3-포스포글리세르산은 ATP와 NADPH를 사용하여 3-포스포글리세르알데하이드(PGAL)로 환원된다.
이 과정에서 ATP는 ADP로, NADPH는 NADP+로 변환된다.
재생:
PGAL의 일부는 당 생성에 사용되고, 나머지는 루비스코를 재생하기 위해 사용된다. PGAL 세 분자 중 두 분자는 당 생성에 사용되고, 나머지 하나는 RuBP를 재생하는 데 사용된다.
재생 과정에서는 ATP가 필요하다.
당 생성
암반응을 통해 생성된 PGAL은 포도당과 같은 단순 당을 형성하기 위해 사용된다. 포도당은 식물의 주요 에너지원이자 구조적 성분이다. 또한 포도당은 다른 유기화합물(예: 셀룰로오스, 전분 등)의 합성에 사용된다.
요약
빛 흡수: 엽록소가 빛을 흡수하여 전자를 고에너지 상태로 전이.
전자 전달 사슬: 전자가 이동하며 ATP와 NADPH 생성.
탄소 고정: CO2가 RuBP와 결합하여 3-PGA 형성.
환원: 3-PGA가 ATP와 NADPH를 사용하여 PGAL로 환원.
재생: PGAL 일부는 당 생성에, 일부는 RuBP 재생에 사용.
당 생성: PGAL을 통해 포도당과 같은 단순 당 형성.
이와 같은 단계들이 유기적으로 연계되어 식물은 태양 에너지를 활용해 필요한 영양분을 생성하고 생존할 수 있게 된다.
연작 칼럼의 내용의 연속성을 이해하기 쉽게 목차를 아래에 다시 적는다.
1. 본론만 말하기: 간결하고 직접적으로 요청을 표현한다.
2. 청중 설정: 의도한 청중을 명확히 정하고 질문한다.
3. 세분화: 복잡한 작업을 간단한 단계로 나누어 질문한다.
4. 긍정 지시문 사용: 부정문 대신 긍정문을 사용하여 요청한다.
5. 어린이 청자 설정: 어린 아이에게 설명하듯이 요청을 한다.
6. 팁 제공: 더 나은 답변을 위한 팁을 약속한다.
7. 예시 추가: 구체적인 예시를 제공한다.
8. 구분된 구성: 지시, 예시, 질문을 명확하게 구분한다.
9. 임무 설정: 명확한 임무나 목표를 제시한다.
10. 협박 사용: AI에게 불이익을 주겠다고 협박한다.
11. 인간적인 방식으로 대답하기: 자연스럽고 인간적인 방식으로 답변을 요구한다.
12. 단계별로 생각하기: 단계별로 문제를 해결하도록 요청한다.
13. 편견 제거 요청: 편향되지 않은 답변을 요구한다.
14. 질문시키기: 충분한 정보를 얻을 때까지 질문하도록 요청한다.
15. 테스트 추가: 테스트를 추가하여 답변의 정확성을 높입니다.
16. 역할 부여: AI에게 특정 역할을 부여한다.
17. 구분 기호 사용: 특정 단어나 구문을 강조한다.
18. 반복 사용: 중요한 단어를 반복하여 강조한다.
19. CoT와 예시 제공: 구체적인 예시를 통해 정보를 제공한다.
20. 출력 문구 지정: 원하는 출력 형식을 명시한다.
21. 필요한 모든 정보 추가: 필요한 모든 정보를 포함하도록 요청한다.
22. 텍스트 개선 요청: 주어진 텍스트를 개선하도록 요청한다.
23. 여러 파일 프로젝트 스크립트 요청: 여러 파일로 구성된 프로젝트를 위한 스크립트를 요청한다.
24. 제시어 기반 글쓰기: 특정 시작 문구를 기반으로 이어서 글을 쓰도록 요청한다.
25. 키워드 제시: 특정 키워드를 포함한 텍스트 생성을 요청한다.
26. 동일 언어 사용: 주어진 텍스트와 유사한 언어 스타일로 답변을 요청한다.
| 작가 프로필
이용호 작가는 SKT 메타버스 플랫폼인 이프랜드(ifland)에서 매주 월요일 오후 9시에 정기적으로 “인공지능관련 새로운 소식과 기술”을 상세히 전하는 ‘호몽캠프’를 진행하고 있다. 이는 107회 이상 꾸준히 진행되고 있어 정통성과 신뢰성을 가진 밋업으로 평가 받고 있다.
칼럼니스트는 스마트공장에서 주로 사용되는 ‘머신비전’ 전문회사인 ‘호연지재’를 경영하고 있으면서 다양한 분야에 관심이 많아 메타버스와 유튜브 인플루언서로 활동하고 있다. 특히 ‘머신비전’에서 인공지능 딥러닝에 의한 영상처리기술을 자주 적용하다보니 10년 이상 연구한 AI 분야에 대해서도 해박한 지식을 가지고 있다.
주요 강의 분야는 “챗GPT 시대 생산성을 300% 높여주는 인공지능”, “머신비전에서의 인공지능 활용”, “손에 잡히는 인공지능”, “스마트폰 AI 활용하기”, “시니어와 MZ세대간의 소통”등이 있으며, 저서로는 『나는 시니어 인플루언서다』가 있다.
