인공지능 알고리즘에 대하여

똑똑한 AI의 비밀은 바로 '함께'

인공지능(AI)은 이제 우리 생활 깊숙이 자리 잡았습니다. SF 영화 속 상상이 현실이 되어, 모든 지식을 통달한 챗봇부터 사진과 영상을 만드는 창작자와 같이 다양한 형태로 우리와 함께하고 있죠. 이처럼 놀라운 능력을 가진 인공지능은 어떤 원리로 작동할까요? 핵심 원리인 알고리즘(Algorithm)에 대해 알아보겠습니다.

1. 환상의 짝꿍 : 인공지능과 알고리즘

인공지능은 사람이 생각하고 배우며 판단하는 방식을 컴퓨터로 구현하는 기술입니다. 사람이 경험을 통해 성장하듯, 컴퓨터 역시 학습을 통해 지능을 갖추게 됩니다. 컴퓨터가 배우는 핵심적인 방법 중 하나는 지난 편에서 다룬 머신러닝(Machine Learning)입니다. 이는 컴퓨터에 많은 데이터를 제공하고, 스스로 데이터 속에서 규칙이나 패턴을 찾아내도록 하는 접근 방식입니다. 마치 우리가 수많은 예제 문제를 풀어보며 문제 해결 능력을 키우는 것처럼 말이죠.

이 과정에서 알고리즘(Algorithm)은 핵심적인 역할을 합니다. 알고리즘이란 특정 문제를 해결하거나 목표를 달성하기 위한 단계별 절차나 규칙을 의미합니다. 요리 레시피를 생각하면 이해하기 쉽습니다. 맛있는 요리를 완성하기 위해 정해진 순서와 방법이 필요하듯, 인공지능이 효과적으로 학습하고 판단하기 위해서는 잘 설계된 알고리즘이 필수적입니다. 머신러닝이라는 큰 틀 안에서, 데이터를 어떻게 분석하고 어떤 패턴을 찾아내며 어떻게 예측할지에 대한 구체적인 지침들이 바로 알고리즘인 셈입니다.

2. 황소 무게 맞추기 대회 : 집단지성의 힘

인공지능의 학습 방식을 이해하는 데 도움이 되는 흥미로운 일화가 있습니다. 1906년 영국의 과학자 프랜시스 골턴은 플리머스 지역의 한 가축 박람회에서 황소 무게 맞히기 대회를 관찰했습니다. 약 800명의 참가자가 황소의 무게를 추측해 적어냈는데, 이들 중에는 전문가도 있었지만 대부분은 일반인이었습니다. 실제 황소의 무게는 1,198파운드(약 543kg)였습니다. 개개인의 예측값은 실제 무게와 편차가 컸지만, 놀랍게도 모든 예측값의 평균은 1,197파운드(약 542.9kg)로 실제 무게에 매우 근접했습니다. 이는 '집단지성'의 힘을 보여주는 사례입니다. 다수의 판단을 종합했을 때 개인보다 더 정확하고 우수한 결과를 얻을 수 있다는 개념이죠.

인공지능의 학습 원리도 이와 유사합니다. 인공지능은 방대한 양의 데이터를 학습자료로 활용합니다. 그리고 개별 데이터는 불완전하거나 오류를 포함할 수 있지만, 수많은 데이터를 종합적으로 분석하여 그 안에 숨겨진 일관된 패턴과 경향성을 파악하면, 점차 정교한 판단 능력을 갖출 수 있게 됩니다. 골턴의 실험에서 여러 사람의 추측이 모여 정확한 값을 도출했듯이, 인공지능 알고리즘은 다양한 데이터를 바탕으로 최적의 해답을 찾아 나갑니다.

3. 데이터 속 숨은 그림 찾기 : 패턴을 발견하는 AI

한국인이 좋아하는 영화 장르, 이 데이터에서는 어떤 패턴을 추론해 어떻게 활용할 수 있을까? (출처: 맥스무비)

컴퓨터가 방대한 데이터에서 의미 있는 정보를 추출하는 능력은 '패턴 인식(Pattern Recognition)'입니다. 예를 들어, 한 학급 학생들의 키와 발 크기를 기록한 데이터가 있다고 가정해 봅시다. 처음에는 단순한 숫자 목록으로 보일 수 있지만, 데이터를 자세히 분석하면 '키가 큰 학생일수록 발 크기도 크다'는 패턴을 발견할 수 있습니다.

인공지능 알고리즘의 주요 기능 중 하나는 바로 이러한 패턴을 데이터로부터 찾아내는 것입니다. 일단 유의미한 패턴이 식별되면, 인공지능은 이를 활용해 새로운 데이터에 대한 예측이나 분류 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 앞서 '키와 발 크기 간의 관계'라는 패턴을 학습했다면, 새로운 학생의 키 정보만으로도 발 크기를 어느 정도 예측하는 것이 가능해집니다. 또 다른 예로, 스마트폰의 얼굴 인식 기능 또한 마찬가지입니다. 인공지능은 수많은 얼굴 이미지를 학습하며 눈, 코, 입의 배치, 얼굴 윤곽 등 고유한 패턴을 익힙니다. 이를 바탕으로 사용자만의 고유한 얼굴을 인식하고 잠금을 해제하는 것입니다.

4. 우리 곁의 똑똑한 동반자, AI

결론적으로 인공지능은 인간의 학습 방식을 모방하여 스스로 성능을 개선해 나가는 기술입니다. 이 과정은 정교한 알고리즘을 바탕으로 하며, 골턴의 황소 무게 실험에서 나타난 집단지성의 원리처럼 방대한 데이터를 종합적으로 분석하고 그 안에서 핵심적인 패턴을 추출함으로써 지능적인 판단을 내리게 됩니다.

한때 마법처럼 여겨졌던 인공지능의 능력은 이처럼 데이터, 알고리즘, 패턴 인식이라는 과학적 원리에 기반합니다. 이미 우리 생활 여러 영역에서 활용되고 있는 인공지능은, 앞으로 더욱 발전하여 사회의 다방면에 큰 영향을 미칠 것입니다. 중요한 것은 이 강력한 기술을 잘 이해하고, 우리 삶을 더욱 풍요롭게 만드는 방향으로 지혜롭게 활용하도록 방안을 모색해야 한다는 것입니다.

인공지능이 특정 집단에게 불리한 결정을 내린다면, 그 원인은 데이터에 있을까요, 아니면 알고리즘의 문제일까요? 모두에게 공정한 AI를 만들기 위해 무엇을 중요하게 고려해야 할까요?