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by 루달리 Jul 02. 2022

인공지능에서 수학을 강조하는 이유

인공지능 하면 가장 먼저 무엇이 떠오르나요? 아마 대부분의 사람들은 이세돌과 알파고의 바둑 대결을 떠올릴 것입니다. 컴퓨터가 인간을 이긴 바둑 대결을 보며 사람들은 기계가 인간을 지배하는 세상이 왔다며 크게 이슈가 되었습니다. 하지만, 인공지능을 개발하는 개발자라면 가장 먼저 수학이 떠오를 것이라 확신합니다. 인공지능은 컴퓨터가 인간처럼 생각하고 사고하는 능력을 구현해 낸 것입니다. 이 인공적인 지능에는 명제, 확률, 통계, 행렬, 지수, 로그, 함수, 미적분과 같은 수학이 사용되었습니다. 또한, 인공지능을 인간의 지능으로 더욱 발전시키기 위해서는 수학적으로 이를 추론하고 증명해 내야 합니다. 앞으로도 인공지능을 더욱 발전시키기 위해 인공지능 개발자들은 수학을 더 열심히 연구할 것입니다.

출처 : pixabay

인공지능 옆에 수학이 따라다니는 이유가 있습니다.

인공지능에 관심을 가져본 사람이라면 인공지능을 공부하기 위해 서점에 가거나 유튜브로 인공지능을 검색해 본 적이 있을 것입니다. 인공지능에 대한 내용을 이해하고 싶은데 내용이 깊어지면 깊어질수록 수학 이야기가 더 많이 나오는 것을 발견했을 것입니다. 심지어 어떤 도서는 인공지능에 대한 이야기보다 어렵고 복잡한 수식만을 나열하고 그 수식을 열심히 설명하기도 합니다. 인공지능 옆에 수학이 항상 따라다니는 이유가 있습니다. 인공지능은 인간의 지능을 인공적으로 구현하기 위해 인간이 분석하고 추론하고 분류하는 과정을 수학적인 메커니즘을 통해 구현한 것입니다. 이를 컴퓨터에서는 알고리즘이라 부릅니다. 결국, 인공지능은 수학적 추론, 분석, 예측 과정을 알고리즘 화해서 컴퓨터 프로그래밍으로 구현한 것입니다. 그러니 수학을 이해하지 못하고 인공지능을 제대로 이해하기는 매우 어렵습니다.

인공지능을 제대로 이해하려면 수학부터 공부해야 합니다.

인공지능을 설명하는 도서의 대부분은 머신러닝과 딥러닝 또는 수학을 주제로 합니다. 머신러닝은 기계를 학습시키는 알고리즘입니다. 분류, 분석, 예측과 같은 수학적 개념을 바탕으로 알고리즘을 설계하고 프로그래밍으로 구현한 것입니다. 그렇다 보니 명제, 통계, 확률과 같은 수학 개념을 활용합니다. 딥러닝은 신경망 메커니즘을 컴퓨터 알고리즘으로 구현한 것입니다. 현재로서는 인간의 신경망 메커니즘이 완전히 해석되지 않아 정확한 구현은 불가능합니다. 하지만, 인간이 경험을 통해 스스로 학습하는 과정을 컴퓨터가 모방하는데 차츰 성공하고 있습니다. 지도 학습, 비지도 학습, 강화 학습이라는 학습 알고리즘이 이에 해당합니다. 행렬, 함수, 지수, 로그, 미적분과 같은 수학이 활용됩니다. 결국, 수학식을 제대로 이해하지 못한다면 인공지능을 제대로 이해할 수 없습니다.

수학적 문제를 절차적으로 해결하는 과정을 프로그래밍이라 합니다.

수학적 문제를 절차적으로 해결하는 과정을 프로그래밍이라 합니다. 이를 줄여 요즘에는 코딩이라 부르고 있습니다. 수학을 잘하고 싶다면 프로그래밍, 즉 코딩을 배우면 됩니다. 거꾸로 코딩을 배우면 수학에 흥미가 생기고 수학을 즐거워합니다. 왜냐하면 이 둘이 매우 유사하기 때문입니다. 현장에서 프로그래밍을 가르치다 보면 중학교 때까지 수학을 좋아하지 않았으나 프로그래밍을 하면서 수학에 흥미가 생긴 제자들을 보았습니다. 프로그래밍을 잘하기 위해 거꾸로 수학을 공부하는 것입니다. 특히, 아이들이 좋아하는 게임의 경우에는 수학을 더 많이 필요로 합니다. 그래서 게임을 잘 만들기 위해 스스로 수학을 공부합니다. 아이들이 밤새워 게임하는 것이 걱정된다면 게임을 만들도록 해 주세요. 그러면 수학도 함께 공부할 것입니다.

인공지능은 수학을 바탕으로 한 알고리즘이 코딩으로 구현된 것입니다. 요즘에는 코딩을 반드시 배워야 한다는 생각을 하고 있어 참으로 다행입니다. 하지만, 거꾸로 코딩만 공부해서는 안 됩니다. 코딩은 그저 컴퓨터와 대화하는 법을 배우는 것뿐입니다. 우리가 언어를 배웠다고 해서 깊이 있는 대화를 할 수 있는 것은 아닙니다. 마찬가지로 코딩과 함께 다른 학문들이 함께 융합되어야 합니다. 그중에서 단연 으뜸은 수학입니다. 프로그래밍을 하기 위해서는 알고리즘을 설계해야 하는데, 알고리즘을 설계할 수 있는 능력이 수학에서 나오기 때문입니다. 인간은 기계에게 인간과 같은 지능을 부여하기 위해 인공지능을 개발하였습니다. 그리고 인공지능에는 수많은 수학 개념들이 활용되고 있습니다. 따라서, 인간의 지능을 닮은 인공지능으로 발전하기 위해서는 수학 학문의 발전이 함께 이루어져야 합니다.