인공지능(AI) 연구의 분야 별 발전 과정 (1)

지금부터는 인공지능(AI)의 발단과 발전되어 온 과정을 분야별, 역사적인 시간대 별로 살펴보고자 합니다.

1. [1940년~] 컴퓨터 과학의 시작

1) 존 폰 노이만과 셀룰러 오토마타(Cellular Automata)

    앞서 살펴본 것처럼 인공지능(AI)은 컴퓨터과학에 속하는 소프트웨어 기술이기 때문에 1949년 현재 컴퓨터의 원조로 불리는 EDSAC이 가동된 이후 인공지능의 역사도 시작됩니다. 이 컴퓨터 개발에 참여한 많은 사람들 중 컴퓨터 아키텍처의 명칭인 '폰 노이만 구조'로 명성을 남긴 존 폰 노이만(John von Newmann)은 컴퓨터 개발에 큰 영향을 미쳤을 뿐만 아니라 셀룰러 오토마타(Cellular Automata) 개념을 제창하여 인공지능과 인공생명 연구에 큰 영향을 미쳤습니다. 

셀룰러 오토마타(Cellular Automata)는 상호정보를 교환하는 셀들이 모여서 어떤 규칙에 따라 정보교환과 상태전이를 반복하면서 시간의 경과에 따라 상태가 변화하는 시스템입니다. 즉, 각각의 요소가 시간과 더불어 상호작용하는 현상을 단순화해서 모델링하는 수학적 시스템입니다. 셀룰라 오토마타를 이용하면 다양한 물리현상이나 생물의 행동을 모델링한 시뮬레이션이 가능합니다.  또한 교통의 혼잡한 상황에 부닥친 사람들의 움직임을 셀룰라 오토마타를 이용하여 모델링하는 등 사회현상에 적용하는 연구에도 활용되고 있습니다. 이처럼 폰 노이만이 제창한 셀룰러 오토마타 개념은 생물의 행동에서 학습하는 소프트웨어 기술인 인공지능의 탄생에도 이론적 기초를 제공함으로써 큰 영향을 미쳤습니다. 

 

2) 튜링 테스트(Turing test)

    튜링 테스트(Turing test)는 1950년에 MIND지에 소개된 논문 'Computing Machinery and Intelligence'에서 Alan Turing이라는 수학자가 제안한 인공지능의 지능과 지성을 판별하는 실험방법입니다. 튜링 테스트는 역사상 처음으로 '지성(Intelligence)'을 객관적인 것으로 파악하고 구체적으로 표현하여 공식적인 논의를 제공함으로써 인공지능이라는 개념을 만들어 내는데 기여했다고 평가받습니다.

2. [1956년] 인공지능(AI)을 주제로 한 다트머스 회의

    1956년 여름 Dartmouth College에서 인공지능(Artificial Intelligence)을 주제로 한 학술회의가 개최되었습니다. 인공지능(AI)이라는 용어는 이 회의에서 존 맥카시(John McCarthy)라는 학자가 처음 사용했다고 전해집니다. 이 회의에 참여한 연구자들은 '학습이나 기타 지능의 특징은 컴퓨터를 이용해 시뮬레이션이 가능한 형식으로 기술할 수 있다'는 취지에 공감하고, 프로그래밍으로 인공적인 지능의 구현이 가능하며, 인간처럼 생각하고 추론할 수 있는 기계를 만들 수 있다고 생각했습니다. 이 회의 이후 인공지능에 관한 연구는 더욱 활발하게 진행되었다고 합니다.

3. [1960년~] 자연어처리 시스템

1) 1965년: 요제프 바이첸바움의 ELIZA

    1965년 미국 컴퓨터 학회의 학회지인 CACM(Communications of the Associations for Computing Machinery)에 바이젠바움(Joseph Weizenbaum)의 논문이 게재되었습니다. 이 논문에서 바이젠바움은 'ELIZA'라는 프로그램을 발표하였습니다. ElIZA는 MAD-SLIP이라는 프로그래밍 언어로 기술된 자연어처리 프로그램입니다. ELIZA는 사용자와 영어로 대화를 하는데, 그때  비지시적 상담을 하는 상담사의 행동을 모방하도록 만들어졌습니다. 즉 상담사는 판단은 하지 않고 환자가 편안하게 상담할 수 있는 환경을 조성하고, 환자에 대한 응답은 사용자가 입력한 단어 등을 힌트로 규칙에 따라 앵무새처럼 응답문을 작성하여 마치 카운셀링을 하는 것처럼 동작하는 것입니다. ELIZA는 간단한 구문 해석과 패턴 매칭에 따른 응답 시스템으로서 사용자(환자)가 발언한 의미를 처리하는 기능은 없습니다.

 

2) 1971년: 테리 위노그래드의 블록 세계(SHRDLU)

    슈드루(SHRDLU)는 테리 위노그래드(Ter ry Winograd)가 1970년대에 개발한 자연언어 이해에 관한 인공지능 시스템입니다(1972년에 MIT의 박사 논문으로서 발표). 사용자는 슈드루와 자연어인 영어로 대화하면서 슈드루가 관리하는 가상환경 속에 있는 블록의 조작을 지시 명령할 수 있습니다. 지시내용은 시스템에서 준비한 로봇 팔을 이용한 블록의 조작입니다.  색이나 모양, 크기가 다른 복수의 블록이 배치된 장면을 전제로 하여 블록의 배치관계에 관해서의 질문, 블록의 이동을 지시하는 조작 지시를 자연언어(영어)로 그 의미를 분석하고 조작합니다.

ELIZA와 달리 슈드루(SHRDLU)는 자연언어에 의한 대화시스템으로 사용자가 입력한 자연어 지시의 의미를 해석하고, 지시내용이 애매해서 정보가 부족할 경우에는 추론을 통해 합리적인 지시 내용을 결정할 수 있습니다. 비록 블록 세계와 같은 한정된 세계이기는 해도 자연어 지시의 의미를 해석하면서 인간과 대화가 가능한 시스템의 원조라고 할 수 있겠습니다. 

 

4. [1970년~] 전문가 시스템

    1970년대에는 전문가 시스템(Expert System)이라고 불리는 인공지능 시스템이 활발하게 연구 개발되었습니다. 전문가 시스템은 인간(전문가)의 전문지식을 기반으로 추론하고, 컴퓨터 프래그램이 시뮬레이션하는 인공지능 시스템입니다.

전문가 시스템의 대표적인 예로 마이신(MYCIN)이 잘 알려져 있습니다. 마이신은 스탠퍼드대학교에서 1970년대에 개발된 전문가 시스템으로 의학적인 진단, 특히 감염병 치료를 지원하기 위한 목적으로 활용되었습니다. 마이신은 환자의 상태나 의학적 검사 결과를 입력정보로 받아 미리 준비한 지식 베이스를 이용해서 추론을 진행합니다. 그 결과로 진단과 치료 방법을 출력합니다. 지식 베이스를 기반으로 추론하는 인공지능 기술입니다. 

지식 베이스를 기반으로 하는 유사한 인공지능 기술로는 덴드럴(DENDRAL)이 있습니다. 덴드럴(DENDRAL)은 마이신 보다 먼저 개발된 화학분야의 질량분석을 지원하는 전문가 시스템입니다.

전문가 시스템은 원격자원탐사, 증권거래의 전문가 시스템 등 다양한 분야에 적용되어 많은 실용적인 성과를 내고 있습니다. 

 

(다음 편에서 계속)

 

 

2023.05.06 - [인공지능(AI; Artificial Intelligence)] - 우리 생활 및 산업에 인공지능(AI) 기술 활용 사례