딸기로 이해하는 딥러닝 - 1 [Design X AI 2편]

인공지능은 어떻게 세계를 이해할까요?

그것을 알기 위해서는 먼저 인간이 어떻게 세계를 이해하는지 알아야 합니다.

인공 지능의 비약적 진화를 가져온 딥러닝의 메커니즘은 인간이 화상을 인식하는 방법과 많이 닮았기 때문입니다.

 

사람이 딸기를 인식하는 방법

사람이 딸기를 본다면

우리 눈 앞에 딸기가 있다고 생각해봅시다.
어른은 물론, 곱셈도 할 수 없는 유치원 아이조차 딸기를 본 순간 별다름 어려움 없이 그것이 딸기임을 알 수 있습니다.
이때 우리의 뇌 속에서는 딸기가 갖고 있는 ‘표면에 좁쌀 같은 것이 있다’ ‘삼각뿔 모양이다’ 등의 ‘특징’을 무의식적으로 추출하고,
그들을 통합함으로써 딸기라고 인식한다고 생각합니다.

 

컴퓨터가 딸기를 인식하는 방법

한편, 컴퓨터는 특별한 시스템이 없으면 인간처럼 딸기의 특징을 쉽게 파악할 수 없습니다.

왜냐하면 컴퓨터가 잘하는 덧셈이나 곱셈 등의 단순한 계산을 대량으로 하는 능력과,
인간이 잘하는 바라본 물체에서 특징을 추출하는 능력은 별개이기 때문입니다.

 

인공 지능에 들어온 딸기의 화상은 매우 작은 화소(픽셀)로 나뉘며,
그 화소가 화상의 어디에 위치하는지 표현하는 ‘위치 정보'와,
그 화소는 어떤 색깔인지 표현하는 ‘색깔정보'를 가진 수치로 다루어집니다.
그러니 딸기의 화상도 컴퓨터 안에서는 그저 숫자의 나열에 지나지 않는 것이죠.

특징을 추출하지 못하는 인공지능에게는 이것은 딸기가 아니라, 그저 뻘겋거나 녹색인 픽셀들이 여기저기 널려있는 화상일뿐입니다.

그 후 인공지능은 특별한 시스템에 따라 숫자의 나열에 대해 막대한 계산을 함으로써 

‘표면에 좁쌀 같은 것이 있다', ‘둥그스름한 삼각형 모양'이라는 특징을 추출하고,
그 특징을 가진 것은 ‘딸기'라는 것을 알아내야만 ‘딸기를 인식했다'라고 말할 수 있습니다.

 

하지만 딥러닝 이전의 인공지능은, 이러한 ‘특징의 추출'을 스스로 하기 어려웠고,
그래서 연구자가 인공지능에게 ‘딸기란 붉은 것이다', ‘딸기에는 초록색 꼭지가 붙어 있다.’는 식으로 규칙을 하나하나 가르쳐야 했습니다.
그러나 딸기의 특징을 완전히 언어로 표현할 수 없어서 정확하게 이 세계를 인식할 수 있는 인공지능을 개발하기는 어려웠습니다.

 

바로 그 때, 딥러닝이 등장했습니다.

 

다음 시간에는 뇌의 구조를 모방한 ‘뉴럴 네트워크'라는 시스템을 사용해 ‘특징'을 추출할 수 있는 딥러닝에 대해 알아보겠습니다.

 

본 포스팅은 <뉴턴 하이라이트 121 - 인공지능, 기초부터 미래의 전망까지>를 요약한 글입니다.