지난 20년 동안 딥 러닝은 상용 응용 프로그램을 통해 인공지능 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 딥 러닝의 눈부신 발전 이면에는 기술의 한계도 지적되고 있다.
두뇌 모델링의 선구자인 스티븐 그로스버그(Stephen Grossberg)는 새 책 ‘의식적인 마음, 공명하는 두뇌: 어떻게 각 두뇌가 마음을 만드는가(Conscious Mind, Resonant Brain: How Each Brain Makes a Mind)’을 통해 “딥 러닝은 믿을 수 없다”고 주장한다.
일반적인 딥 러닝 프로그램은 여러 작업에서 뛰어난 성능을 제공한다. 하지만 둘 이상의 작업을 잘 수행할 수 없기 때문에 엄격하게 제한된 환경에서 특정 작업을 처리하는 데 적합하다. 게다가, 딥 러닝은 매우 복잡하며 완벽하게 작동하더라도 왜 완벽하게 작동하는지 설명할 수 없다.
또, 학습을 거듭해 가면, 지금까지 학습한 일부가 갑자기 붕괴해 버리는 일도 발생한다. 있다고 합니다. 따라서 생명을 다루는 의료분야 응용 프로그램에서 딥 러닝을 사용하는 것은 위험할 수 있다고 말했다.
그로스버그는 “사람이 새로운 상황이나 감각에 즉각 대응해 행동할 수 있는 것은, 뇌 내의 특수한 회로 덕분이다”며, “사람은 두뇌는 예상치 못한 사건으로 가득 찬 변화하는 세상에서 사물과 사건을 인식하고 예측하는 법을 배운다”고 말했다.
따라서 “현재 AI의 문제점 중 하나는 뇌의 처리 결과를 흉내 내는 것이 아니라 그 결과를 낳는 메커니즘을 찾는 것”이라고 지적하며, “완전히 다른 접근 방식이 필요하다”고 주장한다.
보스턴대학의 인지 및 신경시스템, 수학 및 통계, 심리학 및 뇌 과학, 생의학 교수인 그로스버그는 생물학적 지능과 인공지능에 대한 대체 모델로 ART(Adaptive Resonance Theory, 적응 공명 이론)를 제창했다. 즉 뇌가 어떻게 새로운 상황이나 감각에 적응해 학습하는가를 모델화한 것이다.
ART는 지도 및 비지도 학습 방법을 사용해 패턴인식 및 예측과 같은 문제를 해결한다. 실제로 ART 이론을 사용하는 알고리즘은 소나 및 레이더 신호 분류, 수면 무호흡증 감지, 영화 추천, 컴퓨터 비전 기반 운전자 지원 소프트웨어와 같은 대규모 프로그램 등에 응용되고 있다.
그는 “ART는 설명이 가능하고 치명적인 망각을 겪지 않기 때문에 자신 있게 사용할 수 있다”며, “ART는 안정성-가소성 딜레마라고 부르는 문제를 해결한다”고 말했다. 즉, 어떻게 뇌 또는 기타 학습 시스템이 치명적인 망각(안정성)을 겪지 않고 자율적으로 빠르게 학습할 수 있는지(가소성)다.
1976년에 ART를 공식화한 그로스버그는 뇌가 지능화되는 방식을 모델링한 선구자다. 미국 전기·정보공학 분야의 학술연구 단체인 IEEE 펠로우인 그는 보스턴대학 적응시스템센터(Center for Adaptive Systems) 설립자이며 교육, 과학 및 기술 학습을 위한 엑셀런스센터(Center of Excellence) 창립 이사다. 두 센터 모두 뇌가 어떻게 적응하고 학습하는지 이해하고 이를 기반으로 기술 응용 프로그램을 개발하는 곳이다.
그로스버그는 뇌 인지 및 행동 이해에 대한 공헌과 기술에 의한 에뮬레이션으로 딥 러닝의 아버지로 여겨지는 코넬(Cornell) 교수의 이름을 딴 ‘2017 IEEE 프랭크 로젠블랫 상(2017 IEEE Frank Rosenblatt Award)’를 수상했다.
거의 800페이지에 달하는 그의 책에서 “우리가 뇌라고 부르는 작은 고깃덩어리가 어떻게 생각, 감정, 희망, 감각 및 계획을 일으키는지 설명하려고 시도한다. 특히 이를 생물학적 신경 모델로 설명한다. 또한 이 책은 또한 알츠하이머병, 자폐증, 기억상실증, 외상 후 스트레스 장애와 같은 질환의 근본 원인도 다루고 있다.
AI와 스마트로봇을 포함한 컴퓨터과학, 공학, 기술 분야의 스마트 시스템을 설계하는 데도 뇌가 어떻게 마음을 낳는지 이해하는 것이 중요하다고 쓰고 있다. 또 이 책은 많은 기업이 생물학적으로 영감을 받아 여러 종류의 알고리즘을 적용한 사례도 요약하고 있다.
그로스버그는 “기술과 AI의 미래는 이러한 자율제어시스템에 점점 의존하게 될 것”이라고 결론지었다.
김들풀 기자 itnews@irene
출처: http://itnews.live/?p=36054
