국내 연구진이 뇌의 작동 원리를 이용한 새로운 인공지능 알고리즘 개발의 방향성을 제시했다.
24일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 바이오및뇌공학과 이상완 교수 연구팀은 영국 케임브리지 대학·구글 딥마인드와 함께 차세대 뇌 기반 인공지능 시스템 관련 공동 연구를 실시했다.
연구팀은 개별 인공지능이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 두뇌는 이미 해결하고 있다는 사실에 착안, ‘전두엽 메타 제어’ 이론을 제안했다.
일반적으로 중뇌 도파민~복외측전전두피질 네트워크에서는 외부 환경에 대한 학습 신뢰도를 스스로 평가할 수 있는 보상 예측 신호나 상태 예측 신호와 같은 정보를 처리한다. 인간의 두뇌는 이 정보의 통합 프로세스를 바탕으로 외부 환경에 가장 적합한 학습·추론 전략을 찾는다는 것이 이론의 핵심이다.
이 원리를 단일 인공지능 알고리즘이나 로봇설계에 적용하면 외부 상황변화에 강인한 ‘성능·효율·속도 세 조건(performance-efficiency-speed tradeoff)’의 균형점을 유지하는 최적의 제어 시스템을 설계할 수 있다. 나아가 다수의 인공지능 개체가 협력하는 상황에서 서로의 전략을 이용해 협력·경쟁 사이의 균형점을 유지할 수 있다.
이번 연구가 신경과학 기반 강화학습 이론을 제안한 것인 만큼 향후 새로운 인공지능 알고리즘 설계에도 긍정적인 영향을 줄 전망이다.
제1저자인 이지항 박사는 “계산신경과학에 기반한 이번 연구는 현대 딥러닝과 강화학습이 겪는 성능·효율·속도 사이의 난제를 해결하는 실마리가 될 수 있다”며 “새로운 인공지능 알고리즘 설계에 많은 영감을 줄 것”이라고 말했다.
이상완 교수는 “연구를 하다 보면 우리의 두뇌는 공학적 난제를 의외로 쉽게 해결하고 있음을 알 수 있다. 이 원리가 해외 유수 기관에서도 관심을 두는 신경과학·인공지능 융합 연구 분야”라며 “장기적으로는 차세대 인공지능 핵심 연구 분야 중의 하나로 자리를 잡을 것으로 기대한다”고 덧붙였다.
이상완 교수와 이지항 박사, 안수진 박사과정이 주도한 이번 연구는 국제 학술지 사이언스의 자매지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’ 16일 자 온라인판에 포커스 형식으로 게재됐다.
대전=전희진 기자 heejin@kmib.co.kr
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