[인공지능] 인공지능의 연구 분야(요소 기술, 주요 응용) / 인공지능의 최근 동향 / 인공지능의 영향

요소 기술 분야

탐색(Search)

- 문제의 답이 될 수 있는 것들의 집합을 공간으로 간주하고, 문제에 대한 최적의 해를 찾기 위해 공간을 체계적으로 찾아 보는 것

- 무정보 탐색

  · 너비우선 탐색, 깊이우선 탐색

- 휴리스틱 탐색

  · 언덕오르기 탐색, 최선 우선탐색, 빔탐색, A* 알고리즘

- 게임 트리 탐색

  · mini-max 알고리즘, a-b 가지치기, 몬테카를로 트리 탐색

 

지식 표현(Knowledge Representation)

- 문제 해결에 이용하거나 심층적으로 추론을 할 수 있도록 지식을 효과적으로 표현하는 방법

- IF-THEN 규칙

- 프레임

- 의미망

- 논리 : 명제논리, 술어논리

- 스크립트

- 불확실한 지식 표현

- 확률 그래프 모델

- 온톨리지 기술 언어 : RDF, OWL

 

추론(Inference)

- 가정이나 전제로부터 결론을 이끌어내는 것

- 규칙기반 시스템의 추론

  · 전향추론

  · 후향추론

- 확률 모델의 추론

  · 관심 대상의 확률 또는 확률분포를 결정하는 것

  · 베이즈 정리

 

기계 학습(Machine Learning)

- 경험을 통해서 나중에 유사하거나 같은 일을 더 효율적으로 처리할 수 있도록 시스템의 구조나 파라미터를 바꾸는 것

- 컴퓨터가 지식을 갖게 만드는 직업

- 지도학습

  · 입력과 대응하는 출력을 데이터로 제공하고 대응관계 함수 찾기

  · 입력(문제)과 대응하는 출력(답)을 데이터로 제공하고 대응관계의 함수 또는 패턴을 찾는 것

  · 분류, 회귀

- 비지도학습

  · 데이터만 주어진 상태에서 유사한 것들을 서로 묶어 군집을 찾거나 확률분포 표현

  · 답이 없는 문제들만 있는 데이터들로 부터 패턴을 추출하는 것

  · 군집화, 밀도추정, 토픽 모델링

- 강화학습

  · 상황 별 행동에 따른 시스템의 보상 값만을 이용하여, 시스템에 대한 바람직한 행동 정책 찾기

  · 문제에 대한 직접적인 답을 주지 않지만 경험을 통해 기대 보상이 최대가 되는 정책을 찾는 학습

 

계획수립(Planning)

- 현재 상태에서 목표하는 상태에 도달하기 위해 수행해야 할 일련의 행동 순서를 결정하는 것

- 작업 수행 절차 계획

- 로봇의 움직임 계획

 

주요 응용 분야

전문가 시스템(Expert System)

- 특정 문제 영역에 대해 전문가 수준의 해법을 제공하는 것

- 간단한 제어시스템에서부터 복잡한 계산과 추론을 요구하는 의료 진단, 고장 진단, 추천 시스템

- 작업 중요도 높은 분야의 경우 추천 정보로 활용

  · 최종 결정은 현장 작업자가 담당

  · 원자력 발전소, 항공우주 분야 등

- 지식 표현과 추론 부분 분리하여 구성

  · 지식만 변경하면 변화하는 환경에 쉽게 대응

- 규칙기반 시스템을 통한 구현

 

데이터 마이닝(Data Mining)

- 실제 대규모 데이터에서 암묵적인, 이전에 알려지지 않은, 잠재적으로 유용할 것 같은 정보를 추출하는 체계적인 과정

- 기계학습, 통계학 기법 적용

- 연관 규칙, 분류 패턴, 군집화 패턴, 텍스트 마이닝, 그래프 마이닝, 추천, 시각화

 

패턴 인식(Pattern Reconition)

- 데이터에 있는 패턴이나 규칙성을 찾는 것

- 문자 인식 : 인쇄체, 필기체

- 음성 인식

- 영상 인식

- 텍스트 패턴 인식(텍스트 마이닝)

- 센서 신호 인식

- 이상치 탐지

 

자연어 처리(Natural Language Processing)

- 사람이 사용하는 일반 언어로 작성된 문서를 처리하고 이해하는 분야

- 자연어 문장 -> 형태소 분석 -> 구문 분석 -> 의미 분석 -> 화용 분석 -> 분석 결과

- 언어모델, 주제어 추출, 개체명 인식

- 문서요약

- 기계번역

- 질의 응답

 

컴퓨터 비전(Computer Vision)

- 컴퓨터를 이용하여 시각 기능을 갖는 기계장치를 만들려는 분야

 

음성 인식(Speech Recognition)

- 사람의 음성 언어를 컴퓨터가 해석해 그 내용을 문자 데이터로 전환하는 처리(STT : Speech To Text)

 

로보틱스(Robotics)

- 로봇에 관련된 기술 분야로서 기계공학, 센서공학, 마이크로 일렉트로닉스, 인공지능 기술 등을 종합적으로 활용

- 지능 로봇

  · 인공지능 기술을 활용하는 로봇

 

에이전트(Agent)

- 사용자로부터 위임받는 일을 자율적으로 수행하는 시스템

- 소프트웨어 에이전트

  · 채팅봇 : Siri, Tay

- 물리적 에이전트

  · 로봇

- 반응형 에이전트

  · 단순히 입력에 대해서 정해진 반응

- 숙고형 에이전트

  · 자신의 지식을 활용하여 목표를 달성하기 위한 계획을 수립하고 수행

- 학습 에이전트

  · 경험(즉, 행동과 그 결과)이 누적됨에 따라 점점 똑똑해지도록 학습

 

인공지능의 최근 동향

휴대전화의 위상 변화

- 통신단말 -> 정보 단말(지능화)

 

인공지능 비서 서비스

- 애플의 Siri와 구글의  Now

- 음성으로 대화하면서 필요한 정보를 제공받을 수 있는 서비스

- 음성 인식

- 자연어 처리

- 정보검색

- 추천

 

IMB 왓슨(Watson)

- 자연어로 주어진 질문에 답변을 하는 인공지능 시스템

- 자연어 처리, 정보 검색, 지식 표현 및 추론, 기계 학습 이용 질의에 대한 답변

  · 비구조화된 데이터 분석

  · 복잡한 질문 이해

  · 답변 제공

- Jeopardy 쇼에 출연하여 퀴즈 경합에서 우승

- 의료, 금융, 유통 등 다양한 분야에 활용

 

ExoBrain 프로젝트

- 한국어 질의응답 시스템

 

자율주행 자동차

- 구글 자동차

  · 2017년 누적 주행 거리가 600만 킬로미터 이상인 주행 테스트

  · 자회사 웨이모(Waymo)에서 자율주행 자동차 개발

- 유수 자동차 회사 및 IT기업에서 개발 연구 진행

  · Tesla Motors, Volvo, GM, Daimler, Ford, Audi, BMW, Hyundai, 네이버 랩스 등

 

로보틱스

- 다양한 상황에서 적합한 행동을 하기 위한 여러 인공지능 기술 활용

 

기계번역

- Google Translate

  · 언어간 교차 번역

 

인공지능 바둑 프로그램 알파고

- 구글 DeepMind개발

- 2016. 03. 09 - 03. 15 총 5회의 대국에서 알파고가 4승 1패로 승리

- 기계학습과 병렬처리로 구현

- Alpha Zero(2017.12)

  · 바둑, 체스, 일본장기에서 탁월한 성능

 

클라우드 서비스 앱

- 스마트폰을 데이터 입출력 단말기로 사용

- 핵심 처리는 클라우드의 서버에서 담당

- 구글의 앱 Goggles

  · 이미지 인식 스마트폰 앱

  · 기기에서 찍힌 사진을 기반으로 한 검색

 

딥러닝의 컴퓨터 비전에서 성공적 사례

- 객체 검출, 영상 분류, 의미적 영역 분할

- 이미지 주석 달기

- 화풍에 따른 그림 그리기

 

인공지능의 영향

자동화 -> 생산성 향상

 

일자리 문제

- 블루컬러 일자리 축소

- 화이트컬러 일자리 축소

  · 금융 및 법률 분야 : 복잡한 데이터 분석 수행

  · 언론 분야 : 로봇 저널리즘

  · 의료 분야 : 진단 및 처방

- 신규 직업 출현 기대

- 노동력 잉여 발생

 

사회적 문제 초래

- 고용 및 일자리, 기회의 불평등, 양극화 등

 

인공지능의 윤리

- 자율주행 자동차의 돌발 상황에 대한 프로그래밍

  · 모든 가능한 상황에 대한 고려 필요

  · 돌발상황에서 희생자를 선택하는 프로그래밍 요구

 

인공지능 기술의 오용

- 개인 신원 확인 기술

  · 지문, 얼굴, 사진, 목소리, 필체 등

- 인공지능 기술 이용한 위조 데이터 생성

  · 사생활 침해

  · 인간 존엄성 도전

- 마음이 없는 인공지능

- 살상용 자율무기

  · 인간의 개입없이 스스로 표적을 찾아내고 제거하는 무기

  · 잘못된 판단의 문제

  · 인명 살상을 위한 프로그래밍