[딥러닝] #2 인공지능의 역사 / 퍼셉트론의 XOR 문제 / 인공신경망(Artificail Neural Network : ANN)

우리는 저번시간에 인공지능이 무엇 인지 공부했다. 간단하게 인공지능이 무엇이었는지 정리하자면 , "인간의 지능을 만들기 위한 시스템" 정도로 정리하고 가면 된다.

인공지능의 역사는 1950년대 튜링머신이 나오고부터 시작했다. 이후 1965년에는 앨리사라는 챗봇 시스템이 개발되기도 했다. 앨리사도 인공지능이라고는 하지만 사실 모든 상황을 분기처리하여 어떤 상황에서도 답을 낼 수 있는 프로그램에 불과했기 때문에 우리가 생각하는 스스로 배우면서 지식을 습득하는 그런 AI는 아니었다.

퍼셉트론의 XOR 문제

= 베타적 논리합 회로 처리 불가

그렇게 AI의 역사가 시작되면서 잘될것만 같았던 AI의 발전도 한가지 문제를 맞이하면서 침체기를 맞게 된다. 일면 퍼셉트론의 XOR 문제라고 하며, 지금 처음 인공지능에 입문한 사람들이면 당연히 퍼셉트론이 무엇인지 모를것이니 그냥 넘어가도 된다. 나중에 포스팅을 따로 하겠지만 지금 당장은, AI를 구현하기 위한 아주 작은 뉴런을 모방한 솔루션 정도로 생각하면 된다.

​

맨 좌측 XOR 게이트의 그래프를 보면 + 와 -의 결과를 직선(선형)하나로 나눌 수가 없는 문제가 발생헀다. 보면 OR 게이트와 AND 게이트는 선 하나로 +와 -를 구분할 수 있는데, XOR은 불가능한 것이다!! 그래서 잘나가던 AI의 역사도 이렇게 막을 내리나 싶었지만 마빈 민스키 교수가 멀티레이어를 이용하면 풀 수 있다고 했다.

MLP (Multilayer Layer Perceptron)

위처럼 단층 레이어가 아닌 두개의 레이어(파란색)을 이용하면 맨 우측 그래프처럼 두 개의 직선으로 XOR 결과를 나눠낼 수 있다는 것을 밝혔다. 하지만 그 당시 위 개념을 모델링 하기에는 이론적으론 가능하나, 실제로 구현하기에는 너무 복잡해 구현할 수 없다고 판단했다. (위 그림이 뭔지 이해 못해도 된다. 나중에 제대로 공부할 것임으로, 비 전공자들은 그냥, 아~ 모양의 모델이 있다는것만 눈에 익혀두면 된다)

​

그 외에도 이 MLP 모델은 학습을 시킬 수 없는 모델이기 때문에 그 한계를 지적했다. 하지만 이 문제느 향후 오차역전파 방법을 통해 해결된다.

AI 침체기

1970~1990

그렇게 1974년 에서 1980년 1차 AI winter 즉, AI의 겨울이 찾아왔고, 이후 1987년~1993년 2차 AI winter가 찾아왔다. 즉 .. 이 기간동안 AI의 발전이 침체되던 시기다.

 

1997년 IBM사가 만든 딥블루(DeepBlue)라는 인공지능이 인간의 영역이라고만 생각했던 체스게임에서 당시 세계 체스 챔비언 '개리 사크파로프(Garry Kasparov)를 대결에서 꺽었기 때문이다. 하지만 당시 딥블루는, 체스 게임에서 나올 수 있는 모든 경우의수를 학습해 이길 수 있었지만, 이걸 바둑에 대입하면, 경우의 수가 우주의 모든 원자의 갯수만큼 거대한 량이 되어버려 학습하기 불가능한 규모가 되어버린다.

​

그래서 딥블루처럼 모든 상황을 전수조사해 학습하는 모델은 다른 분야에 적용하기 한계가 있어서, 대중들에게는 충격적인 사건이었지만, 학술적으로는 페러다임을 바꾼 정도의 사건은 아니었다.

​

뉴럴 네트워크의 등장

Artifical Neural Network : ANN

그렇게 시간이 흘러서 인공신경망이라는 모델이 나왔다. 이 모델을 이용하면 멀티 레이어를 이용해 마빈 민스키 교수가 말했던 방법대로 XOR 문제를 해결할 수가 있었다. (뉴럴 네트워크에 대해서는 향후 포스팅에서 제대로 알아보도록하자)

​

2009년 구글이 자율주행 자동차를 만들기 위해 위 방식으로 시동을 걸었고 그렇게 시간이 흘러 2016년 구글의 자회사인 딥마인드(DeepMind)사의 알파고가 진짜 인간의 영역이라고 생각했던 바둑 분야에서 승리를 하면서 전세계에 충격을 주게 된다.

​

이후 이제 AI가 못하는 분야가 없다..! 인간의 영역이라고 생각했던 창작이란 영역에서도 A가 활용될 수 있음을 확인했다. 여기까지 인공지능의 역사를 간략히 알아봤다. 다음부터는 본격적으로 머신러닝, 딥러닝에 대해서 알아보자.

​

[딥러닝] #2 인공지능의 역사 / 퍼셉트론의 XOR 문제 / 인공신경망(Artificail Neural Network : ANN)

 

#딥러닝 #기초 #인공지능 #퍼셉트론 #XOR문제 #인공신경망 #ANN