인공지능과 뇌는 어떻게 생각하는가

인공지능과 뇌가 던지는 7가지 생각 기술을 만나다

인공지능에 대한 지극히 주관적인 비밀,

뇌에 대한 가장 객관적인 통찰!

알파고 제작 ‘딥마인드’ AI 공동연구자

Google 교수 연구상과 IBM 학술상 수상!

KAIST 이상완 교수가 들려주는

지능에 대해 우리가 몰랐던 놀라운 이야기

• 인공지능 시대에 빛나는 질문과 모색을 제공하는 독특하고 놀라운 책이다.(이광형, KAIST 교수)

• 인간과 소통하면서 발전해온 인공지능에 대해 이보다 더 쉽고 재미있게 설명한 책은 없었다.(김대수, KAIST 교수)

• 인공지능의 최신 기술과 뇌과학 지식을 통해 우리 앎의 깊이를 더해주는 새로운 책이다.(오혜연, KAIST 교수)

• 인공지능과 뇌가 던지는 7가지 질문들

―인공지능과 뇌를 통해 발견하는 지능의 비밀

KAIST 신경과학-인공지능 융합연구센터장인 이상완 교수는 인공지능과 뇌과학의 최전선에서 활동하는 연구자이다. 구글 알파고 연구팀과 협업을 진행하기도 한 저자는 뇌를 기반으로 하는 인공지능 연구의 독창성과 그 도전을 해외에서도 인정받아 한국인 최초로 Google 교수 연구상(계산신경과학 분야)과 IBM 학술상을 수상했다.

지능을 탐구한다는 것은, 우리가 아는 것을 다시 묻는 작업이다. 무수한 딜레마 상황이 던지는 질문 속에서 인공지능은 모순을 인지하고 상황을 해체하고 뇌와의 협업을 통해 지식을 재구성하며 지능을 탄생시킨다. 이 과정에서 우리는, 세상에 태어난 인공지능이 문제를 해결하기 위해 동원하는 다양한 시도와 틀을 깨는 상상력과 인내심 가득한 시간과 뇌에 대한 경탄과 영리한 치트키들을 목격하게 된다.

저자 이상완 교수는, 이 과정에서 인공지능과 뇌가 던지는 7가지 질문을 제시하며, 세상을 인식해가는 인공지능의 창조과정을 하나하나 밝혀나간다.

1. 무한한 세상을 유한한 공간에 담는 방법은?

2. 현재의 성공이 왜 미래의 실패가 되는 것일까?

3. 디테일에 민감하면서도 다양한 자극에 흔들리지 않으려면?

4. 지극히 주관적이기에 더 객관적이 될 수 있는 비밀은?

5. 과거를 예측하고 미래를 회상할 수 있을까?

6. 시간과 공간을 넘나드는 생각의 마법을 배우려면?

7. 미래를 내다보며 과거를 바꾸는 방법은?

연금술의 마법처럼 보이는 인공지능의 탄생과 생각 창조 과정은 한 장의 생각 종이 접기에서 시작한다. 인공지능은, 한 장의 생각종이에 사물들을 담고, 분류하고, 버리며 무한한 세상을 하나씩 인지해간다. 단순한 생각 상자였던 인공지능이 실수와 딜레마를 해결해가며, 점점 더 넓은 세상으로 나아가는 것이다.

이 책은 인공지능과 뇌의 7가지 질문과 문제 해결 과정을 통해 지능의 탄생과 성장의 역사를 보여준다. 인공지능과 뇌가 풀어가는 이 7가지 질문 안에는 ‘지능’의 비밀과 뇌과학의 통찰이 담겨 있다. 인공지능은 뇌에게 적극적으로 배우며 ‘지능’의 무한한 가능성을 발견하고, ‘인간-뇌’ 또한 객관적 인식을 통해 인지와 생각의 과정을 되비추며, 새롭게 자신을 발견해간다. 이를 통해 독자들은 이전에는 한 번도 경험한 적 없는 새로운 방식으로 지능의 탄생과 생각의 기술들을 발견할 수 있다.

• 인공지능이 뇌처럼 생각할 거라는 착각들

―인공지능과 뇌는 얼마나 같고 얼마나 다를까

인공지능과 뇌의 7가지 질문은, 인공지능의 생각 방식이 뇌와는 전혀 다르다는 문제의식에서 나온다. 인공지능은, 이 ‘다름’에서 나오는 문제 상황들을 기술·공학적인 방식들을 통해서 해결해나가는 한편, 인공 신경망 혼자서 해결하기 벅찬 문제들에 대해서는 뇌-신경세포에게 배우며 성장해간다. 인공지능은, 형성 과정에서 직면한 모순을 해결하기 위해 상황을 새롭게 인식하고 재구성하는 과정 속에서 성장하게 되는데, 인공지능이 뇌와 ‘다르다’는 것을 분명히 인식할수록, 인공지능은 문제 상황들을 지혜롭게 해결하고 독립적인 ‘지능’이 되어간다.

언뜻 보기에는 비슷한 점이 많지만, 인간의 지능과 인공지능은 그 출발이 서로 다르다. AI 스피커가 사람처럼 말하지만 사람처럼 생각하지 않듯이, 인공지능이 뇌처럼 생각할 거라는 추측은 ‘착각’이다. 우리에게 너무나 어려운 문제들을 인공지능이 어떻게 쉽게 풀어내는지, 우리에게는 너무나 쉬운 문제들을 인공지능은 왜 못 풀어내는지에 대한 의문을 풀기 위해서는, 인공지능이 애초에 뇌와는 그 출발점이 전혀 다르다는 점을 기억해야 한다.

인공지능과 뇌가 던지는 7가지 질문을 탐구하는 일은, ‘뇌’와 ‘인공지능’이 어떤 부분이 다르고, 어떤 부분이 비슷한지 이해해가는 과정이기도 하다. 인공지능이 뇌와 다르다는 관점은, ‘지능’을 객관적으로 인식하고 탐구해가는 데에 중요한 기준이 되며, 인공지능이 뇌와 유사하다는 점은, 인공지능을 통해 우리의 뇌를 객관적으로 성찰한다는 의미이다.

이 책은, 가장 단순한 개념에서부터 시작해 기술공학과 뇌과학의 성과를 이용해 지능의 최고 단계인 시공간 개념까지 아우르는 지능의 탄생 과정을 살펴보고 있다. 시행착오를 끈질기게 극복하며 다양한 생각 기술들을 만들어가는 지능 탄생의 명장면들이, 인공지능과 뇌가 던지는 7가지 질문들을 통해서 흥미진진하게 펼쳐진다. 또한, 지능 탐구를 통해 인공지능과 뇌의 무한한 가능성을 엿보게 해준다. 이를 통해 우리는, 우리에게 여전히 미지의 영역인 인간의 뇌를 이해하는 실마리를 찾아 우리 자신을 더 깊이 알아갈 수 있게 되는 것이다.

인공지능에 대한 지극히 주관적인 접근들,

뇌에 대한 가장 객관적인 통찰들

인공지능과 뇌가 던지는 7가지 질문은, 우리의 ‘앎’에 대한 질문이기도 하다. 우리가 아는 것은 무엇이고, 모르는 것은 무엇인지, 우리가 모른다는 것조차 모르는 것은 무엇인지 질문하고, 탐색하고, 깊어지는 과정이다. 이 질문의 과정과 탐구의 결과가 지능의 탄생이며, 오늘날 ‘인공’이라는 단어를 붙이는 것이 무색해진 독립적인 인공-지능의 모습이다.

지금까지 인공지능에 관한 논의들은, ‘인공지능의 관점’에서 그 기술적 성과와 가능성을 살피면서, 인공지능이 인간과 경쟁하거나 인간을 대체할지도 모른다는 위기감을 부각해왔다. 하지만, 저자 이상완 교수는 이러한 일반적인 시각과는 달리, “인간의 본질을 연구하는 철학, 인간의 비밀을 푸는 뇌과학, 그리고 인간의 문제를 해결하는 공학은 결코 다르지 않”다고 말한다. 오히려 인간-뇌를 거울 삼아 탐구한 이 지능 창조의 객관적 과정을 통해 인공지능에 대한 과장된 디스토피아나 막연한 유토피아적 전망에서 벗어나, 인간-‘뇌’의 다양한 인식 작용을 이해하고, 인간 존재를 새롭게 발견할 수 있다고 본다.

이상완 교수가, 이 책『인공지능과 뇌는 어떻게 생각하는가』를 통해서 독자들과 함께 생각하려고 하는 주제는, 바로 ‘인간을 이해하는 새로운 인공지능’에 대해 모색하고, 궁극적으로 인간 지능에 대해 객관적으로 인식하려는 것이다. 첨단기술에 대한 낙관과 비관이 동시에 존재하는 우리 시대에 뇌과학과 연계한 인공지능에 대해 탐구하며 통섭을 지향하는 저자의 문제의식은 우리가 처한 기술적·윤리적 딜레마를 풀어가는 데에 의미 심장한 주제를 담고 있다.

공학적·기술적 발전과 비전을 넘어서, 지능의 탄생 과정을 치열한 문제의식으로 전개한 이 책,『인공지능과 뇌는 어떻게 생각하는가』는 독자들에게 인공지능과 뇌, 인간 존재에 놀라운 질문과 성찰, 지혜를 전해줄 것이다. 독자들은 이 책을 통해 지금껏 경험한 적 없는 새로운 방식으로 인간 뇌와 인간 존재에 접근하는 통찰의 순간을 만나게 될 것이다. 

이상완

지능을 공학적으로 탐구하고 뇌 기반 인공지능을 연구하는 뇌과학자이자 공학자이다.

KAIST에서 인공지능의 한 분야인 강화학습 연구로 박사학위를 받고, 인간의 뇌에 대한 흥미가 생겨 미국 MIT와 캘리포니아 공과대학에서 박사후 연구원으로 뇌의 강화학습에 대해 연구했다. 이후 KAIST에서 인간의 지능을 공학적으로 풀어내는 연구를 하고 있다.

KAIST 송암 미래석학 우수연구상, KAIST AI 연구소 융합연구상, KAIST 국제협력상 등을 비롯해 뛰어난 신진 연구자에게 주는 학술상을 여럿 수상했다. 뇌를 기반으로 하는 인공지능 연구의 독창성과 그 도전을 해외에서도 인정받아 계산신경과학 분야에서 한국인 최초로 Google 교수 연구상과 IBM 학술상을 수상했다.

계산신경과학과 인공지능을 융합하여 ‘뇌가 어떻게 학습하고 추론하는가?’라는 질문을 탐구한다. 뇌의 학습 과정을 기계학습과 연계해 풀어냄으로써 뇌가 ‘어떻게’ 세상을 배워나가는지 이해하려고 한다. 그리고 기계학습의 관점에서 뇌 안에서 벌어지는 복잡한 현상들을 해석하여 뇌가 ‘왜’ 그렇게 생각하는지 알아가려고 한다.

“내가 만들지 못한 것은 이해하지 못한 것이다.”라는 리처드 파인만의 말을 좋아하지만, 전적으로 동의하는 것은 아니다. ‘모든 것들이 퍼즐 조각처럼 잘 들어맞는다.’라는 것은 생각의 틀 안에 갇혀 있다는 반증일 수 있기 때문이다. 완결성 있는 학문적 체계 속에서 행복해하기보다는, 바깥세상이 있을지 모른다는 불안함을 선택하고, KAIST 학생들과 함께 뇌와 인공지능이라는 생각 상자를 부수는 상상을 한다. 

책을 펴내며

프롤로그 인공지능은 인간처럼 생각하지 않는다

1장 무한한 세상을 유한한 공간에 담다

1 사과를 이해하기 위해 버리는 것들

2 생각열차의 순방향

3 생각열차의 역방향

2장 현재의 성공이 미래의 실패가 되다

1 현재의 성공이 미래의 실패가 되는 아이러니

2 생각의 여백 만들기

3 단순하게 생각하는 기술

3장 민감한 만큼 둔감해지니 전체가 보인다

1 민감함과 둔감함의 딜레마

2 생각의 거름종이

3 전체를 이해하는 기술

4장 지극히 주관적이다, 그래서 더 객관적이다

1 이해한 것을 표현해내기까지

2 개념의 추상화와 구체화 뒤집기

3 객관적 자기평가 기술

5장 과거를 예측하고 미래를 회상하다

1 유동적 기억은 반드시 요절한다

2 가늘고 길게 살 것인가, 열정적으로 짧게 살 것인가

3 시간과 공간의 환전술

6장 생각이 시간과 공간을 넘나드는 마법을 부리다

1 뇌를 닮고 싶은 딥러닝의 치트키

2 반응은 빠르게, 변화는 느리게

3 신경세포처럼 생각하기

7장 미래를 내다보며 과거를 바꾼다

1 알파고 패러독스

2 알파고, 뇌를 닮아가다

3 전두엽이 세상을 푸는 방법

에필로그 인공지능과 뇌, 생각의 미래는 무한하다

참고문헌