인공지능의소개 충북대학교소프트웨어학과이건명 인공지능 인공지능의역사 요소기술분야 주요응용분야 최근동향 인공지능의윤리 인공지능의특이점 충북대인공지능 1
1. 인공지능 Images : google.com, movie posters 1. 인공지능 지능 ( 知能, intelligence) 본능적이나자동적으로행동하는대신에, 생각하고이해하여행동하는능력 인공지능 ( 人工知能, Artificial Intelligence) 인공적으로만든지능 튜링테스트 (Turing test) 지능의조작적정의 (operational definition) 조작적정의 : 측정할수있는조건으로어떤속성을기술 튜링상 (Turing Award) ACM에서는매년컴퓨터분야의기여가큰연구자에게시상. $250,000 (Intel, Goolge 후원 ) Image : wikipedia 충북대인공지능 2
인공지능 인공지능 (Artificial Intelligence) Dartmouth Conference (1956, Dartmouth University, USA) John McCarthy 가 AI 용어제안 (1927 2011) AI@50 conference (2005) : Trenchard More, John McCarthy, Marvin Minsky, Oliver Selfridge, Ray Solomonoff Image : www.dartmouth.edu, wikipedia 인공지능 인공지능 ( 人工知能, Artificial Intelligence) 사람의생각과관련된활동, 예를들면의사결정, 문제해결, 학습등의활동을자동화하는것 (Bellman, 1978) 사람이하면더잘할수있는일을컴퓨터가하도록하는방법을찾는학문 (Rich & Knight, 1991) 지능이요구되는일을할수있는기계를만드는예술 (Kurzweil, 1990) 지능적인에이전트를설계하는학문 (Poole et al. 1998) 인지하고, 추론하고, 행동할수있도록하는컴퓨팅에관련된학문 (Wilson, 1992) 인공물이지능적인행위를하도록하는것 (Nisson, 1990) 충북대인공지능 3
강한인공지능과약한인공지능 강한인공지능 (strong AI) 사람과같은지능 마음을가지고사람처럼느끼면서지능적으로행동하는기계 추론, 문제해결, 판단, 계획, 의사소통, 자아의식 (self-awareness), 감정 (sentiment), 지혜 (sapience), 양심 (conscience) 튜링테스트 약한인공지능 (weak AI, narrow AI) 특정문제를해결하는지능적행동 사람의지능적행동을흉내낼수있는수준 대부분의인공지능접근방향 중국인방사고실험 (Chinese room thought experiment) 강한인공지능과약한인공지능 중국인방사고실험 (The Chinese Room Thought Experiment) John Searle (1980) 제시 문밑으로중국어로쓴질문지를전달 방안에서중국어를모르는사람이글자모양에따른중국어단어조합방법매뉴얼을참조하여답변에대한단어조합 조합된단어들을문밖으로내보냄 문밖사람은중국어를이해하는사람이방안에있다고생각 단지흉내만내고이해하는것은아님 이해하지못하고흉내낼수있어도지능적 (intelligent) 행동 (1932-) Image : wikipedia, http://www.mind.ilstu.edu/curriculum/searle_chinese_room/searle_chinese_room.php 충북대인공지능 4
2. 인공지능의역사 1960 년대이전 1946 년펜실베니아대학, ENIAC 개발 큰기대와여러가지시도, 매우제한된성공 LISP 언어개발 (McCarthy, 1958) Advice Taker 공리 (axiom) 기반지식표현및추론 (McCarthy) Perceptron 신경망모델 (Rosenblatt, 1958) 수단 - 목표분석 (means-ends analysis) 기법 (Newell & Simon, 1958) 범용문제해결을목표로한 GPS(General Problem Solver) 개발 Frank Rosenblatt (1928 1971) Allen Newell (1927-1992) 전산학, 심리학 Herbert Simon (1927-1992) 경제학노벨상, 1978 Image : wikipedia 인공지능의역사 수단 - 목표분석 (means-ends analysis) 해결해야하는문제를상태 (state) 로정의 현재상태와목적상태 (goal state) 간의차이계산 목적상태로도달하기위한조작자 (operator, 연산자 ) 선택적용하는과정반복 충북대인공지능 5
인공지능의역사 수단 - 목표분석 (means-ends analysis) cont. 예. 블록이동문제 Source: udacity 인공지능의역사 1970 년대에서 1980 년대초반 일반적인방법보다는특정문제영역에효과적인방법을찾는연구 전문가시스템 (expert system) 특정영역의문제에대해서는전문가수준의해답을제공 1970 년대초반부터 1980 년대중반상업적성공사례 MYCIN, PROSPECTOR, DENDRAL 전문가시스템개발도구 (expert system shell) 개발 Prolog 개발 지식의표현과추론을지원하는논리 (logic) 기반언어 충북대인공지능 6
인공지능의역사 대표적인초창기전문가시스템 MYCIN 스탠포드대학에서개발한전염성혈액질환진단 PROSPECTOR 광물탐사데이터분석 DENDRAL 화학식과질량스펙트럼데이터로부터유기화합물의분자구조결정 스탠포드대학의 Edward Feigenbaum 팀개발 인공지능의역사 1980 년대중반에서 1990 년대 신경망모델발전 다층퍼셉트론 (multi-layer Perceptron, MLP) : 신경망의르네상스 오차역전파 (error backpropagation) 알고리즘 퍼지이론 (fuzzy theory) 진화연산 : 유전자알고리즘, 진화프로그래밍 확률적그래프모델 베이지안네트워크 (Bayesian network) 마르코프랜덤필드 (Markov random field) 서포트벡터머신 (Support Vector Machine, SVM) 충북대인공지능 7
인공지능의역사 2000 년대이후 에이전트 (agent) 시맨틱웹 (semantic web) 기계학습 (machine learning) 데이터마이닝 (data mining) 심층학습 (deep learning, 딥러닝 ) 상업적성공사례다수출현 애플 Siri, 구글 Now, MS Cortana IBM 의 Watson 로봇 : Boston Dynamics 군사용로봇 BigDog, 재난구조로봇 Atlas 자율주행자동차 클라우드앱서비스 인공지능의역사 튜링테스트최초통과프로그램 Eugene Goostman 13 세인우크라이나소년캐릭터의캣봇 (chatbot) 튜링사망 60 주년을기념하여진행한이벤트에서튜링테스트통과 (2014.6)» 30 명의검사자가 5 분씩대화 : 33% 가사람으로판정» 제한적상황에대한통과 충북대인공지능 8
인공지능의역사 인공지능바둑프로그램알파고 (AlphaGo) 구글 DeepMind 개발 2016.3.9~3.15 총 5 회의대국에서알파고가 4 승 1 패로승리 기계학습과병렬처리로구현 ( 출처 : 바둑 TV) 3. 연구지능의요소기술 탐색 (search) 문제의답이될수있는것들의집합을공간 (space) 으로간주하고, 문제에대한최적의해를찾기위해공간을체계적으로찾아보는것 무정보탐색 너비우선탐색 (breadth-first search), 깊이우선탐색 (depth-first search) 휴리스틱탐색 A * 알고리즘 게임트리탐색 mini-max 알고리즘, - 가지치기 (pruning), 몬테카를로트리탐색 충북대인공지능 9
연구지능의요소기술 지식표현 (knowledge representation) 문제해결에이용하거나심층적추론을할수있도록지식을효과적으로표현하는방법 IF-THEN 규칙 (rule) 프레임 (frame) 의미망 (semantic net) 논리 (logic) : 명제논리 (propositional logic), 술어논리 (predicate logic) 스크립트 온톨로지기술언어 : RDF, OWL 불확실한지식표현 : 확신도, 확률기반표현, 퍼지이론 확률그래프모델 함수기반지식표현 연구지능의요소기술 추론 (inference) 가정이나전제로부터결론을이끌어내는것 관심대상의확률또는확률분포를결정하는것 규칙기반시스템의추론 전향추론 (forward inference) 후향추론 (backward inference) 확률모델의추론 베이즈정리 (Bayesian theorem) 주변화 (marginalization), 충북대인공지능 10
연구지능의요소기술 기계학습 (machine learning) 경험을통해서나중에유사하거나같은일 (task) 를더효율적으로처리할수있도록시스템의구조나파라미터를바꾸는것 알고있는것으로부터모르는것을추론하기위한알고리즘을만드는것 지도학습, 비지도학습, 강화학습 지도학습 (supervised learning) 문제 ( 입력 ) 와답 ( 출력 ) 의쌍으로구성된데이터들이주어질때, 새로운문제를풀수있는함수또는패턴을찾는것 1+2 = 3 4+8 = 12 10+13 = 24 23+52 = 75 43+101 =144 14+31 = 45 123+15 = 138 기계학습 97+16 학습된덧셈함수 113 연구지능의요소기술 기계학습 (machine learning) cont. 비지도학습 (unsupervised learning) 답이없는문제들만있는데이터들로부터패턴을추출하는것 충북대인공지능 11
연구지능의요소기술 기계학습 (machine learning) cont. 강화학습 (reinforcement learning) 문제에대한직접적인답을주지는않지만경험을통해기대보상 (expected reward) 이최대가되는정책 (policy) 을찾는학습 패달가속한손주행두손주행두손주행 상태 행동 상태 행동 상태 행동 상태 행동 상태 정책 (policy) Image source : RÉMI MUNOS RAPPORT ANNUEL INRIA 2008 연구지능의요소기술 계획수립 (planning) 현재상태에서목표하는상태에도달하기위해수행해야할일련의행동순서를결정하는것 작업수행절차계획 로봇의움직임계획 http://www.youtube.com/watch?v=1u4pr-pfghu Image : spir.al, gamma.cs.unc.edu 충북대인공지능 12
연구지능의요소기술 에이전트 (agent) 사용자로부터위임받은일을자율적으로수행하는시스템 BDI(Belief-Desire-Intention) 모델 Belief ( 환경에대한정보 ), Desire( 목적 ), Intention( 의도, 목적달성을위한세부전술적목표 ) 소프트웨어에이전트 (software agent) 채팅봇 (chatting bot) : Siri, Tay 물리적에이전트 (physical agent) 로봇 (robot) 4. 주요응용분야 지식기반시스템 (knowledge-based system) 지식을축적하고, 이를이용하여서비스를제공하는시스템 전문가시스템 (expert system) 특정문제영역에대해전문가수준의해법을제공하는것 간단한제어시스템에서부터복잡한계산과추론을요구하는의료진단, 고장진단, 추천시스템등 규칙기반전문가시스템구조 충북대인공지능 13
주요응용분야 자연어처리 (natural language processing) 사람이사용하는일반언어로작성된문서를처리하고이해하는분야 친구에게서 : 친구 ( 명사 ) + 에게 ( 조사 ) + 서 ( 조사 ) 형태소분석, 구문분석, 품사태깅, 의미분석 언어모델, 주제어추출, 객체명인식 문서요약, 기계번역 질의응답 주요응용분야 데이터마이닝 (data mining) 실제대규모데이터에서암묵적인, 이전에알려지지않은, 잠재적으로유용할것같은정보를추출하는체계적인과정 연관규칙 분류패턴, 군집화패턴 텍스트마이닝 그래프마이닝 추천 시각화 (visualization) www.businessnewsdaily.com 충북대인공지능 14
주요응용분야 음성인식 사람의음성언어를컴퓨터가해석해그내용을문자데이터로전환하는처리 음향모델 음성신호 변환 / 특징추출 음성디코더 텍스트 university 언어모델 주요응용분야 컴퓨터비전 (computer vision) 컴퓨터를이용하여시각기능을갖는기계장치를만들려는분야 http://www.cis.upenn.edu/~jshi/ http://www.alternet.org/ http://www.cs.tau.ac.il/~wolf/or2/ 충북대인공지능 15
주요응용분야 지능로봇 (intelligent robots) 로보틱스 (robotics) 로봇에관련된기술분야로서기계공학, 센서공학, 마이크로일렉트로닉스, 인공지능기술등을종합적으로활용 인공지능기술을활용하는로봇 Image : http://www.dailymail.co.uk/ 5. 최근동향 인공지능비서서비스 애플의 Siri 와구글의 Now 음성으로대화하면서필요한정보를제공받을수있는서비스 음성인식 (voice recognition) 자연어처리 (natural language processing) 정보검색 (information retrieval) 추천 (recommendation) 긴급전화 hey Siri 충북대인공지능 16
최근동향 인공지능비서서비스 cont. 아마존 Echo 음성인식핸드프리 (hands-free) 스피커 Alexa 음성서비스시스템에연결 음악재생, 정보, 뉴스, 스포츠정보제공 마이크로소프트 Cortana MS 에서만든지능형비서서비스 음성인식, 질의응답 Viv Siri 를개발한 Dag Kittlaus 와 Adam Cheyer 가 2016.5 데모공개 음성인식, 자연어처리, 다양한서비스를연결한서비스 최근동향 IBM 왓슨 (Watson) 자연어로주어진질문에답변을하는인공지능시스템 자연어처리, 정보검색, 지식표현및추론, 기계학습이용질의에대한답변 비구조화된데이터 (unstructured data) 분석 복잡한질문이해 답변제공 Jeopardy! 쇼에출연하여퀴즈경합에서우승 의료, 금융, 유통등다양한분야에활용 한국어이해학습 (2016 년 ) 및한국시장진출 충북대인공지능 17
최근동향 자율주행자동차 (Driverless Car) 미국여러주에서무인자동차시험운행허가 구글자동차 2009 년이후 2016 년 3 월 : 2.4 백만 km 이상주행 2016.2.14 최초자율주행자동차과실사고발생 2020 년출시예정 대부분의자동차회사개발연구진행 Tesla Motors, Volvo, GM, Daimler, Ford, Audi, BMW, Hyundai 등 image : www.entrepreneur.com 로보틱스 (robotics) 소셜로봇 Jibo 대화, 비서, 교육, 엔터테이너 홈자동화 최근동향 캠패니언로봇 Pepper 일본 SoftBank 감정인식대화형로봇 [YOUTUBE / JIBO] 충북대인공지능 18
로보틱스 (robotics) 2 족보행로봇휴머노이드 최근동향 운전보조시스템 Mobileye 센서 주행보조시스템 충돌경고 차선이탈 보행자경보 상향등조절 과속경보 최근동향 자율주차 긴급제동 차선유지조향자동화 졸음방지 전방주시지원 충북대인공지능 19
최근동향 클라우드서비스앱 스마트폰을데이터입출력단말기로사용 핵심처리는클라우드의서버에서담당 구글의앱 Goggles 이미지인식스마트폰앱 기기에서찍힌사진을기반으로한검색 blog.intelligistgroup.com 최근동향 기계번역 (machine translation) Google Translate (translate.google.com) 충북대인공지능 20
최근동향 마이크로소프트채팅봇테이 (Tay) 10 대소녀채팅봇 미국 18~24 세소셜미디어사용자대상 Twitter 에서 2016.3.23 16 시간운영후중단 인공지능기술을통해개인화된대화 (personalized conversation) 학습 테이와많은이야기를할수록, 대화상대에맞춤된대화를하게됨 오도된학습사례발생 최근동향 사이버물리시스템 CPS(cyber-physical system) 모든것이연결되고보다지능적인사회로의진화 IoT 와인공지능을기반으로사이버세계와물리적세계가네트워크로연결된하나의통합시스템 충북대인공지능 21
인공지능의윤리 마음이없는인공지능 6. 인공지능의윤리 살상용자율무기 (LAWS: Lethal Autonomous Weapon Systems) 인간의개입없이스스로표적을찾아내고제거하는무기 잘못된판단의문제 인명살상을위한프로그래밍 National Robotics Engineering Center of Carnegie Mellon University http://www.briefreport.co.uk/news/taranis-uk-armed-drone-prototype-revealed-2218569.html 인공지능의윤리 인공지능의윤리 cont. 자율주행자동차의돌발상황에대한프로그래밍 모든가능한상황에대한고려필요 돌발상황에서희생자를선택하는프로그래밍 Autonomous Vehicles Need Experimental Ethics: Are We Ready for Utilitarian Cars? [Bonnefon, Shariff, Rahwan, 2015.10] 충북대인공지능 22
인공지능의윤리 인공지능의윤리 cont. 로봇 3 원칙 아이작아시모프 [1942] 1. 로봇은인간에해를가하거나, 혹은행동을하지않음으로써인간에게해가가도록해서는안된다. Isaac Asimov (1920-1992) 2. 로봇은인간이내리는명령들에복종해야만하며, 단이러한명령들이첫번째법칙에위배될때에는예외로한다. 3. 로봇은자신의존재를보호해야만하며, 단그러한보호가첫번째와두번째법칙에위배될때에는예외로한다. 로봇윤리학 [Lin, Abney, Bekey 2012] 로봇공학자의전문가적윤리 로봇안에프로그램된 윤리코드 '(moral code) 로봇에의해윤리적추론이이루어질수있는자기인식적로봇윤리 OpenAI 2015.12 설립된비영리인공지능회사 엘론머스크 ( 테슬러모터즈, 스페이스 X, 페이팔 ) 가 10 억달러출연 인공지능발전을인류의가장큰실존적인위협으로간주 인류에혜택이되는인공지능연구 Elon Musk (1971-) 7. 인공지능의특이점 특이점 (singularity) 기술의수준이어느한순간기하급수적으로증가하는시점 Vernor S. Vinge 교수의에세이 The Coming Technological Singularity 에서사용 (1993) 초인간 (superhuman) 인공지능개발은인류종말의시점일것 인공지능의특이점 인공지능이인간의지능보다더진보하게되는시점 R. Kurzweil 의 The singularity is near 에서 2045 년기술의특이점도달예측 충북대인공지능 23
인공지능의정의 강한인공지능, 약한인공지능 인공지능의발전과정 요약 요소기술 지식표현, 탐색, 추론, 기계학습, 계획수립, 에이전트 응용분야 전문가시스템, 자연어처리, 데이터마이닝, 음성인식, 컴퓨터비전, 지능로봇 최근동향 인공지능의윤리 인공지능의특이점 충북대인공지능 24