주간기술동향 2020. 1. 15. 기획시리즈 chapter 1 인공지능기술및특허동향 * 김말희 김내수 표철식 한국전자통신연구원책임연구원한국전자통신연구원실장한국전자통신연구원단장 AI washing! 요즘마켓팅분야에서많이사용되는용어이다. 모든기업들이제품및회사브랜드이미지에인공지능기술의옷을입힌다는의미이다. 디바이스, 네트워크, 서비스플랫폼, 응용서비스에이르는 ICT 기술영역전반에걸쳐서인공지능기술의활용은빠른속도로진행되고있다. 인공지능과기존산업의융합은기존산업의지능화및효율화, 또한이를기반으로건강과의료, 주거, 통신, 교통, 식생활에이르는인류사회전반의영역에걸친혁신을만들어내고있다. 기술적혁신과병행하여, 인공지능이이끌어내는혁신이대다수사용자의권익을보호하고, 궁극적으로인간존엄에위기를초래하지않도록하는연구및정책수립노력들도함께진행되고있다. 본고에서는인공지능관련한최근기술동향과특허동향을살펴볼것이다. 이를통해서, 인공지능기술개발및사업화를추진함에있어서전략적으로지식재산권을확보하고, 성공적으로사업화를추진할수있도록도움을주고자한다. I. 서론 몰입형 (immersive) 인터페이스라는말은미디어분야에서그간널리사용되어왔다. 4D 영화관, AV/VR 과같이미디어콘텐츠를사용자가소비하는데있어서현장감을주는 * 본내용은김말희책임연구원 ( 042-860-1590, mariekim@etri.re.kr) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. ***This work was supported by the National Research Council of Science & Technology(NST) grant by the Korea government (MSIP) (No. CRC-15-05-ETRI). 2 www.iitp.kr
기획시리즈 - 인공지능 인터페이스를일컫는다. 앰비언트인텔리전스 (ambient intelligence) 혹은만능지능 (pervasive intelligence) 은어감의차이는존재하지만, 궁극적으로는지능형디바이스나서비스가인간활동영역곳곳에내재하고있어서사용자가언제어디서나지능적인서비스를유연하게제공받을수있는컴퓨팅및서비스환경을일컫는다. 지금의인공지능기술개발의방향은몰입형지능스페이스를사용자에게제공하는것이다. 서비스제공자측면에서보면, 서비스제공을위한인프라전반에걸쳐인공지능을활용하여사용자에게몰입형지능서비스환경을제공하는동시에서비스제공측면에서의비용및운용효율성과안정성을확보한다. 반면, 사용자입장에서보면, 지능형서비스를인간중심의인터페이스와디바이스를통해서언제어디서나불편함없이제공받을수있다. 이것이우리가지향하는미래형서비스환경이다. 칩기술의놀라운발전으로디바이스레벨에서딥러닝처리가가능하며, 디바이스자체적으로혹은클라우드와의협업을통해지능적인서비스를제공하는스마트디바이스가생산되고있다. 사물인터넷기술을통한엄청난수의기기들에대해안전한연결성을제공하고, 디바이스및서비스의패킷사용패턴을분석하여네트워크자원을효율적이고유연하며, 안전하고안정적으로운용하기위해서네트워크기술부분에도인공지능기술이적용되고있다. 선도적인클라우드서비스플랫폼들은이미자연어처리, 비전인식및기계학습처리모듈들을모두장착하고있으며, 우버서비스는사용자및운전자에대한정보분석을기반으로플랫폼중심의공유경제라는새로운산업형태를만들어내어시장을확대하고있다. 비전인식및음성인식과같은기능을탑재한 AR(Augmented Reality)/ VR(Virtual Reality) 디바이스와기술들은물리세계와가상세계의경계를모호하게하고있으며, 점차삶의공간을혼합현실로확장시키도록진화하고있다. 이와는별도로, 엄청난수의디바이스들로부터수집되는개인들의데이터에대한수집 관리 활용에있어서의개인프라이버시및권익을보호하고, 데이터기반분석결과에대한편향성을견지하며, 상황인식기반의사결정이인간에유해하지않도록하는다양한연구나정책들에대한연구도같이진행되고있다. 유럽의개인정보보호규정, 미국의딥페이크관련정책제안및유럽각국의규제들에대한연구및적용이현실화되고있다 [1]. 한편으로는편향되지않는인공지능을위한공정한 설명가능한인공지능기술들에대한연구도진행되고있다 [2]-[4]. 정보통신기획평가원 3
주간기술동향 2020. 1. 15. 인공지능제품은현재우리사회곳곳에이미활용되고있다. 누구나인공지능제품및서비스의개발 생산 판매를통해수익을창출할수있다. 하지만경쟁기업이나국가들에대해서경쟁우위를확보하기위해서는지재권확보가매우중요하다. 현재인공지능관련특허보유는미국이가장앞서있으며, 중국이빠른속도로추격하고있다. 한국에서는삼성, 현대, SKT, LG와같은기업을중심으로특허를출원하고있으며, 대학및연구기관으로는 ETRI와 KAIST가많은특허를출원하고있다 [5]. 본고에서는다가올새로운산업지형을만드는핵심생산자원인인공지능의현재기술현황및특허현황을살펴볼것이다. 이를통해서, 인공지능제품및서비스사업화를추진하는데있어서성공적인방향및전략수립에도움이되고자한다. II. 인공지능기술동향 1. 디바이스와인공지능 스마트폰, 자율주행자동차, 스피커, 드론, 로봇등의제품들이지능화되고있다. 아직까지는대부분의지능서비스들이클라우드서비스형태로제공되고있지만, AI 내장칩기술의발달과함께디바이스레벨에서의인공지능학습및추론서비스가제공되고있다. ABI 리서치 [7] 에따르면, 2018년에지 AI 추론칩시장은 19억달러에이르렀으며, 에지 AI 학습칩시장은 140만달러에이르렀다. 선두주자는엔비디아이며현재자동차, 카메라시스템, 로봇공학및스마트제조분야에활용되고있다. 디바이스에서직접인공지능을처리하기위해서는처리알고리즘의개선및칩과같은하드웨어의성능개선이함께고려되어야한다. 현재딥러닝알고리즘경량화에대한기술 (queeznet, MobileNet) 은급속도로발전하고있으며, 디바이스탑재용 AI 칩기술 ( 애플 A13 Bionic, Huawei Kirin 990) 과칩을활용한처리플랫폼기술 ( 퀄컴 Snapdragon TM 모바일플랫폼 ) 그리고개발툴킷 (Qualcomm Neural Processing SDK) 들이빠른속도로진화하고있다. 온디바이스인공지능 (on-device AI) 은개인화된지능서비스를제공하는데있어서기능적, 보안적, 비용적으로최적의솔루션이며, 동시에거시적으로는대용량의데이터를 4 www.iitp.kr
기획시리즈 - 인공지능 [ 그림 1] Qualcomm Neural Processing SDK 효율적으로처리하는전략이될수있다. 이미비전인식기술및음성언어처리기술은스마트폰, 스피커등의디바이스에탑재되어인간중심인터페이스를제공하고있다. [ 그림 1] 의퀄컴 NPE(Neural Processing Engine) 툴킷을보면, 클라우드혹은데스크탑에서추론을위한기계학습모델을학습한후, 학습된모델을 DCL(Deep Learning Container) 형태로변환하여디바이스에탑재한다 [8]. 2. 네트워크와인공지능 네트워크기술분야에서는 NFV(Network Functions Virtualization) 와 SDN(Software- Defined Network) 기술을기반으로물리네트워크인프라를비용이효율적이고안전하게운용함으로써사용자만족도를높이고사업자수익을증대시키도록인공지능기술을활용하고있다. 에릭슨 [9] 에따르면, 통신사들의 53% 가 2020년까지는인공지능을통신망에통합할계획을가지고있다고하며, 네트워크플래닝, 네트워크성능관리, SLA(Service Level Agreement) 관리부분에적용하는것이통신사의수익측면에서유리한것으로분석하고있다. 시스코는보안위협을감지하거나데이터센터의가용자원들에대한분석작업등에이미인공지능기술을활용하고있다. 사물인터넷의저변화, 사용자의고품질네트워크서비스에대한요구및다양한형태의새로운서비스를지원하기위한차세대네트워크구조는대용량, 초저지연, 초고신뢰도, 글로벌웹규모, 대규모사물간통신및보안을지원해야하는요구사항을가지고있다. 제로터치네트워크 (zero-touch network) 는네트워크관리를네트워크스스로관리하며, 정보통신기획평가원 5
주간기술동향 2020. 1. 15. < 자료 > ETSI ZSM[12] 자료참조 [ 그림 2] ZSM 참조구조 비즈니스에맞게자동으로네트워크를제어하는네트워크이다. 데이터중심의인공지능기술을이용하여네트워크시스템성능최적화, 결함예측및예방조치수행을포함한네트워크생명주기관리를제로터치로가능하게한다. 제로터치성능은더넓은범위의네트워크로부터수집된데이터를분석함에따라높아질수있으며이때분산기계학습솔루션을이용하게된다. 현재국제표준기구인 ETSI ZSM(Zero network and service management) 그룹 [11] 에서는관련하여시나리오에기반한요구사항, 참조구조, 개념및용어에대한표준작업이진행되고있으며, 여러글로벌기업들이참여하고있다. 현재 6 www.iitp.kr
기획시리즈 - 인공지능 까지만들어진제로터치네트워크참조구조를보면다음과같다. 시스코의의도기반네트워크 (intent-based Networking)[10] 기술은관리자들의의도를자연어기반으로입력받아서, 인공지능기술 ( 자연어처리, 기계학습, 기계추론 ) 을이용해서해석하여네트워크및보안정책으로변환 (translate) 한다. 변환된정책을물리 / 가상인프라에적용 (activation) 한다. 적용에의한수행이최선이었는지를검증하기위해서실시간으로많은데이터들을수집및분석하여처음요청된의도기반네트워크가관리되고있는지를보증 (assurance) 하게된다. 3. 서비스플랫폼과인공지능 그간글로벌클라우드서비스플랫폼들은인공지능기능들을플랫폼의독립적모듈로서제공해왔다. 가트너 [13] 에따르면, 아마존, 구글, IBM, MS 모두자연어처리, 비전처리, 기계학습처리모듈들을독립적인서비스모듈로서제공하고있다. 클라우드서비스제공사들은 [ 표 1] 과같이인공지능기능을 as-a-service 모델형태로제공하고있다. [ 표 1] 클라우드서비스플랫폼과인공지능모듈 컴퓨터비전언어처리기계학습 AWS Amazon Rekognition Amazon Lex Amazon SageMaker Google Vision API Dialogflow Google Cloud Machine Learning Engine IBM Watson Watson Visual Recognition Watson Assistant Watson Machine Learning MS Computer Vision API Language Understanding < 자료 > Market Guide for AI Portfolio Cloud Service Providers, 가트너, 2018. Azure Machine Learning Studio 인공지능서비스는채팅, 비전인식, 자연어처리, 미래예측과같은단편적인서비스제공에서벗어나보다복잡하고포괄적인형태의서비스기능을제공할것으로전망되고있다. 가트너는이를 connected intelligence[14] 라고부르며, 복수의인공지능서비스혹은서버들이복잡한문제를처리하기위해서포트폴리오를구성하여복합적으로서로연결되어활용되는것을일컫는다. connected intelligence는인공지능혹은분석서비스들의연결적인측면을강조한 정보통신기획평가원 7
주간기술동향 2020. 1. 15. 용어인데, 서비스적인측면에서보면사용자경험을만족시키고업무효율성을극대화하기위한것으로, 주변의가용한자원들을적절하게활용하여앰비언트인텔리전스환경을제공하는것과같은의미라고볼수있다. 이러한연결된지능에서제공되는통찰 (insight) 이사용자에게전달될때자연어처리인공지능인터페이스를활용하게되고, 사용자나업무상황을인식하기위해서다수의센서정보를 알아서 수집 분석하도록서비스플랫폼은입출력과처리에있어서모두인공지능서비스를이용하게될것이다. 즉, 기술을인식하지않고도필요한지능서비스를사용자가제공받을수있도록하는몰입형지능스페이스를구현할수있도록서비스플랫폼기술이진화하고있다. 4. 윤리적인인공지능기술과관련정책현황 딥페이크 (DeepFake) 란인공지능기술을이용한이미지혹은동영상합성기술이다. 이러한가짜영상은미국, 인도, 멕시코등에서정치적으로악용된사례가있어규제필요성이크게대두되고있다. 국회입법조사처보고서 [1] 에따르면, 미국, EU 등전세계적으로딥페이크로부터사회안전을도모하는정책및규제들에대한연구및실행이진행되고있다고한다. 미국에서는딥페이크에대해기술적해결책을우선하지만, 입법움직임이없는가짜뉴스와달리적극적입법시도가진행되고있다고한다. EU는허위정보에대해적극적입법으로대응하고있으므로, 딥페이크는허위정보관련법에의해규제된다. 유럽에서딥페이크피해자는 개인정보보호규정(GDPR) 제17조 잊혀질권리 ( 삭제할권리, right to erasure) 에따라삭제를요청할권리가있으며, 데이터처리에이의를제기할수있다 ( 제21조 ). EU는 2019년에허위정보에대한대응에대한보고서, Report on the Implementation of the Action Plan Against Disinformation 을발표하였다. 독일은 네트워크법집행법(NetzDG), 프랑스는정보조작대처법 에따라딥페이크가처리될수있다. 옥스퍼드대학교산하의인류미래연구소 (Future of Humanity Institute)[2] 는인공지능이우리의미래를파괴할가능성이얼마나있는지, 과학기술이어떤식으로인간의본질을바꿀지와같은질문을탐구하며, 구글, 딥마인드와같은기업들과협업하고있다. 컴퓨터과학자, 수학자, 철학자, 엔지니어등학제간연구를진행하고있으며, 인공지능의윤리관정합성 (AI alignment Technology) 이라는분야에서는인공지능을인류의보편 8 www.iitp.kr
기획시리즈 - 인공지능 적가치, 윤리에부합하게만드는방법을연구하고있다. 마이크로소프트리서치그룹 [3], UC 버클리대학교 [4] 등에서는공정한기계학습 (Fair Machine Learning) 에대한연구가진행되고있다. 예측오류를최소화하도록훈련된기계학습기술은종종인종및성별과같은민감한특성을기반으로차별적인식결과를내놓을수있다. 여러가지이유가있겠지만주요하게는과거데이터의편향성때문이다. 이러한편향성이대출, 채용, 형사사법및광고를포함한다양한응용분야에서조정없이사용된다면, 몇몇의소수집단은인공지능에의한명시적인불이익을받게된다. 따라서이러한데이터편향성에기반을둔편향성을어떻게보정할것인지에대한연구와함께기계학습모델의동작방식이나결과에대한설명을제공하는설명가능한인공지능 (explainable AI) 에대한연구도지속적으로수행되고있다. III. 인공지능특허동향 세계지식재산권기구 (World Intellectual Property Organization: WIPO) 보고서 (from theory to commercial application)[5] 에따르면, 인공지능기술관련한국면은이론적, 학문적연구에서이제는산업적측면으로전환되고있다고한다. 2013년이후로빠른속도로인공지능관련특허들이출원되고있고, 학문적연구들과특허의비율이 2010년 8:1의비율에서, 2016년에는 3:1의비율로줄어든것에서알수있듯이빠른속도로 AI 기술이산업에적용되고있다고한다. 본절에서소개될각종수치와분석결과는 WIPO에서검색한 1950년대이후부터보고서집필시기전까지출원된인공지능관련 34만여건의특허에기반을둔다. 기술분야, 기능분야그리고응용분야로구분할때, 기술분야에서는기계학습분야가인공지능관련특허의약 1/3을차지하였다. 특히, 딥러닝의경우에는 2013년에서 2016 년 175% 의성장세로특허가출원되었다. 기능분야에서는비전인식분야가 49% 로가장많았고, 연 24% 의성장세를보이고있다고한다. 응용분야에서는통신분야 (15%) 와교통분야 (15%) 가가장많았고, 그뒤를의학분야 (12%), 개인디바이스및휴먼인터페이스분야 (11%) 가따르고있다. 통신분야에서는사용자만족도를제공하기위해서가상비서서비스나챗봇과같은서비스를인공 정보통신기획평가원 9
주간기술동향 2020. 1. 15. [ 표 2] WIPO 특허분류표 분류기술 (5) 기능 (9) 응용 (20) 카테고리 machine learning, logic programming, ontology engineering, fuzzy logic, probabilistic reasoning computer vision, speech processing, natural language processing, predictive analytics, distributed AI, robotics, control methods, planning and scheduling, knowledge representation and reasoning telecommunication, transportation, networks, business, banking and finance, military, cartography, physical sciences and engineering, personal devices/computing and HCI, arts and humanities, agriculture, energy management, industry and manufacturing, law/social and behavioral sciences, security, education, document management and publishing, entertainment, computing in government, life and medical sciences < 자료 > WIPO Technology Trends 2019. 지능을활용해서제공하게된다. 혹은통신인프라관리, 최적화, 보안등에있어서인공지 능을전반적으로활용한다. < 자료 > WIPO Technology Trends 2019. [ 그림 3] 기능및응용별출원건수 10 www.iitp.kr
기획시리즈 - 인공지능 미국, 중국, 일본의특허출원량이많고, 인공지능특허출원기관 30개기관중 26개가기업이고 4개가대학이나공공연구소이다. 기업중에는 IBM과마이크로소프트가출원을주도하고있다. 그외에도도시바, 삼성, NEC와같은회사들이많은출원을하고있다. 특히, 바이두와같은회사는딥러닝관련한전문적인특허들을산출하고있으며, 도요타와보쉬의경우에는교통, 지멘스, 필립스와삼성은라이프와의학분야특허를집중적으로출원하고있다. 대학이나공공연구기관의경우에는 20개기관중 17개가중국기관들이다. 가장많은특허를출원한곳이 CAS(Chinese Academy of Sciences) 이며, 그뒤를한국의전자통신연구원이잇고있다. [ 표 3] 대학 / 공공연구기관특허기술별출원건수 구분 Machine Learning Logic programming Fuzzy logic Ontology engineering Probabilistic reasoning CAS 1,860 128 62 14 3 ETRI 599 82 13 28 2 KAIST 245 28 12 26 1 POSTECH 99 11 0 9 0 < 자료 > WIPO Technology Trends 2019. 삼성과 LG 모두개인디바이스및휴먼인터페이스분야, 통신분야, 교통분야특허가많고그외헬스나보안분야특허출원이많다. 전반적으로봤을때인공지능특허는중국과미국의싸움이되고있는형국이다. 흥미로운것은중국의경우특허를자국내특허로주로출원하고있는반면, 미국을비롯한 [ 표 4] 응용분야별기업출원건수 (5 개응용분야 ) 구분 Telecommunication Transportation Personal devices, computing and HCI Security Arts and humanity IBM 759 424 1,050 486 150 MS 754 278 1438 377 209 Sony 538 209 495 299 267 Samsung 755 538 922 446 176 LG 524 451 409 212 84 < 자료 > WIPO Technology Trends 2019. 정보통신기획평가원 11
주간기술동향 2020. 1. 15. 다른나라들은복수개의나라를상대로특허를출원하고있다. 최근인공지능관련한무효심판처리건수를보면, 무효심판을제기하는회사는 Daimler가가장많고, 그대상이되는회사는삼성, LG, 현대가가장많다고한다. 전반적으로확인된소송의양은상대적으로적은데 (1% 미만 ), 이는아직제품이시장에출시되지않았고침해를입증하기가어려울수있기때문이다. IV. 결론 파바로티효과 는최고의아티스트외의음반은팔리지않는것을의미한다. 세계석학들의인류미래예측 [15] 에따르면, 앞으로인간의미래는인공지능과초격차가가장핵심적인이슈가될것이라고한다. 인공지능이앞으로모든국면에서혁명적변화를일으킬것으로확실시되지만, 그혜택과부는소수에게집중될것이라고전망한다. 사회적, 국가적차원에서격차가극심해지고이것은지구사회전체적으로불안요소가될것이라는것이다. 세계적인경제저성장기조가인공지능을필두로하는혁신적인신산업을기반으로돌파구를찾게될지도모르겠다. 혹은제러미리프킨 [16] 의예언대로인간이인간으로서꼭해야하는영역외의노동은기술이대체해주고, 인간은인간본연의놀이나창조적인활동만해도되는시대를열게될지도모르겠다. 핵심기술에대한지식재산권을전략적으로확보하고이를기반으로산업경쟁력을키우는일은미래에대한예측결과와무관하게지금바로당장해야하는일이다. 동시에우버 [17] 와같은첨단 IT 기업들이기술력과이기적인경영전략으로노동시장교란과같은사회적폐해를생산하지못하도록, 사회윤리적인인식에기반을둔제도적인노력도함께병행해야도구로서의인공지능이인류사회를밝게진화시킬것으로전망된다. [ 참고문헌 ] [1] 김유향, 딥페이크 (Deepfake) 의발전과해외법제도대응, 국회입법조사처, 이슈와논점, 제1619호, 2019. [2] Future of Humanity Institute, 2019. [3] MSR, Machine Learning for fair decisions, 2019. 12 www.iitp.kr
기획시리즈 - 인공지능 [4] BAIR, Delayed Impact of Fair Machine Learning, 2019. [5] WIPO Technology Trends 2019, WIPO, 2019. [6] Qualcomm, We are making on-device AI ubiquitous, 2019. [7] ABIresearch, NVIDIA Leads the Fast-Growing and Complex Edge AI Chipset Market but Competition is Intensifying, 2019. [8] Qualcomm, Qualcomm Neural Processing SDK for AI, 2019. [9] Employing AI techniques to enhance returns on 5G network investments, Erricsson AI&Automation, 2019. [10] Cisco, Intent-Based Networking, 2019. [11] ETSI, Zero touch network&service Management(ZSM), 2019. [12] Zero-touch network and Service Management(ZSM); Reference Architecture, ETSI GS ZSM 002, 2019. [13] Market Guide for AI Portfolio Cloud Service Providers, 가트너, 2018. [14] 2020 Planning Guide for Business Analytics and Artificial Intelligence, 가트너, 2019. [15] 오노가즈모토, 초예측, 웅진지식하우스, 2019. [16] 제레미리프킨, 소유의종말, 민음사, 2001. [17] 알렉스로젠블랏, 우버혁명, 유엑스리뷰, 2019. 정보통신기획평가원 13