스스로 학습하는 오감 인지 컴퓨터가 온다

스스로 학습하는 오감 인지 컴퓨터가 온다 13일 금요일에 과학터치, 인지정보처리기술 강연 2009년 03월 17일(화)

융합기술이 미래의 성장 동력으로 자리 잡은 지 오래다. 그 중에서도 최첨단 융합기술중 하나인 인지정보처리 기술은 융합신산업 및 새로운 시장의 개척과 함께, 이를 통해 21세기 인간중심의 지식경제 사회 구축에 기여할 것으로 기대된다. 지난 13일 대전 교육과학연구원에서 진행된 ‘금요일에 과학터치’ 강연에서 서울대학교 장병탁 교수는 ‘오감기반 인지컴퓨터와 나노바이오지능 기술’이라는 내용의 강연을 진행했다. 인간의 인지구조에 대한 이해에 바탕을 둔 인지컴퓨터와 인지정보처리 기술 등 다소 어려운 내용의 강연이었지만, 최신 융합기술의 흥미로운 만남은 많은 관심을 끌기에 충분했다. ▲ 기존 컴퓨터가 주로 정확한 수치 계산이나 대용량 데이터 관리를 잘 수행하는데 반해 오감인지컴퓨터는 센서기반 지각(Perception) 능력과 연상 메모리 기반 사고(Thinking) 능력을 이용해 안정된 의사 결정(Decision Making)을 잘 수행할 수 있다.  스스로 학습하는 오감 인지 컴퓨터 오감 인지 컴퓨터(Multisensory Cognitive Computers)는 다양한 센서를 통해 외부 환경과 연결돼 있는 신개념 컴퓨터로 인간의 감각과 인지 정보를 실시간에 처리할 수 있다. 기존 컴퓨터가 주로 정확한 수치 계산이나 대용량 데이터 관리를 잘 수행하는 데 반해 센서 기반 지각(Perception) 능력과 연상 메모리 기반 사고(Thinking) 능력을 이용해 안정된 의사 결정(Decision Making)을 잘 수행해 차세대 지능 컴퓨터(Next-Generation Intelligent Computer)라고 불리기도 한다. 놀라운 것은 기존의 컴퓨터가 프로그래밍을 통해 모든 세세한 작업 절차를 지시 받은 대로 수행하는 것과 달리 인지 컴퓨터는 경험으로부터 학습(Learning)하고, 자기조직화(Self-Organization) 과정을 통해 변화하는 환경에 스스로 적응(Adaptation)할 수 있는 특성이 있다는 점이다. 나노 수준에서의 정보처리 기작 모방 ▲ 최근 뇌인지과학, 시스템 신경과학 및 분자생물학의 발달로 인간의 뇌에서의 정보처리 기작과 원리가 나노 수준에서까지 밝혀지고 있다.  나노바이오지능 기술은 바이오분자 네트워크(Biomolecular Networks) 수준에서의 정보처리 원리를 이해하고, 이를 모사함으로써 지능적인 시스템을 개발하려는 새로운 시도이다. 최근 뇌인지과학, 시스템 신경과학 및 분자생물학의 발달로 인간의 뇌에서의 정보처리 기작과 원리가 시냅스(Synapse) 및 바이오분자(Biomolecules) 즉 나노 수준에서까지 밝혀지고 있다. 특히 뇌의 전기화학적인 정보처리(Electrochemical Information Processing) 특성에 기반한 학습과 기억(Learning and Memory) 능력을 모사함으로써 기존의 폰 노이만 컴퓨터 구조와는 근본적으로 다른 새로운 계산 모델(Unconventional Computation Models)을 창출할 수 있으며, 이는 특히 인간의 감각에 기반한 감성 및 인지 정보처리를 잘 수행할 수 있을 것으로 기대된다. 장 교수는 두 가지 최신기술에 대해 설명한 후, 이 두 가지 연구의 융합에 대해 본격적인 설명을 시작했다. 장 교수에 따르면 최근 센서기술의 발달과 유비쿼터스 정보환경의 대두로 인간과 기계 간 상호작용(Human-Computer Interaction)의 중요성이 더욱 커짐에 따라 다양한 감각이 융합된 정보를 효율적으로 처리하는 기술이 요구되고 있다. 장 교수는 “이와 함께 현재까지의 인공지능 기술 한계를 극복하기 위해 인간 뇌의 생물학적 정보처리 기작과 원리에 기초한 새로운 방식의 컴퓨터가 필요하다는 점도 중요한 부분”이라고 덧붙였다. ▲ 인지정보처리기술은 로보틱스, 엔터테인먼트, 혼합현실 등의 많은 분야에 적용될 수 있다.  장 교수는 연구진과 함께 바이오시스템 분석을 위한 기계학습 연구(과기부 국가지정연구실 사업)와 바이오칩 개발을 위한 DNA 컴퓨팅 연구(산자부 차세대신기술 연구개발사업)를 수행해 오던 중, 이 두 가지 연구를 결합하는 DNA 분자기반의 새로운 기계 학습 기술을 개발하게 됐다. 또한 그 과정에서 이 기술이 인간의 연상기억과 인지정보 처리에 유용함도 발견했다. 장 교수는 “뇌에서의 기억과 학습도 신경전달물질과 같은 분자들의 반응에 의한 화학적인 정보처리에 기반을 두고 있으며, 이를 모사한 분자자기조립기술을 이용해 새로운 계산 모델에 기반한 혁신적인 인지 정보처리 기술을 개발할 수 있다”고 말했다. 로보틱스, 재활치료 등 많은 분야에 응용 미국과 유럽 및 일본 등의 기술 선진국에서는 이미 인지과학 연구가 국가적인 차원에서 지원이 이루어지고 있고, 최근 국내 기업체들에서도 오감 인지 정보처리 기술에 대한 수요가 급증하고 있다. 장 교수에 따르면 인간의 인지구조에 대한 이해에 바탕을 둔 인지컴퓨터의 개발은 기계의 지능을 향상시킬 뿐만 아니라 인간-기계 간의 상호작용을 원활히 하고 궁극적으로 인간의 인지능력을 향상하는 데 활용할 수 있다. 장 교수는 “로보틱스, 엔터테인먼트, 혼합현실, 가전, 교육, 재활치료 등의 많은 분야에 적용되어 우리의 삶을 더욱 풍요롭게 만들어 줄 것"이라고 말했다.

김청한 기자 | chkim@kofac.or.kr 저작권자 2009.03.17 ⓒ ScienceTimes