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[김정호의 4차혁명 오딧세이] '변증법적 인공지능' GAN을 아십니까?

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역사 발전과 변증법

우리는 매일 생활 속에서 ‘정반합’(正反合)의 과정을 거치면서 살아간다. 서로 다른 생각, 방법, 이념, 정책, 이론, 습관, 관념들이 출동하는 서로 경우가 많다. 이런 때 서로 양보하면서 타협해 새로운 돌파구를 열어가고 그 과정에서 사회가 발전하고 있다. 이 과정을 ‘변증법적’이라고 표현할 수 있겠다.

김정호 카이스트 교수

여기서 변증법은 정과 반이 충돌하고 결합하면서 다음 선의 방향으로 발전한다는 개념이다. 다른 표현으로 정명제(테제, Thesis)와 반명제(안티테제, Antithesis)를 사용하여 이 모순되는 주장들이 합명제(진테제, Synthesis)를 찾거나 최소한 발전하는 방향으로 질적 변화를 일으킨다는 철학이 변증법이라고 요약할 수 있다. 이러한 변증법이 이루어지는 과정 또는 결과물을 일컬어 ‘정반합’이라고 부르며, 이 정반합이라는 단어는 병증법의 동의어로 쓰이기도 한다.

이러한 변증법은 서양 문명에서 최초로 체계를 갖춰 가면서 발전한 논리적 사고 중의 하나라고 한다. 역사적으로 독일의 철학자 게오르크 빌헬름 프리드리히 헤겔(Georg Wilhelm Friedrich Hegel. 1770~1831)이 변증법을 재발견했다. 헤겔은 이성이 인류를 진보로 이끌며 이러한 이성이 진보를 일궈내는 메커니즘이 바로 변증법이라고 보았다.

이제 4차 산업혁명의 핵심인 ‘인공지능’ 시대가 가까이 다가 오면서 앞으로 인류 역사의 발전이 서양의 대표적인 철학인 변증법을 따를 지, 아니면 완전히 인간의 이성과 분리된 새로운 ‘인공지능’ 이 정하는 방향으로 전개될지 우리에게 새로운 숙제가 탄생했다.

역사 발전 원동력으로 변증법을 주장한 독일 철학자 헤겔. [출처=위키백과]

'변증법 인공지능' GAN

그런데 마침내 변증법적인 알고리즘이 인공지능에도 적용되기 시작했다. GAN(Generative Adversarial Networks)이라고 부르는 최신의 인공지능 알고리즘이다. 그대로 번역하면 ‘적대적인 생성 인공지능 네트워크’ 라고 부를 수도 있겠다. 필자는 이 새로운 인공지능 알고리즘을 ‘변증법적 인공지능'으로 부르려 한다.

이러한 GAN 인공지능에서는 컴퓨터가 최적의 해답을 찾기 위해 ‘진짜(Real Data)’와 ‘가짜(Fake Data)’를 같이 공존해 두고 경쟁시키며 둘 다 발전시킨다. 서로 경쟁하면서 배우는 학습(Learning)과정을 사용한다. 그래서 진짜와 가짜가 끊임없이 경쟁하면서 발전한다. 가짜는 이러한 진짜와의 경쟁을 통한 무수한 학습을 통해서 거의 완전체에 가까워 진다. 그래서 진짜와 가짜를 구별할 수 없는 수준까지 학습을 하고 완성한다. 그러면 인공지능 조차도 진위를 가릴 확률이 50% 가 된다. 진정한 복제품이 완성된다.

이렇게 변증법에서 정과 반이 경쟁하면서 합이라는 새로운 결과물을 만들어 내면서 발전하듯이, 인공지능 내부에서 진짜와 가짜와 정반합으로 발전하여 제 3의 창작물을 만들어 내는 인공지능 알고리즘이 GAN 이다. GAN 내부에는 위조 발생기(Generator Network)가 있고, 진위를 판별하는 판별기(Discriminator Network)가 있다. 이러한 발생기와 판별기는 딥러닝 인공지능 네트워크로 구성된다. 이렇게 진짜와 가짜가 정반합을 이루면서 질적 변화를 추구하는 인공지능 네트워크가 GAN 이다.

이 GAN을 처음 제안한 과학자가 이안 굿펠로우(Ian Goodfellow)이다. 그는 머신 러닝의 연구자로 지금은 구글 브레인에서 연구자로 근무하고 있다. 미 스탠포드 대학에서 학사와 석사를 마치고 박사 학위는 인공지능이 메카인 캐나다 몬트리올 대학에서 받았다. 지도 교수는 인공지능 4대 대가인 요슈아 벤지오 (Yoshua Bengio)교수이다. 그는 GAN을 경찰과 위조 지폐범 사이의 게임에 비유했다. 위조 지폐범(Generator)은 최대한 진짜(Real Data)같은 가짜 화폐(Fake Data)를 만들어 경찰(Discriminator)을 속이기 위해 노력하고, 경찰은 진짜 화폐와 가짜 화폐를 완벽히 판별하여 위조 지폐범을 검거하는 것을 목표로 한다. 이러한 경쟁적인 학습이 지속되다 보면 어느 순간 위조 지폐범은 진짜와 다를 바 없는 위조지폐를 만들 수 있게 된다.

이처럼 변증법적으로 인공지능이 학습하고 진화해 가서 최고의 단계로 진화해 가는 방법이 GAN 알고리즘 인공지능이다.

발생기 네트워크, 구분기 네트워크로 구성된 GAN 인공지능의 원리. [출처=Towards Data Science]

 

GAN 인공지능에 의해서 생성된 창작 예술 그림. [출처=Deep Hunt]

인공지능 창조에 철학적 접근 필요

그런데 GAN 을 이용하면 한편으로 최고의 가짜 복제품을 만들어 낼 수 있다는 역설이 존재한다. 최종으로 궁극적인 정반합의 상태는 진짜와 가짜의 구분 확률이 50%가 되는 지점이다. 그러면 구분이 되지 않는다는 말이다. 이렇게 GAN 을 이용하면 진짜 같은 가짜가 인공지능에 의해서 생성된다. 위조 지폐뿐만 아니라 그림, 디자인, 소설 등 모든 창작품에 진정한 모조품이 등장한다. 피카소의 그림인지 인공지능 모조품인지 구분이 불가능하다. 더 나아가 진짜와 구별이 되지 않는 가짜 뉴스도 얼마든지 생성 가능하다.

이렇게 되면 GAN 은 창작 기계이면서 동시에 모조품 제작 기기가 된다. 양면성을 갖는다. 그런데 인간 역사의 변증법적 진화는 수십 년 수백 년이 걸린다. 그런데 인공지능의 변증법적 진화는 ‘초’ 단위로 진화한다.

이처럼 인공지능도 ‘철학적’이다. 인공지능 알고리즘의 발전에서도 새로운 상상력의 원천이 철학, 역사, 종교, 예술이고 그에 기반해서 새로운 창조가 가능하다. 그 대표적인 변증법적 인공지능 알고리즘인 GAN 이다. 앞으로 한국에서 독창적인 인공지능 알고리즘을 찾고 싶다면 동양 철학을 공부해 보면 좋겠다. 불교, 도교, 유교 등 동양 철학이 다시 보인다. 인공지능 창조에도 인문학이 필요하다.

GAN 인공지능에 의해서 생성된 인공적인 가상 얼굴 사진. [출처=Torch]

 

GAN 인공지능에 의해서 생성된 가상 만화 캐릭터. [출처=Medium]

 

joungho@kaist.ac.kr 


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수

 

 

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발견 어려운 췌장암 AI로 조기 진단 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국 알리바바가 개발한 AI 솔루션이 췌장암 조기 진단을 해내는 것으로 나타났다. 췌장암은 발견하기가 극히 어려운 암으로, 보통 말기에 발견된다. 때문에 췌장암은 진단 후 5년 생존율이 10%에 불과하다. 중국의 AI 솔루션이 중국의 한 병원에서 시범 적용되고 있으며, 이를 통해 췌장암 조기 발견 사례가 늘고 있다고 뉴욕타임스 중문판이 6일 전했다. 알리바바가 개발한 이 솔루션의 명칭은 'PANDA(인공지능 췌장암 검사 시스템)'이다. 촬영된 CT 영상을 AI가 판독해 췌장암 확진을 결정하는 소프트웨어다. PANDA는 중국 내 여러 병원에서 임상을 진행 중이다. 이 중 한 곳은 닝보(寧波)대학 인민병원이다. 닝보대학 인민병원은 2024년 11월 PANDA를 도입해 임상시험을 시작했다. 현재까지 PANDA는 18만 건 이상의 복부 혹은 흉부 CT를 분석했고, 이를 통해 20건 이상의 췌장암을 발견했다. 이 중 14건은 조기 진단이었다. 췌장암은 조기 진단될 경우 수술을 통한 제거가 가능하다. 한 환자의 경우 복부 팽만감과 메스꺼움의 증상으로 병원을 찾아 CT를 촬영했으며, 췌장 전문 검사를 받지 않았지만, 췌장암 판정을 받았다. 현지 의사는 "PANDA의 식별이 없었으면 결코 췌장암 판정을 못 하는 상황이었으며, PANDA로 인해 환자의 췌장암이 조기에 발견됐고 수술을 통해 완치될 수 있었다"며 "AI가 환자의 생명을 구했다고 볼 수 있다"고 소개했다. 아직은 오차율이 비교적 높은 상태다. PANDA는 그동안 1400건의 스캔 영상에 대해 췌장암 가능 경고를 했다. 전문의들은 이 중 300개에 대해서만 정밀 진단이 필요하다고 판단했다. 이후 300명의 환자는 재검사를 받았다. 이 중 20여 건이 췌장암으로 판정받았다. PANDA를 개발한 곳은 알리바바 산하 다모(達摩)연구소다. 연구소의 베테랑 알고리즘 전문가는 2000명 이상의 췌장암 환자의 CT 영상을 취득해 방사선 전문의들에게 병변 위치를 수작업으로 표시하도록 요청했다. 그리고 결과물을 AI 학습으로 훈련시켰으며, 이를 통해 PANDA는 선명도가 낮은 CT 이미지에서도 췌장암을 식별할 수 있게 됐다. 알리바바의 PANDA는 지난해 4월 미국 식품의약국(FDA)으로부터 패스트트랙 의료 기기로 선정됐다. 해당 제도는 성능이 뛰어난 의료 기기의 경우 임상 시험 기간을 단축시켜준다. 캘리포니아 대학의 한 교수는 "임상 경험이 풍부한 전문가보다 PANDA가 의사들에게 더 가치가 있을 것"이라며 "PANDA와 같은 솔루션은 지방 병원이나 진료소의 유용한 보조수단이 될 것"이라고 평가했다. 중국 병원 자료사진. [신화사=뉴스핌 특약] ys1744@newspim.com 2026-01-06 11:36
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9월 북극항로 첫 시범운항 [부산=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 해양수산부가 올해 북극항로 개척에 본격 나선다. 오는 8월 말에서 9월 중 컨테이너선(3000TEU급)을 투입해 시범운항을 실시할 예정이다. 이를 위해 상반기 중 시범운항에 참여할 선사 및 화주를 모집해 선정할 방침이다. ◆ 북극항로 개척 원년…첫 시범운항 주목 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)은 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 이 같은 내용을 포함한 새해 정책방향을 제시했다. 그는 "오는 9월 전후에 시범운항을 할 수 있도록 준비하고 있다"면서 "3000TEU급 컨테이너선을 투입할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "3000TEU급 컨테이너선이 대형에 비하면 작다고 할 수 있지만, 크기는 중요하지 않다"면서 "중국이 지난해 운항한 선박도 4000TEU급 수준"이라고 설명했다. 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)이 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 새해 정책방향을 설명하고 있다. [사진=해양수산부] 2026.01.06 dream@newspim.com 김 대행은 "시범운항을 위해 올해 상반기 중에는 선사와 화주를 선정할 예정"이라면서 "시범운항이라는 면에서 여러 가지 인센티브를 제공할 방침"이라고 밝혔다. 다만 "선사가 선정되면 선사가 희망하는 게 있기 때문에 이를 반영해서 잘 결정하겠다"고 덧붙였다. 부산신청사 건립과 관련해서는 "내년 예산에 (신청사)설계비를 반영할 예정"이라면서 "내년부터 구체적인 (청사 건립)절차를 시작할 계획"이라고 밝혔다. UN해양총회 개최지와 관련해서는 "개최도시 선정은 UN과도 협의해야 할 사항"이라면서 "(유치에)관심 있는 도시들과 협의해서 결정하겠다"고 설명했다. ◆ 부산해양수도 조성 첫발…유관기관 모으기 가속 김 대행은 지난 5일 부산청사에서 열린 해수부 시무식에서 신년사를 통해 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"고 제시했다. 이를 위해 해양수산분야 유관기관을 부산으로 모으는 작업이 본격화될 전망이다. 해수부 산하기관들도 올해 부산 이전이 본격화될 것으로 보인다.  김 대행은 "기업, 공공기관, 해사법원, 동남권투자공사 등이 집적화된 해양클러스터 조성을 추진해 나가겠다"면서 "부산항을 세계 최대 규모의 항만으로 개발하고, 터미널 운영 효율화와 종합 항만서비스 제공을 통해 글로벌 물류 요충지로 성장시키겠다"고 다짐했다. 이어 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"면서 "부산에서 로테르담까지 북극항로 시범운항을 추진하고 해양수도권 육성전략을 조속히 수립하겠다"고 강조했다. 2026년 해양수산부 업무계획 [자료=해양수산부] 2025.12.23 dream@newspim.com dream@newspim.com 2026-01-06 11:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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