포스코 앙상블 AI 1 : 한계를 넘어 공존으로

 

 

몇 년 전부터 우리 사회 최고의 화두는 ‘4차 산업혁명’이다. 다양한 분야에 인공지능(AI)이 접목돼 효율성을 높이고 비용 절감을 돕는 등 기존 산업을 한 단계 진화시키는 데 역할을 톡톡히 하고 있다. 스마트제철소 구현 등 포스코 역시 전 분야에 AI를 적용하는 시도를 거듭하고 있다. AI가 몰고 온 변화의 바람과 융합 기술을 활용한 포스코형 AI의 개념, AI의 미래 모습 등을 특별 연재한다. <편집자주>

 

 

글 ㅣ 황형주 포스텍 수리응용센터장

 

 

AI는 만능 해법일까?

 

 

2016년 세계경제포럼(WEF)에서 처음 등장한 4차 산업혁명은 IT 업계뿐만 아니라 산업 전반에 걸쳐 뜨거운 화두가 됐습니다. 4차 산업혁명과 관련한 여러 기술들이 큰 관심을 받았고, 같은 해 3월 펼쳐진 인공지능 ‘알파고’와 이세돌 9단의 ‘세기의 바둑 대결’에서 알파고가 승리를 거두자 온 세상이 들썩였습니다.

 

 

SF 영화에서 보던 AI 기술이 현실화되고 인간과 AI의 대결에서 AI가 압도적 승리를 거두자 AI에 대한 기대와 함께 우려도 커졌습니다. 이후 금융, 의료 등 실제로 다양한 분야에서 AI가 활용되기 시작했는데요. 과연 AI가 대체할 수 있는 인간의 영역은 어디까지 일까요? AI가 모든 문제를 풀 열쇠가 될 수 있을까요?  

 

 

 

 

사실 답은 의외로 간단합니다. 바로 AI가 가진 한계 때문인데요. 인간은 무한한 가능성을 가진 반면, AI는 훈련받은 범위 안에서만 사고할 수 있습니다. 딥러닝 기반의 AI는 학습한 범위 내에서만 적용 가능하기 때문에 데이터가 부족한 영역에서는 잘못된 판단을 할 가능성이 높습니다. 또 AI가 스스로 데이터의 영역을 확장하며 학습해 나가는 강화학습의 경우도 학습 과정 중에 설비 파손, 판파단 등의 심각한 사고의 위험이 있어 제조업에 AI의 On-line 강화학습을 적용하기에는 아직 어려움이 있습니다.   

 

 

  

 

그렇다면 이 같은 AI의 한계를 극복할 수 있는 방법은 없을까요? 지난 3월 포스코 기술연구원과 포스텍이 공동 수행한 ‘AI 기반 전로 종점 온도 제어 기술 개발 연구’에서 저희 역시 이러한 한계에 부딪혔습니다. AI 모델이 도출한 결과가 제철 조업의 물리ㆍ야금학적 제약사항을 벗어나는 경우가 종종 발생했기 때문입니다.
 

 

오늘날 가장 발전된 AI의 영역으로 꼽히는 이미지 인식 분야에서도 외부 방해요소에 의한 오류는 존재합니다. 올해 초 구글이 AI 이미지 인식 알고리즘의 오작동을 유발하는 패치 실험을 공개했는데요. 이를 통해 복잡한 해킹작업을 거치지 않더라도 붙이는 패치 하나로 이미지 인식 알고리즘을 무력화할 수 있다는 사실을 확인했습니다. 이는 제조업에서의 AI 기술 일반화가 얼마나 위험한 것인지를 방증(傍證)하는 사례이기도 합니다. 

 

 

 

 

AI의 한계, 융합에서 답 찾다

 

 

그렇다면 이 같은 AI의 한계를 극복할 수 있는 방법은 없을까요? 지난 3월 포스코 기술연구원과 포스텍이 공동 수행한 ‘AI 기반 전로 종점 온도 제어 기술 개발 연구’에서 저희 역시 이러한 한계에 부딪혔습니다. AI 모델이 도출한 결과가 제철 조업의 물리ㆍ야금학적 제약사항을 벗어나는 경우가 종종 발생했기 때문입니다.  

 

 

기술연구원과 함께 해결 방안을 고민하던 중 제철 조업의 물리ㆍ야금 모델을 바탕으로 한 최적화 기법과 AI를 결합함으로써 AI 기술이 갖는 데이터의 한계를 극복, 기대 이상의 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다.  

 

 

이처럼 포스코는 기존 제철 조업을 통해 수십 년간 정립해온 물리ㆍ야금 모델과 AI를 결합한 기술 개발을 ‘POSCO Ensemble AITM(이하 포스코 앙상블 AI)’로 정의하고, AI를 제조업에 성공적으로 적용하는 방법을 찾는데 최선의 노력을 다하고 있습니다.   

 

 

 

 

포스코 앙상블 AI는 조업의 물리ㆍ야금 모델과 AI 모델의 앙상블을 위한 방법으로 Voting과 Combining의 두 가지 방법론을 제시하는데요. 포스코 앙상블 AI에 대해서는 2부에서 자세히 설명해 드리겠습니다. 

 

 

인간 지성과의 ‘앙상블’ AI 성공의 토대 될 것  

 

 

지난 2005년, 프리스타일 체스 대회에서 모두의 예상을 뒤엎고 인간과 디지털 컴퓨터가 팀을 이뤄 체스 전용 슈퍼컴퓨터인 히드라(hydra)에 승리한 일이 있었습니다. 인간이 기술을 제대로 활용할 때 종전의 기술을 뛰어넘는 시너지를 발휘할 수 있다는 것을 보여준 좋은 사례였습니다.

 

 

이는 제조업에서도 마찬가지입니다. 오랜 조업 노하우, 물리ㆍ야금학적 원리 등의 철강 도메인 지식을 AI 기술과 융합해 적재적소에 활용한다면 단순 기술을 뛰어넘는 최상의 조업 결과를 만들어 낼 수 있습니다. 따라서 조업 각 분야의 물리ㆍ야금 모델과 조업 노하우의 지속적인 발전을 통해 인간의 지성도 함께 성장할 때 비로소 철강업에 AI 기술을 올바르게 적용할 수 있는 토대가 마련될 것입니다.