본서는 실제로 인공지능의 복잡한 기술들을 나열하는 것보다는 다양한 사례를 통하여 인공지능기술이 어떤 분야에 적용되고 있는가를 살펴보는 데 초점을 두고 있다. 따라서 본서는 인공지능의 기술을 다루는 기술 도서가 아니라 대학생이나 일반인들이 읽기에 적합한 교양 도서이다. 4차 산업혁명의 시대에 인공지능은 이제 특정 전문가들만이 다루는 기술이 아니라 누구나 인공지능기술을 이용하여 다양한 상품이나 서비스를 만들어낼 수 있다.
본서를 읽은 독자들은 인공지능기술의 활용에 대한 이해를 바탕으로 인공지능기술을 활용한 사업화 아이디어를 얻을 수 있다. 더 나아가 인공지능 기반의 비즈니스 모델의 개발에 필요한 통찰력을 얻을 수 있다. 따라서 본서를 읽은 독자들 중에서 인공지능기술의 활용에 대한 통찰력을 얻어 미래에 훌륭한 기업인이나 연구자가 나오기를 기대한다.
우리 인류는 지금까지 살아오면서 끊임없이 환경의 지배를 받으면서도 이를 극복하면서 살아왔다. 초기 인류는 생존을 위해 수렵과 채집 생활을 하게 되었으며, 점차 유목 생활을 하면서 단백질을 쉽게 섭취하게 되면서 두뇌가 급속히 발전하자 지구상의 다른 동물보다 우위에 있게 되었다. 그 이후 농경 생활을 시작하면서 한 곳에서 마을을 이루어 집을 짓고 가축을 사육하기 시작하면서 안정적으로 삶을 영위할 수 있게 되었다. 특히, 철기의 발견은 농기구에 있어 획기적인 변화와 함께 농업 생산성을 급격히 향상시켰다. 이러한 농업혁명은 급속한 인구의 증가와 함께 인류의 지능을 보다 더 높여주었다. 농업기술의 발전은 잉여농산물을 이용한 지배계급의 탄생을 불러왔을 뿐만 아니라 잉여농산물의 교환과 거래를 통한 상업의 발달을 가져왔다. 농업과 상업의 발전은 인류에게 지식과 정보를 축적하고 공유하게 하는데 있어 가장 중요한 역할을 하였다.
17세기 증기기관의 발명과 함께 시작된 산업혁명은 인류에게 있어 매우 큰 삶의 변화를 가져왔다. 증기기관의 발명은 말이나 소와 같은 동물의 힘에 의존하던 동력을 기계의 힘으로 대체할 수 있게 하였다. 이러한 동력체계의 변화는 가내수공업에서 벗어나 대규모 공장을 통한 대량생산체제로의 전환을 가능하게 하였다. 또한 증기기관을 이용한 철도의 발전은 인류의 이동속도를 빠르게 하였을 뿐만 아니라 대량의 물류 이동을 가능하게 하였다. 이러한 산업혁명은 수많은 사람들을 농촌에서 도시로 이주하게 하여 산업노동자 계급을 만들었으며, 도시의 급속한 팽창을 가져오게 하였다. 산업혁명을 통한 산업생산성의 증대와 도시화를 통한 집단적 학습은 인류의 지능을 더 한층 발전시키는 계기가 되었다.
전기(Electricity), 전화(Telephone), 그리고 전신(Electrical Telegraph)의 3대 발명은 오늘날 정보통신기술의 발전을 가져오는 데 있어 가장 중요한 원천이며, 2차 산업혁명을 불러일으켰다. 이로써 인류는 지식과 정보를 쉽게 공유하고 전달 할 수 있는 수단을 가지게 되었다. 물론 지식을 저장하고 전달하는데 있어 종이의 발견과 인쇄술의 발견을 빼놓을 수는 없다. 고대 중국 후한시대의 환관인 채륜이 발명한 종이 제조 기술은 당나라 때 751년 탈라스 전투 이후 이슬람권으로 전해진 이후 10세기 무렵 유럽으로 전해지게 되었다. 그리고 1440년대 독일의 구텐베르크가 금속활자 기술을 개발하면서 인쇄술의 급속한 발전에 힘입어 유럽 전역에 지식의 전파가 급속히 이루어졌다. 물론 동양에서는 3세기경에 목판인쇄술이 보급 되었으며, 우리나라에는 신라시대 때 이미 목판인쇄술이 사용되었다. 또한 금속활자도 독일보다 30년 더 앞서 세계 최초로 금속활자를 만들었다.
인류가 전기의 존재를 알게 된 것은 기원전 550년 경으로 거슬러 올라간다. 고 대 그리스 철학자 탈레스가 호박에 작은 물체가 붙는 현상을 보고 호박을 문지를 때 정전기가 발생한다는 것을 발견하였다. 그러나 인류가 전기가 선을 타고 움직일 수 있다는 것을 알게 된 것은 1729년 영국의 그레이가 도체와 부도체를 발견하면서부터이다. 전기가 인류에게 본격적인 혜택을 주기 시작한 것은 1879년 에디슨이 백열전구를 발명하면서부터 가능했다. 그리고 전기를 상업적으로 생산하기 위한 최초의 발전소는 1882년 에디슨이 뉴욕에 설치한 발전소이다. 우리나라는 1887년 경복궁 건천궁에 전등을 설치하면서 전기가 들어왔으며, 1898년 한성전기 회사가 설립되면서 전기를 보급하기 시작하였다.
전기의 발명과 함께 인류 역사에서 가장 큰 변화를 가져온 것은 바로 전화의 발명이다. 전기파동 신호를 이용한 최초의 전화기는 1849년 쿠바의 아바나에서 이탈리아 사람 안토니오 메우치에 의해 개발되었다. 그러나 현재 사용되는 전화기 모델은 1876년 알렉산더 그레이엄 벨에 의해 처음 고안되었으며, 1878년 매사추세츠 보스턴에 처음으로 전화 교환국이 설립되었다. 우리나라는 1896년 덕수궁에 좌석식 전화기가 최초로 설치되었다.
전신 또는 전보는 전기 신호를 이용하여 송신할 내용을 보내는 통신 방법으로 우편보다 빠르게 보낼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 1837년 새뮤얼 모스가 전신 부호 특허를 얻어 1844년 전신사업을 시작하였다. 우리나라는 1885년 청국에 의해 한성전보총국이 설치되면서 전신사업이 시작되었다. 한편, 1895년 이탈리아의 굴리엘모 마르코니가 독일의 하인리히 루돌프 헤르츠가 발견한 전자기파와 프랑스의 브랑리가 발명한 검파기에 자신이 발견한 안테나와 어스를 결합하여 전파에 의한 무선통신방법을 발명하였으며, 그 이듬해에 영국에서 마르코니 무선전신회사를 설치하여 무선통신사업을 시작하였다.
오늘날 디지털 혁명의 시대를 가져오는 데 있어 가장 중요한 역할을 한 것은 바로 디지털 컴퓨터의 발명이다. 인류가 셈을 빨리하기 위해 약 3000년 전부터 주판을 사용하였다. 산업혁명 이후 상업이 발달하고 사회가 더욱더 복잡해짐에 따라 어떻게 하면 도구의 힘을 빌려 계산을 빨리 할 수 있을 것인가에 대한 고민은 일찍부터 시작되었다. 이에 1642년 프랑스의 수학자이자 철학자인 파스칼이 톱니바퀴를 이용한 수동계산기인 파스칼라인을 고안하였다. 그 이후 1671년 독일의 수학자 라이프니츠가 이를 개량하여 곱셈과 나눗셈도 가능한 계산기를 발명하였다. 또한 라이프니츠는 십진법보다 기계장치에 더 적합한 진법을 연구해서, 17세기 후반에 이진법을 창안했다. 이진법을 이용한 계산 방법은 오늘날 디지털 컴퓨터의 발전을 가져오는 데 있어 가장 중요한 역할을 하였다.
오늘날 컴퓨터와 같이 중앙처리장치와 입출력장치를 갖춘 컴퓨터의 원리를 최초로 고안한 사람은 영국의 수학자 찰스 바비지이다. 그가 1822년에 고안한 차분 기관(Difference Engine)은 다항함수를 계산하기 위한 기계식 디지털 계산기이며, 1837년에 처음으로 발표한 해석기관(Analytical Engine)이 진정한 디지털 컴퓨터의 시초라 할 수 있다. 그러나 해석기관은 경제적, 정치적, 법적 문제로 인해 실제 만들어지지는 않았다. 그 이후 1946년 미국의 펜실베이니아대학의 모클리와 에커트가 제작한 에니악(ENIAC: Electronic Numerical Integrator and Computer)이 실제로 작동되는 최초의 디지털 컴퓨터이다.
1950년대 들어와 IBM을 중심으로 컴퓨터의 상용화가 급속히 진행되면서 컴퓨터를 활용한 다양한 분야의 응용이 이루어지기 시작하였다. IBM 7000 메인프레임은 트랜지스터를 이용한 컴퓨터로 컴퓨팅 파워를 높이는 데 크게 기여하였다. 또 한 1957년 고급 프로그래밍 언어인 FORTRAN의 발표는 컴퓨터 프로그래밍의 생산성을 획기적으로 높이는 계기가 되었다. 1960년 들어오면서 IBM 360이 나오면서 컴퓨팅 파워는 보다 향상되었다. 그리고 벨연구소에서 Unix와 C언어가 개발되면서 컴퓨터의 응용영역을 급속히 넓혀주었다. 특히, 1960년대 들어서면서 컴퓨터 하드웨어의 성능과 메모리의 집적도는 기하급수적으로 증가하였다. 이러한 현상에 고무되어 인텔의 공동창업자 고든 무어는 반도체 회로의 성능이 24개월마다 2배로 증가한다는 무어의 법칙을 1965년 내놓았다.
컴퓨팅 기술의 발전은 인공지능(AI: Artificial Intelligence)의 실현가능성을 가져왔다. 인공지능 개념을 최초로 제안한 사람은 영국의 수학자 앨런 튜링이다. 그는 “계산 기계와 지능(Computing Machinery and Intelligence)”이라는 논문에서 기계가 생각할 수 있는지 테스트하는 방법, 지능적 기계의 개발 가능성, 학습하는 기계 등에 대해 제안하였다. 그가 제안한 튜링머신은 내장식 프로그래밍 개념을 제안한 존 폰 노이만 교수에게 큰 영향을 미쳐 오늘날의 컴퓨터 구조를 완성하는 데 크게 기여하였다.
오늘날의 기계학습이 가능하게 하는 인공지능의 개념을 최초로 제안한 사람은 미국의 신경외과 의사인 워렌 맥컬록과 논리학자 월터 피츠이다. 이들은 전기 스위치처럼 온·오프하는 기초기능의 인공신경을 그물망 형태로 연결하면 사람의 뇌 작동원리를 흉내 낼 수 있다는 이론을 제시하였다. 이들의 연구는 코넬대학교의 프랭크 로센블리트의 연구에 큰 영향을 주었다. 1958년 프랭크 로센블리트가 발표한 퍼셉트론(Perceptron)은 뇌신경을 모사한 인공신경 뉴런의 탄생을 가져왔다. 이로써 1960년대 들어서면서 신경망 기반 인공지능에 대한 연구가 활발히 진행되었으며, 컴퓨터를 이용하여 구현하려는 노력들이 시도되었다. 그러나 1969 년 마빈 민스키와 세이무어 페퍼트가 퍼셉트론의 한계에 대하여 발표하면서 인공지능에 대한 연구비는 급격히 줄어들었다. 그리고 당시의 컴퓨팅 파워로는 인공지능의 구현이 한계에 봉착하였다.
1970년대 들어오면서 컴퓨팅 파워는 컴퓨터 하드웨어의 발전과 더불어 프로그래밍 기술의 발전에 힘입어 급속히 증가하였다. 이와 동시에 컴퓨터 네트워크의 발달이 급속히 진행되었다. 이로써 3차 산업혁명이라는 정보통신혁명이 시작되었다. 1950년대 영국의 크리스토퍼 스트라치가 컴퓨터끼리 네트워크를 구성해 시간을 동기화하는 프로젝트를 구상하여 특허를 신청하였는데 이것이 컴퓨터 네트워크, 더 나아가 인터넷의 근간이 되었다. 그리고 1960년대 초에 폴 바란이 메시지 블록 데이터를 기반으로 분산 네트워크를 제안한 이후 1960년대 말부터 1970년대 초에 다양한 프로토콜을 이용하여 패킷 교환망이 개발되었다. 1969년 미국방부 산하에 ARPA(Advanced Research Projects Agency)가 설치되면서 패킷 방식을 이용한 최초의 패킷 스위칭 네트워크인 ARPANET이 탄생하였다. ARPANET 은 1983년 TCP/IP 패킷 송출 방법으로 전환하면서 오늘날 인터넷의 탄생을 가져 오게 하였다.
많은 사람들이 1970년대를 인공지능의 암흑기라고 규정하고 있다. 그러나 오늘날 인공지능의 기초 원리가 되는 여러 이론들이 이 시기에 정립되었다. 인공지능의 근간이 되는 이론 중의 하나가 퍼지이론(Fuzzy Theory)이다. 1965년 로프티 자데가 퍼지집합이론을 제창한 이래 1970년대 들어와 퍼지 의사결정 및 최적화 연구, 퍼지 측도, 퍼지 제어, 근사 추론 등 무수히 많은 이론적 연구가 이루어졌다. 특히, 1975년 영국 런던대학의 에브라함 람다니 교수가 퍼지전문가시스템(Fuzzy Expert System)을 이용하여 증기기관 제어에 성공하면서 퍼지이론이 인공지능의 중심이론으로 자리잡았다.
1970년대 후반부터 마이크로 컴퓨터와 PC가 일반인들에게 보급되면서 컴퓨팅 환경은 급속도로 변화하기 시작하였다. 이로써 1980년대 들어와 PC가 세상을 뒤바꾸게 되었다. 이러한 소형컴퓨터의 급속한 보급에 힘입어 애플, 마이크로소프트, HP 등이 급속한 성장을 이루었다. 소형컴퓨터의 급속한 확산은 인공지능 분야에 새로운 가능성을 가져왔다. 1970년대 잠잠했던 인공지능 연구가 1980년대 접어들면서 소형컴퓨터를 이용한 전문가시스템 개발이 활발히 진행되었다. 전문가시스템은 특정 문제영역에서 전문가의 지식을 지식베이스화하고 추론을 통해 간단한 질문에 답을 줄 수 있는 시스템이다. 전문가시스템은 의료, 공학, 비즈니스 등 다양한 분야에서 활발히 도입되기 시작하면서 지능형 시스템의 개발을 가속 화시켰다. 특히, 1982년 존 흡필드가 기존의 인공지능의 이론적 한계를 극복할 수 있는 ‘역전파(Back Propagation)’ 방식을 개발하면서 인공신경망에 대해 다시 새로운 가능성을 열었다. 이것은 인간과 같이 인공지능을 효율적인 방식으로 학습시켜서 스스로 연산하는 능력을 효과적으로 기르는 방식이다.
인공지능 기법이 실제로 비즈니스 환경에 적극적으로 접목되고 활용되게 된 것은 1980년대 데이터 마이닝 기법의 발전이 가장 큰 몫을 차지하고 있다. 데이터 마이닝 기법은 통계학 분야에서 발전한 탐색적 자료분석, 다변량 분석, 시계열 분석, 일반선형모형 등의 방법론과 데이터베이스 분야에서 발전한 OLAP(On-Line Analytic Processing), 인공지능 분야에서 발전한 SOM(Self-Organizing Map), 신경망, 전문가시스템 등의 기술적인 방법론이 융합적으로 사용되어 현실문제를 해결하는 데 활용되어지면서 급속히 발전하였다.
1990년대 들어서면서 인터넷이 전 세계적으로 급속히 확산되면서 인터넷 혁명이 시작되었다. 인터넷의 확산에 가장 크게 기여한 것은 월드와이드웹(World Wide Web)이다. 1989년 유럽입자물리연구소(CERN)의 컴퓨터과학자 팀 버너스-리가 고안한 문서공유 방식인 웹은 일리노이대학교 학생인 마크 안데르센이 모자익(Mosaic)이라는 웹브라우저와 넷스케이프사가 내비게이터를 개발하면서 본격적으로 이용되기 시작하였다. 월드와이드웹은 인터넷을 통한 정보의 공유와 확산을 급속도로 이루게 하였을 뿐만 아니라 인터넷 쇼핑몰과 같은 새로운 전자상거래의 발전을 가져오게 하였다.
2000년 뉴밀레니엄의 시대로 접어들면서 고성능 컴퓨터의 대중적 보급과 웹 기술의 급속한 발전은 검색엔진의 발전을 가져오게 하였으며, 인터넷을 이용한 전자 상거래 시장의 급속한 성장을 가져왔다. 이와 동시에 인공지능 분야에서도 급속한 기술의 발전이 이루어지고 있었다. 특히, 고프리 힌튼 교수가 개발한 Deep Belief Network 기반의 딥러닝 기술이 실용화되면서 인공지능에 대한 인식도가 급속히 증가하였다. 특히, 2014년 구글이 영국의 DeepMind Technology사를 4억달러에 인수하고, 2016년 알파고를 출시하여 이세돌이라는 세계적인 바둑기사를 이기면 서 인공지능에 대한 대중적 관심도는 최고조에 달하였다. 동시에 2016년 세계경제포럼인 다보스포럼에서 클라우드 슈밥 의장이 4차 산업혁명을 선언하면서 인공 지능은 산업계의 가장 큰 화두가 되었다.
인공지능기술은 빅데이터 분석기술 이외에도 블록체인기술, 가상현실기술인 VR/AR 기술 등과 결합되면서 그 산업적 응용영역을 급속도로 확산시키고 있다. 특히, 인공지능과 가상현실기술의 만남은 디지털 트원, 메타버스기술의 발전을 가져와 스마트 팩토리, 스마트 시티, 스마트 관광 등의 급속한 발전을 가져왔다. 또한 인공지능과 빅데이터 분석기술, 그리고 블록체인기술의 결합은 스마트 유통, 스마트 금융, 스마트 헬스케어, 스마트 농업 등의 발전 속도를 가속화시키고 있다. 이로써 인공지능으로 구현되는 세상은 미래 인류의 생활을 획기적으로 바꿀 것이다.
실제로 오늘날 인공지능기술이 접목되지 않는 부분은 거의 없다. 인공지능기술 이 실제로 우리 실생활에 가장 먼저 온 것을 인식한 것은 1990년 선보인 인공지능 퍼지세탁기이다. 우리나라에서 퍼지세탁기는 1990년 9월 대우전자에서 제일 먼저 개발을 발표하였으나 시판은 금성사(현, LG전자)가 먼저 시장에 출시하였다. 곧 이어 11월 중순 삼성전자가 잇따라 출시하면서 국내 가전 3사들은 퍼지세탁기 시장을 뜨겁게 달구었다. 그 이후 전 세계 가전사들은 인공지능 냉장고, 인공지능 TV, 인공지능 청소기 등을 출시하면서 가전제품의 지능화를 통해 시장을 선점하려고 하였다. 이렇듯 인공지능기술은 우리가 알게 모르게 이미 우리의 삶 속에 깊이 들어와 있다. 이러한 추세는 미래에도 계속되어 인공지능이나 스마트라는 말이 굳이 사용되지 않더라도 모든 생활용품이나 인류의 생활중심에 인공지능이 자연스럽게 자리잡을 것이다.
본 저서에서는 정보통신기술과 인공지능기술이 만든 디지털 혁명, 데이터 혁명, 지능 혁명의 역사와 다양한 양상들에 대하여 먼저 살펴본다. 그리고 이러한 3대 혁명이 가져온 다양한 형태의 기술이 구현되어 산업적 응용을 통해 우리 실생활에 가까이 와 있는 스마트 세상에 대하여 체계적으로 살펴본다. 본서에서는 인공지능으로 구현되는 스마트 세상 중에서 스마트 금융, 스마트 유통과 물류, 스마트 관광에 대하여 먼저 살펴본다. 다음으로 스마트 시티, 스마트 농수산업, 그리고 스마트 헬스케어 분야에 대하여 차례대로 살펴본다.
본서를 집필한 저자들은 한국정보시스템학회에서 각기 다양한 영역에서 인공지능기술의 활용에 대한 연구를 주로 해온 분들이다. 특히, 경영정보학, 정보시스템, 전자상거래와 e-Business, 의사결정과학 등 분야에서 인공지능의 활용을 중점적으로 연구해 왔다. 본서에서는 인공지능기술이 구현되어 활용될 수 있는 분야를 몇 개의 그룹으로 나누어 여러 명의 교수들이 집필하였다. 그러므로 내용의 구성이나 문장의 서술방식에 있어 각 장마다 다소 다를 수 있다. 그렇지만 전체적으로 내용 구성의 통일성을 기하기 위하여 인공지능 활용에 대한 기초 개념과 그 속 에 적용된 다양한 인공지능기술들을 중점적으로 살펴본다. 그리고 실제로 우리 생활 속에서 적용된 다양한 사례들을 찾아봄으로써 독자들에게 인공지능기술 응용에 대한 이해도를 높이고자 한다.
본서는 실제로 인공지능의 복잡한 기술들을 나열하는 것보다는 다양한 사례를 통하여 인공지능기술이 어떤 분야에 적용되고 있는가를 살펴보는데 초점을 두고 있다. 따라서 본서는 인공지능의 기술을 다루는 기술 도서가 아니라 대학생이나 일반인들이 읽기에 적합한 교양 도서이다. 4차 산업혁명의 시대에 인공지능은 이제 특정 전문가들만이 다루는 기술이 아니라 누구나 인공지능기술을 이용하여 다양한 상품이나 서비스를 만들어낼 수 있다. 본서를 읽은 독자들은 인공지능기술의 활용에 대한 이해를 바탕으로 인공지능기술을 활용한 사업화 아이디어를 얻을 수 있다. 더 나아가 인공지능 기반의 비즈니스 모델의 개발에 필요한 통찰력을 얻을 수 있다. 따라서 본서를 읽은 독자들 중에서 인공지능기술의 활용에 대한 통찰력을 얻어 미래에 훌륭한 기업인이나 연구자가 나오기를 저자들은 간절히 바란다.
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