인공지능 정복을 위한 필수템, 수학과 코딩
이상구 성균관대학교 수학과 교수
상품 추천, 음성 인식, 번역, 질병 진단 등 인공지능은 우리 삶에 아주 가까이 다가와 있습니다. 그런데 인공지능을 이해하고 활용하려면 수학과 코딩이 필수라는 사실, 알고 있나요? 2020년 5월부터 이상구 성균관대학교 수학과 교수님이 인공지능, 수학으로 타파를 연재하며 인공지능을 쉽고 재밌게 가르쳐줄 예정입니다.
먼저 교수님께 궁금한 점을 물어봤습니다!
Q. 인공지능을 왜 배워야 하나요?
사람의 말을 알아듣고 지시를 따르는 ‘시리’, 고객의 취향을 예측하는 ‘넷플릭스’와 ‘아마존’의 추천 시스템, 환자의 병을 전문가보다 빠르고 정확하게 진단하는 ‘왓슨’ 등의 인공지능은 이미 우리 삶에 깊숙이 파고 들어와 있어요, 공장과 도로에서는 인공지능 로봇이 사람을 대신해 일하죠. 앞으로 인공지능에 더욱 의존하면 사람들이 일자리를 잃을 수도 있다고 예측하는 전문가도 있어요. 어쩌면 인공지능은 우리의 삶의 질을 높이는 동시에 위협이 되는 기술이에요.
인공지능을 적절하게 활용하고 인공지능이 가져오는 변화에 대처하려면 무작정 두려워하기보다 인공지능이 무엇인지 그리고 어떻게 작동하는지 그 기본 원리를 이해해야 합니다. 대부분의 선진국이 4차 산업혁명의 핵심 기술로 인공지능을 꼽았고, 우리나라는 2019년 12월 ‘인공지능 국가 전략’을 발표하며 인공지능 개발을 위한 계획을 세웠어요. 하지만 이미 초등학생용 인공지능 교과서까지 완성한 일본과 중국에 비하면 많이 뒤처져 있죠. 세계적인 추세에 발맞추려면 우리나라도 초등학생 때부터 인공지능을 활용하는 능력을 길러야 합니다.
Q. 인공지능과 수학은 어떤 관련이 있나요?
인공지능은 지능이 있는 사람의 행동을 대신하는 컴퓨터를 개발하는 연구의 세부 분야예요. 인공지능을 구현하는 기술인 딥러닝과 같은 기계학습은 응용수학 분야라고 할 만큼 수학이 매우 광범위하게 쓰입니다. 데이터는 전부 행렬로 표현되고, 알파고가 기보를 학습하듯 인공지능이 데이터를 학습하고 예측할 때는 선형대수학, 다변수 함수, 편미분방정식, 통계, 최적화 이론처럼 대학에서 배우는 수학 개념과 이론이 쓰이죠. 따라서 수학 개념을 먼저 익히고 이를 프로그래밍할 수 있는 코딩 명령어를 배워야 비로소 인공지능을 이해하고 활용할 수 있어요. 그렇다고 겁먹을 필요 없어요. 인공지능의 구조는 생각보다 단순하며, 우리가 이해할 수 있는 수학 이론과 절차에 따라 만들어졌으니까요.
행렬 수 또는 문자를 대괄호 안에 직사각형 형태로 배열한 것.
Q. 앞으로 진행할 ‘인공지능, 수학으로 타파’를 어떻게 활용하면 좋을까요?
5월부터 매달 1일에 폴리매스 홈페이지에 글을 1개씩 올려 인공지능에 얽힌 일화와 관련 수학자 이야기, 그리고 인공지능에 필요한 수학 개념과 코딩 명령어를 소개할 예정입니다. 글을 읽고 수학 개념이 구체적으로 어떤 부분에 쓰이는지 이해한 뒤 수학 개념과 관련 코딩 명령어를 익혀보세요.
글 마지막에 있는 실전 문제를 친구들과 댓글로 상의하며 해결하고, 코딩 명령어로 풀 수 있는 문제를 소개하는 것도 좋습니다. 한 단계씩 차근차근 익혀 인공지능과 수학을 모두 잡으세요!
----------------------
※ 알고 쓰자, SageMath ※
[1] SageMath가 무엇인가요?
인공지능, 수학으로 타파에서는 SageMath라는 코딩 언어를 사용할 거예요. 이전에 연재했던 '코딩 수학'에 참여했던 사람이라면 익숙할텐데요, 연재에 앞서 SageMath에 간략히 소개합니다.
SageMath는 미국의 수학자이자 현재 SageMath의 대표인 윌리엄 스테인이 2005년 개발한 수학 전용 소프트웨어예요. SageMath 같은 수학 전용 소프트웨어는 많은 계산을 한꺼번에 하거나 함수를 입력하면 그래프를 그려주는 등 수학 연구에 필요한 기능을 두루 갖춰 현대 수학 연구에 꼭 필요한 도구입니다.
SageMath가 만들어지기 전 파이썬의 수학 패키지, 메이플, 매트랩 등 다양한 수학 전용 소프트웨어가 출시됐는데, 각자 장·단점이 있었어요. 스테인은 이 소프트웨어들의 장점만 뽑아 파이썬 기반의 SageMath를 개발했습니다. 활용도가 높아 구글, 마이크로소프트 등의 기업과 여러 대학교가 개발 기금을 후원해 지속적으로 업데이트하고 있죠. 일부 수학 소프트웨어는 가격이 무척 비싼 반면 SageMath는 전세계 누구나 무료로 자유롭게 쓸 수 있어요.
SageMath를 개발한 윌리엄 스테인.
[2] SageMath 사용법
예) 함수의 그래프 그리기
① 코딩창 오른쪽 아래 Language에서 원하는 코딩 언어를 고른다.
(폴리매스에서는 주로 Sage, Python, R을 쓸 예정)
② 코딩창에 코딩 명령어를 입력한다. 한 줄에 하나의 코딩 명령어만 입력한다.
③ [Evaluate] 버튼을 눌러 출력값을 확인한다.
-끝-
