[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 이상완 교수(신경과학-인공지능 융합연구센터 소장)가 뇌 기반 인공지능 연구성과를 인정받아 2021년 IBM 학술상(IBM 교수상) 수상자로 선정됐다고 17일 밝혔다.

IBM 학술상은 미국 IBM과 전 세계 유수 대학과의 연구 협력 활성화를 위해 제정된 상이다.

IBM 학술상의 선정과정을 보면 IBM 연구소장 등 조직 내 핵심 연구자들의 내부 지명을 받아 후보자 군이 선정되고 이후 연구 제안서의 임팩트, 연구의 창의성 및 연구업적 등을 종합적으로 평가해 최종 수상자가 결정된다.

올해 수상자인 이상완 교수는 지난 2019년에 사이언스 로보틱스(Science Robotics)와 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 교신저자로 논문을 게재하는 등 관련 연구성과와 함께 계산신경과학과 인공지능을 융합하는 새로운 연구 분야를 개척한 공로를 인정받았다.

특히 이 교수팀은 이 논문에서 현재 강화학습 등의 개별 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 두뇌가 이미 해결하고 있다는 사실에 기반한 ‘전두엽 메타 제어’ 이론을 제안했다.

이 이론의 배경을 보면 인간의 강화학습은 ‘전두엽 메타 제어’를 통해 다양한 학습 시스템을 경쟁적·협력적으로 운용해 제한된 경험과 두뇌 자원 아래 외부 환경에 따라 학습 및 의사 결정과정의 최적 균형점을 찾아간다고 것에 주안점을 두고 있다.

이 ‘전두엽 메타 제어’의 특성은 첫째, 인간은 다양한 학습 전략 시스템을 사용한다는 것이며 둘째, 인간은 다양한 추론 시스템을 사용한다는 것이다.

이러한 특성을 통해 셋째, 다양한 학습 전략 및 추론 시스템은 ‘전두엽 메타 제어’에 의해서 성능-효율-속도 문제를 해결하도록 제어되고 넷째, ‘메타 인지’ 과정이라 일컫는 자신의 학습 및 의사 결정에 대한 신뢰도를 평가할 수 있는 능력을 지닐 수 있다.

따라서 ‘전두엽 메타 제어’ 기반 뇌 기반 강화학습 이론은 로보틱스 시스템과 같은 복잡한 공학문제에서 발견되는 근본적인 난제들인 성능-효율-속도 균형 문제, 다수 개체 간 협력-경쟁 선택 문제, 임의의 환경에서 목표 수행을 위한 탐색-수행 시점 결정과 같은 문제들을 해결하는 것에 단초를 제공할 것으로 제안했다.

이러한 이론적 배경을 가지고 지난 2019년 ‘신경과학-인공지능 융합연구센터’을 설립했다.

이 센터는 뇌 모사 인공지능을 연구할 목적으로 발달인지이론, 계산신경과학, 뇌 기반 인공지능 등을 융합하는 새로운 접근을 시도하고 있다.

특히 발달인지, 뇌 과학 등과 관련해 실증 연구를 진행하고 뇌 기반 인공지능 기술을 이용해 인공지능에 이식함으로써 인간 고위 수준의 기능을 갖춘 차세대 기계학습 기술을 연구하고 개발하고 있다.

또 연구적 국제 네트워크는 뇌 기반 인공지능 관련 연구개발 기관인 미국 매사추세츠 공과대학교 연구팀(MIT CBMM), 구글 연구팀(Google DeepMind), 아이비엠 연구팀(IBM AI research) 등과 공동연구를 추진해 오고 있다.

한편 이상완 교수는 올해 수상에 앞서 지난 2016년에는 구글(Google) 교수 연구상 수상자로 선정됐다.

구글 교수 연구상은 IBM 학술상과 유사한 취지로 구글과 전 세계 대학의 선도 연구자들과의 연구 협력 활성화를 위해 제정된 상으로 계산신경과학 분야에서는 현재까지 이상완 교수가 유일한 한국인 수상자다.

이번 IBM 학술상 수상과 관련해 이상완 교수는 “기계학습 이론을 이용해 뇌의 복잡한 정보처리 과정을 해석하고 뇌의 고위수준 정보처리 과정을 인공지능 모델로 이식하는 연구는 이제 막 걸음마를 떼는 단계”라며 “그동안 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 개발해 온 뇌-인공지능 공진화 엔진 기술과 과학기술정보통신부 재원 정보통신기획평가원 지원을 받아 개발한 전두엽 메타 강화학습 모델링 기술을 활용해 앞으로 IBM 연구원들과 공동연구를 진행할 계획이다”라고 말했다.

이어 “2019년 설립한 KAIST 신경과학-인공지능 융합연구센터에서는 이러한 뇌 기반 인공지능 기술의 파급력을 높이기 위해서 IBM 인공지능 연구소뿐만 아니라 딥마인드(DeepMind), 메사추세츠 공과대학(MIT), 옥스퍼드(Oxford) 대학 등 해외 유수 연구기관들과 국제 공동연구 협약을 맺고 활발한 인적 교류 및 국제 공동연구를 하고 있다”고 덧붙였다.

앞으로 이상완 교수 연구진은 이번 학술상을 바탕으로 IBM과 공동연구를 통해 “신경과학 기반 메타인지 강화학습 연구” 등을 발전시키고 인공지능에 적용하는 연구를 수행할 예정이다.