[스페셜리포트]中, AI연구서 美 추월…韓, 전방위 대응해야

중국이 세계 인공지능(AI) 연구 분야에서 미국을 앞섰지만 양국 AI 연구 협력은 지속 확대되는 추세로 나타났다. AI 기술 성능은 다양한 영역에서 정점에 도달했으며 하드웨어 고성능·저비용화로 연구 장벽이 완화되는 추세다. AI 윤리 이슈관련 사례는 지속 증가하는 가운데 AI 투자와 AI 직군에 대한 인력 수요도 높은 것으로 조사됐다.

소프트웨어정책연구소는 이 같은 연구 결과를 담은 ‘AI 인덱스 2023’ 분석 보고서를 내놨다. AI 인덱스는 미국 스탠퍼드대 ‘인간중심 인공지능 연구소(HAI)’가 2017년부터 AI 관련 연구개발·기술수준·경제·고용·정책 동향 관련 자료와 데이터를 분석·종합한 연례 보고서다.

◇패턴인식·머신러닝 연구 증가…中, AI R&D 美 추월

세계 AI 분야 출판물은 2021년 약 49만6000건으로 2010년(약 20만건)에 비해 두 배 이상 증가했다. 2021년 게시된 세계 AI 분야 출판물 중 저널 논문은 60%로 가장 큰 비중을 차지했다. 콘퍼런스 논문(17%)과 저장소 논문(13%)이 뒤를 이었다.

연구분야별로는 ‘패턴 인식’과 ‘머신러닝’ 관련 출판물이 최근 급격히 증가했다. 패턴인식 분야는 2021년 약 5만9000건으로 2015년 대비 2배 가량 증가했다. 머신러닝 분야는 2021년 4만3000건으로 2015년에 비해 약 4배 늘었다. 컴퓨터 비전(3만건), 알고리즘(2만2000건), 데이터마이닝(1만9000건), 자연어처리(1만5000건) 등 순(2021년 기준)으로 집계됐다.

대학이 AI 출판물의 75.2%를 담당하며 AI 연구개발(R&D)의 핵심 주체로 파악됐다. AI 출판물 규모가 많은 상위 10개 기관도 모두 대학이다. 이 가운데 MIT를 제외한 9개 기관은 모두 중국 대학이다. 중국과학원이 AI 출판물 수 기준으로 1위를 기록했다.

다만 새로운 모델 개발과 출시는 산업이 학계를 앞선다. 2014년까지 가장 중요한 기계학습 모델은 학계에서 출시됐지만 이후로는 산업계가 더 많은 모델을 생산하며 주도권권을 확보했다.

미국과 중국 간 AI R&D 경쟁에서는 중국이 양적 부문에서 이미 미국을 앞섰다. 인용 수 측면에서도 앞서기 시작한다. 2021년 전체 AI 저널 논문 수에서 중국이 차지하는 비중은 39.78%로 미국(10.03%)을 네 배 가량 앞섰다. 같은 시기 논문 인용에서도 중국과 미국 비중은 각각 29.07%, 15.08%로 중국이 미국을 2배 수준으로 추월했다.

최근 양국 간 정치·경제적 긴장 고조 분위기에도 AI 연구 협력은 지속 확대 추세다. 양국 협력을 통한 AI 출판물은 2010년 이래 꾸준히 증가(약 4배)해 2021년 1만건 가량을 기록했다.

◇AI 기술 성능 정점 도달…韓, 전방위 대응해야

AI 기술 성능 부문은 컴퓨터비전, 언어·음성인식, 하드웨어 등 분야별 기술 벤치마크 결과가 정점에 도달했다.

컴퓨터 비전은 AI가 이미지나 비디오를 이해하고 처리하도록 하는 분야로 이미지 분류, 개체 인식 등 기술을 통해 다양한 분야에 응용된다.

이미지 분류는 이미지 상의 개체를 인식해 분류하는 기술로 최근 10년간 빠르게 발전해 성숙단계에 진입했다. 지난해 이미지넷 벤치마크 결과 가장 우수한 이미지 분류 AI 시스템은 91% 정확도를 기록했다. 10년 전보다 정확도가 27.7% 향상됐다.

안면인식 AI 시스템은 이미지와 비디오에서 개인을 식별하는 기술이다. 최근 대부분 안면인식 시스템은 까다로운 조건에서도 100% 가깝게 인식률을 나타낸다.

이미지 생성은 실제와 구별할 수 없는 이미지를 생성하는 기술이다. 지난 10년간 빠르게 발전해 일반인이 실제 사람 얼굴과 구분하기 힘들 정도가 됐다는 것이 스탠포드대 HAI 분석 결과다.

자연어처리 분야(NLP)는 1950년부터 시작한 가장 오래된 AI 분야 중 하나다. 최근 몇 몇 기술은 인간보다 복잡한 언어작업 수행이 가능한 수준까지 도달했다.

언어이해는 최근 인간 수준 이상의 언어 이해 수준을 보인다. 언어 이해 벤치마크(수퍼GLUE) 결과 2021년 인간 기준(89.8)을 넘어섰고 지난해 최고 모델인 VEGA는 91.3을 기록했다. 독해력도 2020년에는 61% 정도를 보였으나 2022년에는 80.6%로 대폭 향상했다.

자연어 추론은 전제가 주어졌을 때 가설에 대한 참·거짓·중립을 결정하는 AI 기술이다. 지난해 최신 성능이 93.65%로 인간 수준(92.9%)을 추월했다. 음성 인식은 말을 인식하고 텍스트로 변환하는 기술로 1950년대 처음 등장한 후 최근 거의 오류가 없는 수준(오류율 0.14%)에 도달했다.

하드웨어는 컴퓨팅 인프라 성능향상과 전반적인 가격 하락(성능대비)으로 인해 거의 모든 AI 기술 범주에 대해 훈련 시간과 비용이 대폭 감소했다. AI 학습(이미지 분류, 자연어 처리 등) 시간은 2018년 6.2분에서 2022년 0.19분으로 32배 이상 감소했다. AI 연산에 사용되는 GPU 성능도 2003년 이후 약 7000배 증가했다. 높은 수요로 인해 GPU 가격이 매년 상승 중이지만 연산 성능과 비교하면 전반적인 가격은 하락했다고 스탠포드대 HAI는 분석했다.

소프트웨어정책연구소는 “AI R&D 급격한 성장세가 지속되며 중국이 미국을 뛰어넘는 양상이 전개되는 가운데 양국 간 연구 협력도 지속 확대되는 만큼 우리도 협력체계 대응이 필요하다”며 “원천기술 확보를 위해 컴퓨팅 인프라(반도체, 클라우드, 슈퍼컴퓨터 등), 한계 개선을 위한 알고리즘, 양질의 데이터 보강 등 전방위적 대응에 박차를 가해야 한다”고 조언했다.

김지선 기자 river@etnews.com