맞춤형 AI 교육으로 사람 사고력 키우는 기술 나왔다

KAIST, 추론 능력 키우는 뇌 기반 AI 기술 개발
단순 반복 학습보다 효율 40% 높아
스마트교육·인지훈련 등에 적용 가능

이상완 한국과학기술원(KAIST) 뇌인지과학과 교수 연구팀이 개발한 사람의 학습 효율을 높이는 뇌 기반 AI 기술 개념도./KAIST

국내 연구진이 인공지능(AI)을 이용해 사람의 사고력을 키울 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 스마트 교육과 게임 콘텐츠, 인지 훈련 등 사람의 추론 학습과 관련된 모든 분야에 적용될 수 있다.

한국과학기술원(KAIST)은 이상완 뇌인지과학과 교수 연구팀이 인간의 빠른 추론 능력을 유도해 인과관계의 학습 효율을 높이는 뇌 기반 AI 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

사람은 일상에서 다양한 사건을 경험하면서 인과관계를 학습하고, 새로운 사실들을 공부하고 조합하면서 통합적인 지식을 얻는다. 추론과정은 점진적으로 진행되는 베이지안(Bayesian) 모델과 한 번에 빠르게 결론을 도출하는 원샷 추론이 있다.

연구팀이 활용한 건 원샷 추론이다. 앞서 연구팀은 사람의 원샷 추론을 모델링하고 전두엽과 해마가 관여하는 사실을 밝혔다. 사람의 원샷 추론을 특정한 상태로 유도하기 위해 알파고에 사용된 심층 강화학습 기술을 접목했다. 강화학습 알고리즘으로 사람의 원샷 추론을 시뮬레이션해 전두엽과 해마가 가장 효율적으로 학습하는 조건을 찾은 것이다.

연구팀은 126명을 대상으로 인과관계 학습과 추론 실험을 진행했다. 그 결과 AI를 활용해 추론 학습을 했을 때 단순 반복 학습보다 최대 40%까지 효율이 향상됐다. 또 오랜 시간 신중하게 배우거나 몇 가지 단서로 빠르게 결론을 도출하는 개인별 맞춤 학습도 가능했다.

연구팀은 뇌과학을 기반으로 원샷 추론과 같은 인간의 잠재적 능력을 극대화하는 기술은 차세대 AI를 위해 중요하다고 강조했다. 뇌 기반 AI 기술이 사람과 유사한 사고체계를 가져 장기적으로 AI 협업 분야에서 신뢰성과 윤리성을 높이는 데 이바지할 것이라는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 뇌 기반 AI 원천기술을 상용화하기 위해 국내외에 특허를 출원하고, 2019년 KAIST ‘신경과학-AI 융합연구센터’를 설립했다. 구글 딥마인드와 마이크로소프트 연구소, IBM 연구소, 영국 옥스퍼드대 등 다양한 국제공동연구를 수행하고 있다.

이상완 교수는 “이 기술의 잠재력은 AI의 방대한 지식을 인간이 빠르게 흡수할 수 있는 형태로 변환할 수 있다는 데 있다”며 “AI에서 추출되는 다양한 정보를 인간이 빠르게 학습할 수 있게 변환하거나 가상현실 콘텐츠를 인간의 추론과정에 맞게 최적화해 몰입도를 높일 수 있다”고 말했다.

이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터와 과학기술정보통신부, 한국연구재단의 지원을 받았다. 연구 성과는 국제학술지 ‘셀 리포트(Cell Reports)’에 이달 30일 온라인 게재됐다.

참고자료

Cell Reports, DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.113702

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