[교사를 위한 인공지능 수학] 3. 인공지능의 역사 (1)

교육과정에서 가장 먼저 나오는 성취 기준은 다음과 같다.

 

[12인수01-01]인공지능의 발전에 기여한 역사적 사례에서 수학이 어떻게 활용되었는지를 이해한다.

 

인공지능의 역사는 컴퓨터의 역사와 함께 하지만, 우리 삶에 유의미하게 다가오게 된 것은 2010년대 이후다. 역사를 나누는 것은 학자마다, 교과서마다 조금씩 다르고, 미래엔 교과서에서는 다음과 같이 분류하고 있다.

 

1. 인공지능의 태동기 : 1950년대

2. 인공지능의 황금기와 1차 암흑기 : 1960년대~1970년대

3. 인공지능의 부활기와 2차 암흑기 : 1980년대

4. 인공지능의 부흥기 1990년대

참고할 만한 사이트

1. 삼성 SDS 홈페이지에 잘 정리가 되어있으니 참고하면 된다. 2. 위키피디아에는 보다 전문적인 내용이 많으니까 깊이 알고 싶을 때 읽어보면 좋다. 3. 브런치에 야사와 만화로 배우는 인공지능라는 시리즈가 있다. 구체적인 사건마다 어떤 이야기가 있는지 재밌고 편하게 공부할 수 있다.

 

수업 팁

수업시간에 인공지능의 역사를 교사가 모두 알려줄 필요는 없다. 세계사 시간이 아니기 때문에 구체적인 사건과 인물을 외울 필요는 없다. 2~3명씩 조를 만들어서 A조는 태동기, B조는 황김기와 1차 암흑기, C조, D조, 이렇게 나눠서 시기별 특징을 찾아보고 발표를 간단히 시키는 편이 낫다.

 

구체적인 내용은 위 사이트나 인터넷 검색을 통해서 공부하고 여기서는 수업 시간에 교사가 알아야하는 내용만 서술한다.

1. 인공지능의 태동기 : 1950년대

교과서에는 앨런 튜링의 튜링 테스트, 인공지능이라는 용어가 처음 사용된 다트머스 회의만 간단히 언급한다. 인공지능수학 교과서에서 배우는 내용과 밀접히 이어지는 내용은 없으니까 간단히 조사만 하고 넘어가도 된다.

2. 인공지능의 황금기와 1차 암흑기 : 1960년대~1970년대

이 시기에 나오는 중요한 개념은 진리표(truth table) 와 퍼셉트론(perceptron) 이다.

퍼셉트론은 나중에 다시 나오기 때문에 학생들은 당장 퍼셉트론에 대해서 깊이 이해할 필요는 없을 수 있지만, 교사들은 알고 넘어가야 교과서 전체 흐름을 이해할 수 있다.

진리표는 다음과 같다.

$x_1$	$x_2$	$x_1 \land x_2$, 논리곱, AND	$x_1 \lor x_2$, 논리합, OR	$x_1 \bigoplus x_2$, 배타적 논리합, XOR
0	0	0	0	0
1	0	0	1	1
0	1	0	1	1
1	1	1	1	0

 

진리표를 이용해서 논리식을 만들고 알고리즘을 만드는 것으로 발전했다.

여기에 1958년 프랭크 로젠블랫(Frank Rosenblatt)에 의해 퍼셉트론이 도입되었다. 퍼셉트론은 입력값이 일정한 값 $c$를 넘으면 $1$, 넘지 못하면 $0$으로 출력한다. 아래 표에서 논리곱 $x_1 \land x_2$은 $z=x_1+x_2 - \dfrac{3}{2}$의 값이 $c=0$ 보다 크면 $1$, $c=0$ 보다 작으면 $0$을 출력하면 된다.
하지만 배타적 논리합은 하나의 직선으로 $0$과 $1$을 구분할 수 없고 최소 2개의 직선이 필요하다. 이것을 해결하기 위해서는 퍼셉트론을

$x_1 \land x_2$	$x_1 \lor x_2$	$x_1 \bigoplus x_2$
$z= x_1+x_2 - \dfrac{3}{2}$	$z= x_1+x_2 + \dfrac{1}{2}$	$z= x_1+x_2 + \dfrac{3}{2}$, $z= x_1+x_2 + \dfrac{1}{2}$

퍼셉트론으로 인공지능을 구현할 수 있을 거라는 낙관론이 많았지만, 당장 배타적 논리합 조차 해결하지 못했다. 배타적 논리합은 논리곱, 논리합, 부정논리곱(NAND) 세 개를 한번씩 조합하면 만들 수 있다. 학생들에게 배타적 논리합을 만들어보라고 해도 좋다.

하지만 당시에 컴퓨터 능력으로는 이런 논리연산을 처리하기에 부족했고 암흑기에 접어든다. 사실 모든 암흑기의 원인은 자본의 부족과 기술의 부족이다.

참고

이런 논리연산자에 맞는 전기 회로도를 구성할 수 있고, PNP 또는 NPN 타입의 트랜지스터를 조합하면 회로도를 전자기기에서 구현할 수 있다.