2. 의미망과 추론
2. 의미망과 추론은 무엇일까요?
여러분에게 ‘나비는 무엇인가요?’라고 하면 어떻게 설명할 수 있을까요? 나비로부터 여러 가지 정보를 떠올릴 수 있을 거예요. 우리가 나비에 대해 알고 있는 사실은 나비는 곤충의 한 종류라는 것입니다. 또 나비는 더듬이를 가졌습니다. 그리고 나비는 날 수 있습니다. 그럼 지금부터 나비에 대한 지식 몇 가지를 표로 정리해볼까요?
나비 | |
속한 것 | 곤충 |
가지고 있는 것 | 더듬이 |
할 수 있는 것 | 날기 |
이처럼 표로 정리하면 특징과 구성요소들을 수정하기도 편하고 표현할 때도 기계가 이해할 수 있을 정도로 명확하게 할 수 있습니다. 이처럼 특정 객체 또는 개념에 대한 전형적인 지식을 표로 나타내는 것을 ‘프레임(Frame)’이라고 합니다. 컴퓨터에서 규칙을 사용하면 조건-결론의 형태로 이용할 수 있습니다. 예를 들어 컴퓨터에 [나비 – 가지고 있는 것]을 입력하면 [더듬이]가 출력됩니다.
우리가 남긴 메시지, 촬영한 사진, 결제한 내용은 모두 자료, 즉 데이터(data)가 될 수 있습니다. 데이터는 조사와 연구의 바탕이 되는 재료로서 숫자나 문자 뿐만 아니라 그림, 영상, 소리 등 다양한 형태로 존재합니다.
이러한 자료를 어떻게 정리하고 분석하느냐에 따라 우리는 다양한 정보(information)를 얻을 수 있습니다. 그리고 이렇게 얻은 정보는 사용자의 목적에 따라 다양한 분야에서 유용하게 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 나이와 병원 지출 비용을 분석하여 20대보다 50대의 병원비가 더 많이 든다는 사실을 알아낼 수 있겠지요. 이 정보를 보험 회사에서 활용한다면 20대보다 50대에게 보험료를 더 많이 납부하도록 해야겠다는 결론에 도달할 수도 있을 것입니다. 다양한 자료와 정보가 넘쳐 흐르는 4차 산업혁명의 흐름 속에서 어떤 자료를 수집하고 분석할지, 그리고 그 결과를 어떻게 활용할지는 매우 중요한 논의가 될 수 있습니다.
표로 정리하는 것 외에 다른 표현방법에는 어떤 것이 있을까요? 앞에서처럼 나비를 예로 들어 이야기해보겠습니다. 나비로부터 곤충, 더듬이, 날기 등을 떠올리는 과정을 그림으로 표현해 볼까요?
나비로부터 속성들을 떠올리고 또다시 속성으로부터 여러 가지를 떠올리며 그릴 수 있겠죠? 여기서 나비, 더듬이, 날기, 곤충처럼 사물이나 개념, 사건들을 표현한 것을 ‘노드(node)’라고 합니다. 또한 노드 간의 관계를 나타내는 화살표를 ‘아크(arc)’라고 합니다. 아크는 ‘가지다’, ‘하다’, ‘무엇이다’로 분류할 수 있습니다. 이렇게 나비를 노드와 아크로 그려낸 것을 ‘의미망’이라고 합니다.
‘노드’는 네모 칸으로 표현한 ‘나비’, ‘곤충’, ‘날기’, ‘더듬이’입니다. ‘아크’는 화살표입니다. 나비와 곤충을 잇는 화살표는 ‘is-a’를 의미하며 어떤 부류를 나타내는지를 나타냅니다. 나비와 날기를 잇는 화살표는 ‘do’를 의미하며 할 수 있는 것을 나타냅니다. 나비와 더듬이를 잇는 화살표는 ‘has-a’를 의미하며 무엇을 가졌는지를 나타냅니다. 화살표의 방향으로 노드 간의 관계를 나타내고 있습니다. 이처럼 의미망은 지식 사이의 관계나 순서를 나타낼 수 있습니다.
처음 본 의미망보다 복잡해 보이지만 지식을 표현하는 방법은 같습니다. 노드들은 무엇이 있나요? 동물, 포유류, 토끼, 동그란 꼬리, 깡충 뛰기, 감각 기관, 호흡, 이동 등이 있습니다. 지식 사이의 관계나 순서를 의미망에서 어떤 아크를 이용해 표현했는지 표로 정리해봅시다.
아크 | 표현한 지식 |
is-a | 포유류는 동물이다. 토끼는 포유류이다. 호랑이는 포유류이다. |
has-a | 동물은 감각 기관을 가졌다. 토끼는 동그란 꼬리를 가졌다. 호랑이는 줄무늬를 가졌다. |
do | 동물은 호흡할 수 있다. 동물은 이동할 수 있다. 포유류는 젖먹이를 할 수 있다. 토끼는 깡총 뛸 수 있다. 호랑이는 으르렁거릴 수 있다. |
위 의미망을 바탕으로 다음 질문에 답해볼까요?
- 포유류 중 동그란 꼬리를 가지고 있는 것은 무엇인가요?
‘동그란 꼬리’라는 노드는 ‘토끼’로부터 나와 있습니다. 그러므로 답은 토끼라는 것을 알 수 있습니다.
- 줄무늬를 가지고 으르렁거리는 동물은 젖을 먹는가?
‘줄무늬’와 ‘으르렁거리기’ 노드는 ‘호랑이’로부터 나와 있습니다. 그리고 ‘호랑이’는 ‘포유류’ 노드에 속해있기 때문에 ‘포유류’가 가지고 있는 노드 또한 가지게 됩니다. 그러므로 ‘포유류’가 가진 속성인 ‘젖먹이’도 가지게 되므로 답은 ‘참’입니다.
이처럼 노드를 바탕으로 다른 노드나 관계를 추측해 나가는 과정을 ‘추론’이라고 합니다.
Think Good AI
인공지능이 빅데이터를 공부하면서 생길 수 있는 여러 문제점들이 있다. 예를 들어 미세한 데이터의 오탈자, 시스템 해킹 등이 그것이다. 이 때 실생활에서 생길 수 있는 위험에는 어떤 것이 있을까?
퀴즈
1. 명제① 코알라는 동물이다. 명제② 동물은 이동할 수 있다. 위의 명제에서 도출할 수 있는 명제는 ‘코알라는 이동할 수 있다.’이다.
2. 위의 의미망에서 노드는 코알라만 있다.
코알라뿐 아니라 커다란 코, 유칼립투스 먹기, 동물 모두 노드이다.