1. 서론
이 글은 인공지능 (AI, Artificial Intelligence)과 유한 요소법(FEM, Finite Element Methods)이 만나 새로운 가능성을 열어갈 것이라는 전망에 대한 내용을 다룬다. 구체적으로는, AI 기반의 FEM을 통해 어떤 혁신적 변화와 성과를 기대할 수 있는 지에 대한 탐구이다.
먼저 알아둘 점은, AI와 FEM은 각각 다른 분야에서 이미 활발하게 활용되고 있는 기술이라는 것이다. 이 두 기술이 독립적으로 성장해 왔기 때문에, 그들의 결합은 단순한 합이 아니라 ‘시너지’를 발휘할 가능성이 크다. 이러한 복잡성을 이해하기 위해서는 AI와 FEM에 대한 명확하고 일관된 정의가 필요하며, 이를 통해 독자들의 이해도를 높일 수 있다고 본다.
AI에 대한 이해를 돕기 위해, 복잡한 수학적 이론보다는 대중 문화에서의 표현을 참조하는 것도 효과적이다. 예를 들어, SF 영화에서 AI가 어떻게 표현되고 활용 되는지를 살펴보면, AI의 다양한 가능성과 그에 따른 사회적, 윤리적 문제를 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
결국, 이 글의 목적은 AI와 FEM이 결합함으로써 어떤 새로운 차원의 문제 해결 능력을 보일 수 있는지, 그리고 이러한 결합이 가져올 미래의 변화와 기대치는 무엇인지를 탐색하는 것이다. 이를 통해, 기술의 결합이 단순히 두 분야의 덧셈이 아니라, 새로운 가치를 창출할 수 있는 힘을 가지고 있다는 것을 명확히 할 수 있을 것이다.
2. 영화속에서의 AI
우주 SF 명작 영화 중에서 흔히 'HAL' 이라고 불리는 'HAL 9000'은 아서 C. 클라크의 1968년 영화 ‘2001: 스페이스 오디세이 (Space Odyssey)’에 등장하는 가상의 AI이며 “휴리스틱하게 프로그래밍된 알고리즘 컴퓨터 (Heuristically programmed ALgorithmic computer)”의 약자이다. HAL 9000은 목성 탐사 임무를 수행 중인 디스커버리 원 우주선의 시스템을 제어하는 AI이다.
이 AI는 차분하고 감정 없는 목소리로 의사소통하며 빨간색 카메라 눈으로 시각적으로 표현된다. HAL은 음성 인식, 얼굴 인식, 자연어 처리, 감정적 행동 해석, 자동화된 추론, 체스 게임 등이 가능하다. 그러나, 목성으로 향하는 동안 HAL은 이해할 수 없는 언행을 보이기 시작하며, 이로 인해서 결국 목성 탐사 임무는 비극적인 결말을 맞게 된다.
AI에 지나치게 의존했을 때의 결과를 탐구하는 이 이야기의 중심 주제는 HAL의 오작동이다. “2001: 스페이스 오디세이”는 영화사의 획기적인 작품일 뿐만 아니라 우주에서 인류의 위치와 기술과의 관계에 대한 심오한 탐구이기도 하다. HAL은 미디어에서 AI를 묘사하는 데 지속적인 영향을 미쳤으며, 이후 AI의 잠재력과 문제점에 대한 많은 이야기의 무대를 마련하였다.
그림 1 사람과 공생하는 형태의 인공지능 (Photo by Minh Pham on Unsplash)
한편, 최근에 새로운 개념의 AI인 자비스 (J.A.R.V.I.S., Just A Rather Very Intelligent System)가“아이언 맨 (iron man)” 영화를 통해서 소개되었다. 자비스는 아이언맨으로 알려진 억만장자이자 천재 과학자인 토니 스타크가 만들었으며, 주로 토니 스타크의 집, 아이언맨 수트 및 기타 기술을 관리하는 음성 인식 AI 비서이다.
전화 받기, 미리 알림 설정과 같은 기본적인 작업부터 데이터 분석, 아이언맨 복장 진단 실행, 전투 시나리오와 같은 복잡한 작업까지 다양한 기능을 제공한다. “2001: 스페이스 오디세이”의 HAL 9000과 마찬가지로 자비스는 대중 문화에서 AI를 보다 현대적으로 묘사한 작품이다.
HAL이 AI의 위험성에 대한 경고성의 이야기였다면, 자비스는 인간과 AI의 공생적인 관계를 나타낸다 (그림 1 참조). 이 영화는 위협이 아닌 도구이자 동료로서 AI의 잠재적 이점을 보여준다. 자비스는 최근 영화 역사상 가장 잘 알려진 AI중 하나가 되었으며, 미래 인공지능의 역할과 능력에 대한 대중적인 논의에 많은 기여를 했다.
HAL 9000과 자비스는 영화 속에서의 상징적인 AI이므로, FEM 또는 엔지니어링 시뮬레이션과 직접적인 관련이 있는 것은 아니지만, FEM 영역에서 AI의 역할과 잠재력을 이해하는 데 영감이나 은유적 표현이 될 수 있다. 영화속에서 표현된 AI가 구체적으로 현실에서 어떠한 방식으로 적용될 수 있는지 다음과 같이 몇 가지로 나누어 살펴보면 어떠한 방식으로 FEM 영역에서 AI의 구현이 가능한지에 대한 유용한 아이디어를 얻을 수 있을 것으로 기대한다.
그림 2.인공지능 HAL 9000과 자비스의 비교
복잡한 문제 해결하기
HAL은 우주선의 복잡한 시스템을 관리하고 중요한 결정을 자율적으로 내릴 수 있도록 설계되었다. 마찬가지로 FEM에서의 AI는 복잡한 시뮬레이션을 관리하고, 메시 세분화, 경계 조건에 대한 결정을 내리고, 결과를 해석하는 데 사용될 수 있다. 한편, 자비스는 아이언맨 수트의 설계 및 진단을 비롯한 다양한 작업에서 토니 스타크를 지원한다. 이는 엔지니어가 FEM에서 구조와 재료를 설계, 최적화 및 해석시 AI가 어떻게 도움을 줄 수 있는 지에 대한 대략적인 그림을 보여준다.
인간과 AI의 협업 관계
HAL과 우주비행사 간의 관계는 특히 AI와 인간의 목표가 다를 때 인간-AI 협업에서 발생될 수 있는 잠재적인 문제를 제기한다. 마찬가지로, FEM에서는 엔지니어가 결과를 신뢰하고 이해할 수 있도록 AI 도구가 투명하고 해석 가능한 상태를 유지하는 것이 중요하다. 여기서, 자비스는 인간-AI 간의 이상적인 파트너십의 예시이다. 토니 스타크는 자비스의 도움을 받지만 최종 의사 결정 권한은 토니 스타크 자신에게 있다. FEM의 맥락에서 AI는 엔지니어에게 통찰력을 제공하고 최적화를 제안하거나 잠재적인 문제를 강조할 수 있지만 최종 결정은 인간 엔지니어가 내려야 한다.
지속적인 학습의 필요성
HAL의 오작동은 AI 시스템의 예기치 못한 결과에 대한 경고의 이야기이다. FEM에서는 AI 모델이 학습하고 진화함에 따라 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 제공할 수 있도록 견제와 균형을 유지해야 한다. 영화에서 토니 스타크의 요구에 맞춰 적응하는 자비스는 AI가 얼마나 적응력이 뛰어난지 보여준다. 마찬가지로 FEM에서의 AI는 새로운 문제, 재료 또는 조건에 직면했을 때 이에 적응할 수 있어야 한다.
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