대학 수준의 수학 문제를 몇 초 만에 '풀어내고, 설명하고, 스스로 문제도 만들 수 있는' AI를 개발!

대학 수준의 수학 문제를 몇 초 만에 '풀고, 설명하고, 작성하는' AI가 개발!

또 인간의 능력을 뛰어넘는 AI가 개발되었습니다.

미국의 MIT(매사추세츠공대)에서 행해진 연구에 의하면, 대학 레벨의 수학 문제를 풀고, 설명하고,새로 만들어내는 3가지가 실행 가능한 AI를 개발했다고 합니다.

그동안 개발된 AI는 일부를 제외하고는 인간용으로 쓰인 수학 문제의 물음에서 직접 답을 도출하려다 실패해 왔습니다.

그러나 새로 개발된 AI는 인간용으로 쓰여진 수학 문제의 물음을 컴퓨터용 올바른 프로그램 코드로 자동 변환 합성하는 훈련이 이루어지고 있어서 불과 몇 초 만에 기존 AI의 10배인 81%의 정확도로 올바른 답변을 할 수 있게 되었습니다.

만약 이 정확도가 100% 가까이 되면 수학 올림픽 등의 우승자를 AI가 따는 것이 가능해질 것입니다.

본 연구내용의 자세한 것은 2022년 8월 2일에 'PNAS'에 공개되었습니다.

요약

• 대학 수준의 수학 문제를 '풀고' '설명하고' '작성하는' AI가 개발!
• AI가 만든 문제는 인간이 만든 문제와 구별할 수 없을 정도로 비슷했다

대학 수준의 수학 문제를 '풀고'
'설명하고' '작성하는' AI가 개발!

Credit:Iddo Drori et at . A neural network solves, explains, and generates university math problems by program synthesis and few-shot learning at human level (2022) . PNAS

인공지능 기술의 발전으로 AI는 인간 일의 대부분을 대체할 수 있게 되었습니다.

수학 분야에서도 AI의 진전은 눈부시고, MAWPS나 Math23k 등의 AI는 초등학교 수준의 산수 문제에서는 81%에 이르는 정밀도로 푸는 것이 가능하게 되었습니다.

하지만 가장 좋은 모델이라고 하더라도 초등학생부터 고등학생 수준의 문제에만 대답할 수 있고 항상 올바른 답을 얻을 수 있는 것은 아닙니다.

문제에서만 올바른 답을 도출하기 위해 만들어진 AI로서는 고등학교 수준의 수학에서도 8%가 넘는 정확도를 달성하지는 못했습니다.

이전의 연구에서는 그래프 뉴럴 넷을 이용해 대학 레벨의 문제를 높은 정밀도로 회답하는 것에 성공하고 있지만, 문제 해결까지 1주일의 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 회답되는 것은 답만을 도출하는 수치만으로 되어져 식 전개 등 '풀이 방법'을 인간에게 제시할 수도 없었습니다.

그래서 이번 MIT 연구자들은 인간용 문제의 물음과 이를 AI용 프로그램 코드로 변환한 두 종류의 교재를 이용해 AI를 훈련하기로 했습니다.

인간용 문제에서 올바른 AI용 프로그램 코드를 작성하는 것은 매우 어려운 작업입니다.

하지만 이번에 새로 개발된 AI에서는 인간용 문제와 AI용 프로그램 코드의 관계가 학습되어져 있기 때문에 전혀 모르는 문제라도 바로 AI용 프로그램 코드로 다시 쓰는 것이 가능해 졌습니다.

AI용 프로그램 코드가 올바르게 생성되면 코드를 실행하여 문제를 푸는 것이 가능해집니다.

다만 인간용 문제를 AI용 프로그램 코드로 단순히 바꿔 쓰는 것만으로는 잘 안 되는 경우도 있었습니다.

AI는 인간에게 상식이 되는 몇 가지 전제 지식이 빠져 있기 때문입니다.

가령 포커나 블랙잭 등 트럼프를 이용한 문제를 풀어달라고 할 경우 AI에게는 트럼프의 구성이나 총 매수까지를 알려줘야 합니다.

따라서 일련의 흐름에는 이들 AI가 결여된 상식을 덧붙여 문제문 정보를 보강하는 절차도 더해지고 있습니다.

준비가 되자 연구자들은 신규 문제를 AI에게 제시했습니다.

제시되는 수학 문제는 MIT 수학 코스에서 사용되는 것과 수학적 사고 능력을 알아보기 위해 사용되는 MATH 데이터 셋입니다.

그 결과는 위의 그림과 같이 AI는 문제의 답을 그림이나 그래프 등을 이용한 다양한 형식으로 출력하는데 성공합니다.

출력에 걸린 시간은 불과 몇 초이며, 푸는 방법 등의 상세한 정보도 얻을 수 있었습니다.

이 연구는 실제 대학의 학부에서 이용되고 있는 수학의 문제를 푼 최초의 것으로 회답의 정밀도를 이전에는 8%에서 80% 이상으로 끌어올리는 것에 성공하고 있습니다.

하지만 이번에 개발된 AI의 능력은 단순히 문제를 푸는 것뿐만이 아니었습니다.

AI가 만든 문제는 인간이 만든 문제와
구별할 수 없을 정도로 비슷했다

AI가 만든 문제는 인간이 만든 문제와 구별할 수 없을 정도로 비슷했다

이번 연구에서 개발된 AI에는 문제를 푸는 기능과 더불어 새로운 문제를 생성하는 기능도 더해져 있었습니다.

연구에서는 인간에 의해서 만들어진 5개의 문제와 AI에 의해서 만들어진 5개의 문제가 준비되어져 피험자가 된 학생들에게 어느 것이 인간이 만든 문제인가(혹은 AI가 만든 문제인가)를 맞추게 했습니다.

그 결과 학생들은 인간이 만든 문제와 AI가 만든 문제를 구분하지 못하는 것으로 밝혀졌습니다.

이 결과는 AI는 인간이 만드는 것과 손색이 없을 정도의 고품질의 문제를 만들 수 있음을 보여줍니다.

연구자들은 문제를 풀고, 설명하고, 새로 생성하기까지 하는 세 가지 기능을 갖춘 AI는 학생들의 공부를 도울 수 있을 뿐만 아니라 교수들이 시험 문제를 만드는데 유용한 보조 도구로서 사용될 수 있다고 말합니다.

이 연구에서는 AI가 이 세 가지 사이클을 불과 몇 초 만에 반복할 수 있다는 것도 밝히고있습니다.

정밀도를 높일 수 있다면 수학의 미해결 문제를 푸는 데 유용한 도구가 될 수 있다는 것입니다.

유사한 연구를 프리프린트로 발표한 케임브리지대의 지안 씨는 (AI에 의한) 성공률이 더 높아지면 AI가 인간 수학자와 경쟁할 수 있게 될거라고 말했습니다.

어쩌면 미래 세계에서는 인간에게 알려지지 않은 수학 영역을 AI가 발견할지도 모르겠네요.

관련원문은 아래링크를 참고하세요.

A neural network solves, explains, and generates university math problems by program synthesis and few-shot learning at human level



https://www.stylec.co.kr/short/gZB0WWGRT6

[STYLE C] [한정수량] 갤럭시 버즈2 그라파이트 우영미 에디션