1. 기술의 중요성 및 추세
◆기술의 중요성
신경망을 실행하는 데는 규칙을 기반으로 한 프로그램이 필요없다. 그 대신 신경망은 출력을 입력으로 조정하는 데 학습 알고리듬을 사용한다. 이 기술은 적용할 만한 규칙이 없거나 또는 입력을 출력으로 조정하는 것이 내부 추론과정을 분석하는 것보다 더 쉬운 상황에서 사용된다.
신경망 기술은 생산공정 제어에서 개인용모 식별에 이르기까지 응용분야가 광범위한데 특히 최근 고도화되고 있는 인터넷을 포함한 정보통신 네트워크 분야에 대한 여러 가지 응용기술이 개발되고 있다.
정보통신 네트워크가 날로 복잡해짐에 따라 규칙을 기반으로 한 관리는 점차 효율성이 떨어지고 있다. 더구나 세계 모든 지역이 연결됨에 따라 정보통신 네트워크는 급증하는 전자상거래 관련 데이터를 처리할 수 있는 새로운 기술을 필요로 하고 있다. 현재 전자상거래를 지원하는 데이터웨어하우스에 있는 대량의 데이터를 분석하는 데 신경망 기술을 사용하고 있다. 신경망 응용기술은 점차 일반적인 목적에서 독자적인 응용으로 이행하면서 전자상거래에 따른 대량의 데이터를 관리하고 활용하는 데 널리 사용되고 있다.
신경망은 또한 언어인식, 신용평가, 생체측정, 염색체 연구 등 여러 분야에 응용되고 있다. 이처럼 신경망 기술은 주로 대량의 데이터나 데이터 내의 복잡한 관계를 이해하는 데 사용된다. 뿐만 아니라 신경망 기술은 유전자 알고리듬 및 퍼지논리와 함께 광범위한 소프트웨어 응용분야에서도 많이 이용되고 있다.
앞으로 신경망 기술은 너무 복잡해 기존 논리로는 처리할 수 없는 상황에서 컴퓨터를 사용할 수 있게 해주는 보편적 후면기술이 될 것이다.
◆기술추세
신경망에는 기존 컴퓨터가 갖고 있지 않은 다음 세 가지 장점이 있다.
첫째. 신경망은 실행하는 데 특별한 규칙이 필요없으므로 명확한 명령을 내리기가 어려운 상황에서 유용하다.
둘째. 신경망은 학습이 가능해 특정양식을 인식하거나 적절한 데이터와 대응자료를 주고 특정과제를 수행하게 할 수 있다.
셋째. 신경망은 네트워크의 일부가 작동하지 않을 경우 작업이 한꺼번에 갑자기 중단되지 않고 점진적으로 감퇴되게 한다.
신경망에는 여러개의 단순하고 극히 밀접하게 연결되어 있는 처리요소들이 있고 각 처리요소는 몇 개의 입력신호를 받아 출력신호로 바꿔준다. 처리요소는 하중과 같은 요인에 의해 조정이 가능하다. 이처럼 신경망은 데이터의 입력, 출력상태의 평가, 하중의 조정, 데이터의 추가 입력, 하중의 재조정, 테스트 데이터의 추가 조정 등의 학습기능을 수행한다.
단일 중앙처리장치(CPU)로 많은 메모리를 처리하는 기존 컴퓨터와 달리 신경망은 순차적이거나 결정론적인 처리를 할 필요가 없다. 거기에는 데이터 저장을 위한 별도의 메모리가 없다. 신경망에 있는 처리장치는 매우 복잡한 CPU가 아니라 모든 입력데이터의 하중을 각 단위로 보내주는 단순 처리요소로 되어 있다.
기존 컴퓨터와 달리 신경망은 정해진 규칙이나 프로그램을 사용하지 않는 반면 하중과 상호연결 기능을 학습을 통해 조정할 수 있다. 이처럼 신경망은 일종의 입력과 출력간 매핑기능을 수행한다.
따라서 신경망은 어떤 형식이나 구체화된 규칙이 없는 응용시스템에 적합하다. 다시 말하면 여러 단계를 거치도록 되어 있는 프로그램이나 규칙이 없는 문제를 풀 수 있는 솔루션이다. 실제 사회에서 일어나는 많은 문제들이 구체적으로 정확히 표현되거나 프로그램으로 짜여 있거나 또는 규칙을 기반으로 하고 있지 않기 때문에 이것은 매우 중요한 기능이다.
가령 기존 컴퓨터로는 자연언어처리, 인공시각, 언어인식 기능과 같이 그에 관련된 복잡한 감각적 요소를 제대로 표현할 수 없지만 신경망은 학습을 통해 이 같은 문제를 해결할 수 있다. 또 데이터의 각 비트를 개별 메모리 레지스터에 저장하는 기존 컴퓨터와 달리 신경망은 정보를 망 전체에 저장한다. 신경망의 연결이나 하중 등의 요소는 데이터의 단위(비트)와는 다르다.
대부분의 신경망은 일종의 학습규칙이 있는데 학습이나 조정이 지나치면 오히려 더 나쁜 결과를 가져올 수 있다. 전문가들이 기본 응용시스템과 구조 등이 다른 30개 이상의 신경망 모형을 개발했다. 이를 주요 요소에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
·구조:노드계층의 수, 노드간 상호연결의 수 및 특성, 입력, 출력 및 후면 노드의 수 등이 다르고 노드가 인접노드와 연결하거나 모든 노드와 완전히 연결하거나 또는 멀리 떨어져 있는 몇 개의 노드와 느슨하게 연결하는 구조를 갖고 있는 모형들이 있다.
·내부작용:입력 데이터들이 출력을 생성하기 위해 결합하는 방식과 데이터와 잘못된 신호가 망을 통해 전송되고 전파되는 방식이 다른 모형들이 있다.
·학습방식:외부 지도 또는 감독을 통한 학습과 내부 지도나 감독 없이 자율적으로 하는 학습방식이 있다. 외부 지도 학습방식은 외부 선생이 한번 오류를 범한 신경망에 반복해서 오류신호를 보내 정답을 찾아내게 하는 것이다. 내부지도 방식에서는 선생이 필요없다. 신경망은 스스로 자체 기능을 감시하고 반복을 통해 오류를 시정한다.
2. 기술개발 동향
◆사람 감정에 반응하는 지능 컴퓨터 개발 중
MIT미디어랩과 IBM알마덴연구센터는 신경망과 유전자 알고리듬 등의 기술을 이용해 사용자의 기분에 따라 적절히 반응할 수 있는 컴퓨터를 만들기 위한 다양한 지능 컴퓨팅 기술을 개발하고 있다.
여기에 연구원들은 얼굴 표정, 행동, 음색과 같은 사람 감정의 외적인 표현을 감지할 수 있는 여러 가지 하드웨어와 소프트웨어를 사용하고 있다. 신경망과 지능 컴퓨팅기술은 감정탐지 시스템이나 PC보조기기, 게임 등 분야에 응용할 수 있을 것이고 장기적으로는 컴퓨터의 보편적 기능이 될 것이다.
◆ 제약업계 신경망과 생명정보기술에 투자
인간 게놈지도를 완성한 것은 놀라운 성과지만 제약업계에는 즐겁지만은 않은 일이다. 업체들이 게놈지도에 접근할 수는 있지만 급속히 늘어나는 엄청난 데이터 늪에 빠질 우려가 있기 때문이다. 신경망이 생명정보공학 응용시스템을 통해 그 엄청난 데이터의 유입을 관리하고 이용할 수 있게 해줄 것이다. 독일 바이엘이 라이온 바이오사이언스를 통해 이에 필요한 신경망과 생명정보공학 기술을 개발하고 있다.
◆신경망기술 업체 성장
신경망을 이용한 지식관리 및 전자상거래 툴을 개발한 오토노미시스템스는 나스닥과 이스닥 증권시장에서 상승세를 지속하고 있다. 이 회사 사장은 또 전자상거래 솔루션 전문회사인 엔코프를 세워 퍼지이론 기반 전자상거래 사이트 검색툴을 제공하고 있다. 이 검색툴은 고객이 요구하는 제품이 없을 경우 그와 비슷한 제품을 찾아준다.