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웹캠, 인공지능의 눈이 되다!! 목록

조회 : 2356 | 2018-05-08

인공지능 웹캠

4차 산업시대로 진입하고 있는 오늘날, 인공지능(Artificial Intelligence, AI)이라는 표현에 익숙해진 우리지만 그것을 구현하는 것은 전문적인 엔지니어들의 몫이라고만 생각하는 것이 일반적이다.

 


일반인들도 인공지능(AI) 시스템을 만들 수 있을까?

 

인공지능의 핵심은 ‘기계학습(Machine Learning)’이다. 이것을 우리가 직접 설계할 수는 없지만, 근래 상용화되어 있는 고급 소프트웨어에서는 인공지능과 관련된 다양한 명령어들이 개발되어 지원되고 있다. 물론 아직은 대부분의 소프트웨어가 걸음마 수준이기는 하지만, 이를 활용하면 비교적 쉽게 간단한 인공지능 시스템의 구현이 가능하다.

 


인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE

 

이번에 개발한 인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE를 소개한다. 이것은 상대방(인간)과 가위바위보 게임을 할 때, 상대방이 낸 것을 순간적으로 카메라로 읽어 들이고 판독하여 그것을 이기는 가위·바위·보를 계산하는 인공지능 시스템으로, 개발을 위해 필요한 도구는 컴퓨터웹캠 그리고 소프트웨어(Mathematica 이용) 뿐이다.

 


1단계. 가위·바위·보에 대한 이미지 정의

 

먼저, 슈퍼-가위바위보 EYE에게 가위·바위·보를 학습시킬 자료를 만들어야 한다. 이는 웹 카메라로 다양한 형태의 가위, 바위, 보의 모습들을 만들어 그것이 무엇인지를 정의 내려주면 된다.


가위바위보 웹캠

자료의 개수는 많을수록 정확성이 높아진다. 하지만 여기서는 구별해야 하는 이미지의 종류가 세 가지(가위·바위·보)에 불과하기에 각각 15개씩의 다양한 가위·바위·보에 대한 형태를 학습시키도록 자료로 만들어 놓았다.

 

 

2단계. 기계학습(Machine Learning)

 

학습 자료가 만들어 졌으니, 이제는 이것을 슈퍼-가위바위보 EYE에게 학습을 시켜야 한다. 여기서 슈퍼-가위바위보 EYE의 정체는 저자가 코딩하고 있는 프로그램을 말하며, 학습은 각각의 가위·바위·보에 대한 이미지들의 특성을 분석하여 데이터로 만드는 과정을 의미한다. 이것을 ‘기계학습’이라고 부르는 것이다.


인공지능 가위바위보

기계학습 시켜야 할 이미지가 총 45개에 불과하므로 슈퍼-가위바위보 EYE 학습시간은 10초 수준이다.

 


3단계. 테스트

 

학습이 제대로 되었는지 테스트를 해본다.


가위바위보 웹캠

슈퍼-가위바위보 EYE프로그램을 실행하고, 웹 카메라에 다양한 형태의 가위·바위·보를 만들어 본다. 이미 기계학습을 마친 슈퍼-가위바위보 EYE는 실 시각 화면에 보여 지는 영상의 이미지를 분석하여 이것이 어떤 학습된 데이터와 근접한지 연속적인 확률 값으로 보여준다. 위의 화면에서와 같이 가장 높은 확률 값을 취하는 것과 가위·바위·보의 형태가 100% 일치함을 볼 수 있다. 만약 일치하지 않은 부분이 있었다면, 그것에 해당하는 이미지를 추가 학습시켜주면 된다. 이것을 우리는 ‘강화학습’이라고 부른다.



4단계. 인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE 완성

 

이제, 상대방의 실 시각 모션에서 정확하게 가위·바위·보를 판독할 수 있으니, 그것을 이길 수 있는 가위·바위·보만 선택하여 거의 동시에 낼 수 있도록 설계만하면 인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE시스템이 완성된다. 이렇게 제작된 인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE와 가위바위보 게임을 해보자.


인공지능 인간 대결

중간에 한 번 인간이 ‘바위’를 내었을 때, ‘바위’로 순간 대응하다 ‘보’로 즉각 수정 대응한 것을 제외하면 완벽하게 상대방의 모션을 판독하여 100% 승리를 이끌어 내었다. 여기서는 인간이 내는 순간과 인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE가 내는 순간의 시간차가 조금 발생하지만, 좀 더 성능 좋은 컴퓨터를 이용했다면 그 차이를 인식하지 못할 정도의 순간적인 게임으로 보여 졌을 것이다. 물론 공정한 가위바위보 게임은 아니었지만, 찰나의 빠른 판독과 의사결정을 하는 인공지능 슈퍼-가위바위보 EYE의 모습은 앞으로 다가올 인공지능의 세상이 그저 유토피아만 있을까 싶은 생각까지도 들게 한다. 



[더 알아보기] 

이 글에서 소개한 내용은 세계적으로 유명한 Matheatica 소프트웨어로 구현한 것이며, 이는 이 글을 써 주신 이장훈 선생님의 홈페이지 수학생각(http://www.mathought.com)의 수학실험실에서 Dynamic한 실험과 조작을 통하여 더욱 즐겁게 관찰할 수 있다. 단, 공개프로그램인 Wolfram CDF Player를 설치하고 데스크탑PC(혹은 노트북)의 Microsoft Internet Explore 환경에서 작동이 가능하다.


바로가기 ○ Mathematica No.046. 기계학습을 통한 인공지능 ‘슈퍼-가위바위보 EYE’

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