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[강연] 윤성로_인공지능: 인간지능을 대체할 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

우리가 꿈꾸는 미래는 인간과 기계가 조화롭게 공존하며 각자의 즐거움을 누리는 세상입니다. 이러한 인공지능의 역사는 제2차 세계대전 당시 독일군의 암호 체계인 '에니그마'를 해독했던 앨런 튜링으로부터 시작되었습니다. 천재적인 공학자였던 튜링은 1950년 발표한 논문을 통해 '기계가 생각할 수 있는가'라는 근본적인 화두를 던졌습니다. 그가 제안한 튜링 테스트는 현대 인공지능의 지능 유무를 판단하는 중요한 기준이 되었으며, 오늘날 우리가 누리는 기술 혁명의 씨앗이 되었습니다. 오랫동안 학문적 소외를 겪어온 인공지능은 2012년 딥러닝의 비약적인 발전 이후 새로운 산업 혁명의 핵심으로 부상했습니다. 과거의 단순한 인식을 넘어 생성형 AI와 에이전틱 AI, 그리고 실제 물리적 세계와 상호작용하는 물리적 AI에 이르기까지 그 발전 속도는 눈부실 정도입니다. 바야흐로 인공지능은 일하는 방식뿐만 아니라 공부하고 즐기는 삶의 모든 영역에서 거대한 변화를 일으키고 있으며, 인간의 개입 없이도 스스로 판단하고 행동하는 범용 인공지능(AGI) 시대를 향해 나아가고 있습니다. 인간과 인공지능의 간극을 이해하기 위해서는 인간만이 가진 고유한 능력을 살펴봐야 합니다. 우리 뇌의 상당 부분은 정교한 손 움직임인 '덱스터리티(Dexterity)'와 언어를 관장하는 데 사용됩니다. 챗GPT와 같은 모델은 언어 능력에서 인간을 위협하고 있지만, 실제 물리적인 조작 능력은 아직 걸음마 단계에 머물러 있습니다. 또한 우리가 말로 설명하기 어려운 노하우나 '왜'에 해당하는 암묵적 지식은 인공지능이 진정한 인간의 지능에 도달하기 위해 반드시 극복해야 할 중요한 과제로 남아 있습니다. 최근 인공지능의 학습 방식은 지도 학습과 강화 학습을 넘어 물리 법칙을 주입하거나 논리적인 '생각의 사슬(CoT)'을 유도하는 방향으로 고도화되고 있습니다. 특히 모델의 크기가 일정 수준을 넘어서면 이전에는 없던 능력이 갑자기 나타나는 '창발적 능력'은 과학계에서도 매우 흥미로운 현상으로 주목받고 있습니다. 이는 마치 인간의 뇌가 거대한 신경망을 통해 복잡한 사고를 수행하는 것과 유사한 규모를 보이며, 인공지능이 단순한 데이터 처리를 넘어 고차원적인 지능의 영역으로 진입했음을 시사합니다. 항공 역학의 발전 과정을 보면 비행기는 새의 날갯짓을 모방하는 대신 양력의 원리를 깨달음으로써 하늘을 날게 되었습니다. 인공지능 역시 인간의 뇌 구조를 단순히 흉내 내는 단계를 지나 지능의 본질을 찾아내야 하는 시점에 와 있습니다. 현재 인공지능은 엄청난 전력을 소비하며 인간의 사고를 모사하고 있지만, 지능의 근본 원리를 완벽히 이해한다면 더 적은 에너지로도 효율적인 지능을 구현할 수 있을 것입니다. 인공지능이 인간 지능을 완전히 대체할 수 있을지에 대한 답은 결국 지능의 본질을 탐구하는 우리에게 달려 있습니다.

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[카오스 짧강] 제 2세대 암호 : 암호화와 대칭키, 제2차 세계대전의 승패를 가르다

2세대 암호는 데이터를 암호화하여 암호문으로 바꾸는 과정을 의미합니다. 이때 사용되는 핵심 요소는 바로 '비밀키'입니다. 금고에 소중한 물건을 넣고 열쇠로 잠그는 것처럼, 데이터 역시 비밀키를 이용해 안전하게 보호할 수 있습니다. 동일한 비밀키가 있어야만 암호문에서 원래의 평문을 복호화할 수 있는 구조이기에, 클라우드와 같은 외부 공간에 데이터를 저장하더라도 비밀키만 안전하게 관리한다면 정보 유출의 걱정 없이 데이터를 보관할 수 있습니다. 역사상 최초의 암호 중 하나로 꼽히는 '시저 암호'는 알파벳을 일정 간격 뒤의 문자로 치환하는 단순한 방식을 사용했습니다. 예를 들어 알파벳을 세 칸씩 뒤로 밀어 A를 D로, B를 E로 바꾸는 식입니다. 시저는 가족이나 측근들과 소통할 때 이 방식을 활용했으며, 이는 약 2천 년 동안 널리 쓰였습니다. 하지만 치환 규칙의 가짓수가 적어 모든 경우를 조사하는 전수조사에 취약하다는 단점이 있었고, 이를 보완하기 위해 26개의 알파벳을 무작위로 섞어 치환하는 더 복잡한 방식이 고안되기도 했습니다. 제2차 세계대전 당시 독일군이 사용한 '에니그마'는 공학적으로 매우 정교한 암호화 기계였습니다. 타자기처럼 생긴 이 장치는 글자를 입력할 때마다 내부의 비밀키 설정이 바뀌어, 첫 번째 글자와 두 번째 글자의 암호화 규칙이 매번 달라지는 복잡한 구조를 가졌습니다. 당시 무선 통신의 발달로 적군이 아군의 통신 내용을 도청하기 쉬워진 상황에서, 에니그마는 독일군의 전략과 전술을 보호하는 핵심적인 역할을 수행했습니다. 이는 암호학적 우수성뿐만 아니라 사용의 편리함까지 갖춘 고전 암호의 정점으로 평가받습니다. 난공불락으로 여겨졌던 에니그마를 해독하는 데 결정적인 기여를 한 인물은 수학자 앨런 튜링입니다. 그는 독일군이 암호문의 시작 부분에 날씨 정보를 포함하는 등의 특정 패턴을 사용한다는 점에 착안하여, 암호문과 평문의 대응 관계를 역으로 추적하는 수학적 이론을 정립했습니다. 튜링은 이를 효율적으로 처리하기 위해 '콜로서스'라는 기계를 제작했는데, 이는 현대 컴퓨터의 원형으로 불립니다. 암호 해독을 위한 이러한 노력은 전쟁의 승패를 가르는 중요한 분수령이 되었으며 정보공학의 발전을 이끌었습니다. 현대에는 'AES(Advanced Encryption Standard)'와 같은 고도화된 2세대 암호 표준이 널리 사용되고 있습니다. 현대 암호 기술이 지향하는 안전성은 우주의 수명이 다할 때까지 해독을 시도해도 풀기 어려울 정도의 절대적인 수준을 목표로 합니다. 이미 충분한 안전성을 확보했음에도 불구하고 암호학 연구가 계속되는 이유는, 단순히 보안을 강화하는 것을 넘어 사용자가 더 편리하게 데이터를 관리할 수 있는 기능성을 추가하기 위함입니다. 이처럼 암호는 인류의 역사와 함께 끊임없이 진화하며 우리의 정보를 지키고 있습니다.

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[강연] AI의 역습! 암호가 세상을 구한다 1_by 천정희 / 2024 봄 카오스강연 '세상에 나쁜 수학은 없다' 3강 첫 번째 이야기 | 3강 ①

인공지능 기술이 비약적으로 발전하면서 우리 일상에 깊숙이 자리 잡았지만, 동시에 개인 정보와 데이터 보안에 대한 우려도 커지고 있습니다. 데이터를 안전하게 보호하기 위해 암호를 사용하지만, 인공지능이 데이터를 학습하고 활용하려면 결국 암호를 풀어야 한다는 딜레마에 직면하게 됩니다. 암호화된 상태를 유지하면서도 인공지능이 그 기능을 수행할 수 있게 만드는 기술은 현대 암호학이 해결해야 할 중요한 과제 중 하나입니다. 인공지능과 보안의 공존은 미래 기술 사회의 핵심적인 화두가 되고 있습니다. 암호의 기본 원리는 물리적인 금고와 유사합니다. 소중한 물건을 금고에 넣고 열쇠로 잠그면, 열쇠를 가진 사람만이 내용물을 확인할 수 있는 것과 같습니다. 디지털 세상에서도 데이터를 금고에 넣는 과정을 암호화라고 하며, 이를 다시 꺼내는 과정을 복호화라고 부릅니다. 이때 사용되는 열쇠가 바로 비밀키입니다. 클라우드에 데이터를 올릴 때 암호화를 거치면, 비밀키 없이는 누구도 그 내용을 엿볼 수 없는 안전한 상태가 유지됩니다. 이러한 방식은 데이터가 전송되거나 저장되는 과정에서 강력한 방어막이 됩니다. 암호학의 중심에는 수학이 자리 잡고 있습니다. 데이터를 암호화할 때는 비밀키 없이는 역과정을 수행하기 매우 어려운 '일방향 함수'가 필요합니다. 이는 수학적으로 풀기 어려운 난제를 기반으로 설계되며, 이러한 수학적 복잡성이 암호의 안전성을 보장하는 핵심 요소가 됩니다. 결국 우리가 사용하는 모든 보안 체계는 고도의 수학적 원리를 통해 구축된 셈이며, 수학은 보이지 않는 곳에서 우리의 디지털 자산을 지키는 든든한 방패 역할을 하고 있습니다. 수학적 난제가 곧 암호의 강도를 결정짓는 척도가 되는 것입니다. 우리는 일상 속에서 자신도 모르게 수많은 암호 기술을 사용하며 살아갑니다. 교통카드를 태그하거나 스마트폰으로 은행 업무를 볼 때, 그리고 온라인 쇼핑몰에서 신용카드 번호를 입력할 때도 암호화 기술이 작동합니다. 특히 비대면 금융 거래가 가능해진 것은 암호 기술 덕분에 정당한 사용자임을 인증하고 정보를 안전하게 주고받을 수 있게 되었기 때문입니다. 암호는 이제 특정 전문가들만의 영역이 아니라 현대 사회를 지탱하는 필수적인 기반 기술이 되었으며, 우리의 경제 활동을 안전하게 보호하고 있습니다. 가장 친숙한 1세대 암호는 비밀번호입니다. 하지만 인간의 뇌는 무작위 숫자를 기억하는 데 익숙하지 않아 보안과 편리함 사이에서 늘 갈등하게 됩니다. 안전한 비밀번호를 만들기 위해서는 자신만의 규칙을 정하는 것이 좋습니다. 예를 들어 좋아하는 문장의 초성만을 따서 조합하거나, 웹사이트의 중요도에 따라 보안 등급을 나누어 관리하는 방식입니다. 단순히 자주 바꾸는 것보다 유추하기 어려운 복잡한 구조를 설계하는 것이 보안 측면에서 더욱 효과적일 수 있으며, 이는 개인 정보 보호의 첫걸음이 됩니다. 2세대 암호는 데이터를 직접 암호문으로 바꾸어 저장하는 방식입니다. 최신 스마트폰에 적용된 디스크 암호화 기술이 대표적인 사례입니다. 과거의 컴퓨터는 하드디스크만 분리하면 내용을 쉽게 읽을 수 있었지만, 스마트폰은 모든 데이터를 난수 형태로 암호화하여 저장하므로 비밀번호를 모르면 물리적으로 데이터를 추출하기가 매우 어렵습니다. 이는 분실이나 도난 상황에서도 개인 정보를 보호할 수 있는 강력한 보안 장치로 작용하며, 현대 모바일 환경에서 사용자의 프라이버시를 지키는 핵심적인 기술로 자리 잡았습니다. 암호의 역사는 전쟁의 승패를 가를 만큼 결정적인 역할을 해왔습니다. 제2차 세계대전 당시 독일군이 사용한 에니그마는 매우 정교한 암호 기계였지만, 앨런 튜링을 비롯한 수학자들이 이를 해독해 내면서 전쟁의 흐름이 바뀌었습니다. 이 과정에서 암호 해독을 위해 만들어진 기계들은 현대 컴퓨터의 원형이 되었으며, 수학적 이론이 실제 기술로 구현되는 중요한 계기가 되었습니다. 과거의 암호 해독 노력이 오늘날 우리가 누리는 디지털 문명의 초석을 다진 셈이며, 암호학은 여전히 기술 발전의 최전선에 있습니다.

천정희

카오스재단2024 카오스강연 '세상에 나쁜 수학은 없다'

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