컴퓨터, 스마트폰과 인공지능은 앨런 튜링이 1936년 20대에 발표한 논문 ‘계산 가능한 수’에서 제안한 기계 개념을 실현한 것이다. 독일 나치의 암호 기계 에니그마를 해독한 앨런 튜링은 ‘컴퓨터, 튜링테스트, 인공지능의 아버지’라고 불리고 2021년 영국 신권 지폐 인물로 선정됐다.
1. 앨런 튜닝 사후 사죄사면 튜링상 제정과 영국 신권지폐 인물로 선정
앨런 튜링은 1954년 사십 이세의 젊은 나이에 별세했다. 사인은 청산가리 중독이었다. 죽기 전 여러 해 전에 그는 이미 동성애 혐의로 경찰에 체포된 적이 많다. 결국 유죄를 선고받고 화학적 거세를 받은 후 2년 뒤에 세상을 떠났다.
동성애를 터부시 하던 세상은 변하고 4차 산업혁명 바람이 거세지면서 2009년 영국 정부는 고든 브라운 총리의 담화문으로 앨런 튜링에게 사죄했다. “영국 정부를 대표해서 죄송하다는 말씀을 드립니다. 당신께 더 잘해드려야 했습니다.”
2013년 영국 여왕은 앨런 튜링 사후 59년 만에 특별 사면했다. 2021년 영국 지폐 중 가장 큰 단위인 50파운드 신권 지폐의 인물로 앨런 튜링을 선정했다.
지폐 뒷면에는 튜링이 고안한 튜링 머신의 기호들이 행렬 형태로 적혀 있다. 그의 생일은 컴퓨터 2진법 숫자 25개가 물결모양으로 표현됐다. 지폐 위조를 방지하는 홀로그램은 컴퓨터의 핵심 요소인 전자회로 모양을 본떠 희소성이 높다.
컴퓨터 계산기 협회 ACM이 1966년 컴퓨터 과학의 노벨상으로 불리는 튜링 상(Turing Award)이 제정했다. 매년 6월에 시상하고 상금은 1백만 달러이다. 그 외도 수많은 건축물과 기업에서 튜링의 업적을 기리고 있다.
‘컴퓨터와 인공지능의 아버지’ 앨런 튜링(1912년생)은 ‘백설공주와 일곱 난쟁이’ 이야기에서 공주가 독이 든 사과를 한입 베어 먹는 장면을 가장 좋아했다고 한다.
컴퓨터와 스마트폰 대중화 역사에서 막중한 역할을 한 것이 매킨토시와 아이폰이다. 이는 모두 스티브 잡스의 IT기업 ‘애플’ 제품이다. 회사 이름도 ‘사과’이고 애플 제품은 처음부터 로고가 한입 베어 문 사과이다. 우스운 연상작용이지만 재밌다.
컴퓨터와 인공지능의 아버지 앨런 튜링을 새롭게 조명해서 고액권 인물로 선정한 데에는 영국인의 자부심을 앞으로도 계승하고 드날리자는 의도가 담겨 있다.
튜링의 논문은 발표 60년이 지난 요즘 산업계와 실생활에 새로운 의미를 보여주고 있다. 우리들 중에 일부는 매우 사고방식이 유연하다 못해 별나고 상상력이 뛰어나다. 이들이 인류의 난제들을 해결하는 실마리를 제공하고 방법을 완성할 것이다.
그렇다면 자유로운 생각으로서 지금은 멀어 보이는 미래를 미리 진지하게 연구하는 활동의 가치에 대해서도 유연하게 생각하고 받아들이는 것이 인류의 밝은 미래를 위해 좋다.
이미 화가로 활동하는 인공지능이 있다. 그리고 작곡을 하는 인공지능도 있고 인공지능 프로그램을 짜는 인공지능까지 나왔다. 머신 러닝도 새롭고 획기적인 방법들이 도입되고 있다.
2. 애국자 앨런 튜링 독일의 무적 암호 장치 에니그마를 해석해서 종전에 기여
프린스턴 대학교에서 공부 중이던 튜링은 1939년 2차 세계대전이 발발하자 개인 이익을 뒤로한 채로 고국으로 돌아왔다. 그리고 영국 정보통신본부에서 독일군 암호를 해독하는 중책을 맡았다. 전쟁의 승패는 정보획득에 달렸다.
에니그마(Enigma)라는 암호 장치는 독일 공학자 아르투어 셰르비우스(Arthur Scherbius)가 회전판을 적용해 발명했다. 에니그마는 수수께끼라는 뜻이다. 독일은 상업용 에니그마에 복잡한 기능을 추가해서 군사용으로 에니그마를 적극적으로 도입했다.
타자기처럼 생긴 에니그마의 기본 원리는 한 글자를 입력할 때마다 연결된 여러 개의 회전판이 돌면서 전혀 무관한 암호문을 만들어 내는 것이다.
정보를 보내는 자와 받는 자가 회전판의 시작 위치나 배치 순서, 전선 연결 방법 등 일종의 암호 열쇠를 서로 알고 똑같이 맞추면 의미 있는 문장이 나타난다.
이는 에니그마의 원리를 알고 있는 상태라도 암호 열쇠를 모른다면 암호문을 해독하는 건 불가능하다는 뜻이다. 독일의 침입을 받던 폴란드는 독일군이 보유한 에니그마를 해독하기 위해 수학자들을 불러 최초로 에니그마 해독에 성공했다.
그리고 암호문만 있으면 몇 시간에 안에 암호 열쇠를 찾는 방법을 알아냈다. 그러나 독일은 폴란드 침공하기 몇 달 전에 에니그마의 결함을 보완해 대대적으로 계량해서 폴란드의 대응을 무력화시켰다.
배전반 전선의 개수와 회전판을 늘려서 암호 열쇠가 될 수 있는 경우의 수를 무한정 늘렸다. 게다가 암호 열쇠는 24시간마다 변경됐다. 하루 만에 해독하지 못하면 다시 모든 과정을 새로 시작해야 했다.
암호해독이 매우 어려운 새로운 국면에서 천재 수학자 튜링의 활약이 시작된다. 튜링은 암호 열쇠에 의존하지 않고 에니그마를 해독할 방법이 없을지 연구했다.
암호문 자체의 특정한 관련성을 찾아내고 이를 통해 암호문을 해독할 수 있는 기계 장치를 설계했다. 이것은 거대한 초기 계산기였다. 컴퓨터이다.
밤잠을 마다하고 매진해서 독일군의 해독 불가능한 암호를 풀어내 조국을 지키고 연합군이 승리하도록 이끌었다. 종전 후에도 여러 상황을 고려해 한동안 에니그마를 해독했다는 사실은 기밀로 유지되었다.
그 후 튜링의 업적이 세상에 알려진 후 이 암호 해독 시스템은 현대 컴퓨터 과학의 시초가 되었다. 우리가 사용하는 컴퓨터는 알고리즘으로 구현한 복잡한 튜링 머신이다.
3. 컴퓨터와 인공지능의 아버지 천재 수학자 앨런 튜링
세계 최초 컴퓨터는 미국 애니악이 아니라 영국 앨런 튜링의 콜러서스
앨런 튜링은 어린 시절부터 유머스러웠을 뿐 아니라 말도 잘하고 인간관계도 좋았다. 호기심이 많고 관찰력도 좋았다. 생물학적 진화의 메커니즘을 자신만의 수학적 방식으로 기술하려는 시도를 했다.
이러한 수리 생물학의 시초도 앨런 튜링이다. 표범의 점무늬나 얼룩말의 줄무늬를 관찰하면서 동물마다 다른 무늬에 호기심을 일어서 무늬를 만드는 성분과 억제하는 성분의 상호작용을 방정식으로 정리했다.
케임브리지 대학교 재학 시절 1936년에 컴퓨터의 실현 가능성을 보인 계산하는 기계 ‘튜링 머신’을 제안했다. 가상의 기계인 이것은 테이프와 헤드, 상태 기록기와 행동 표(action table)로 구성됐다.
일정 크기의 단위로 구분된 테이프 위에는 특정한 기호들이 기록돼 있다. 테이프는 이론적으로 무한하게 늘어날 수 있고 고정된 헤드를 통해 테이프가 이동하며 적혀 있는 기호를 읽는다.
상태 기록기는 현재 튜링 머신이 작업을 수행 중인지 상태를 기록하며 행동 표는 정해진 상태에서 읽어낸 기호에 따라 해야 할 행동을 지시한다.
이는 최초의 컴퓨터의 개념 제안일 뿐만 아니라 이를 바탕으로 튜링은 2차 대전 시기에 세계 최초의 컴퓨터 ‘콜러서스(Colossus)’를 개발해 냈다. 콜러서스 뜻은 거인, 거상이다.
이 튜링 머신은 튜링이 미국 프린스턴 대학교 박사 과정 중에 만난 수학자 존 폰 노이만이 개선해서 지금의 컴퓨터가 되었다.
인공지능의 선구자 앨런 튜링의 논문 ‘지능을 가진 기계(1948)’
컴퓨터의 아버지 앨런 튜닝은 시간이 지남에 따라 더 빛이 나는 인물이다. 새로운 천년인 이천 년대 21세기에 들어 ‘인공지능의 선구자’로 더욱 각광받고 있다.
수학을 바탕으로 컴퓨터 과학의 초석을 놓은 앨런 튜링은 한 발 더 나아가 사람의 지성과 지혜를 기계가 구현할 수도 있다는 생각을 발전시킨다. 당시로서는 너무나 획기적인 생각이라 그는 온건하게 표현했다.
그는 2000년쯤이면 인공지능이 어느 정도 가능할 것이라고 예측하였다. 최근 들어 알파고나 자율주행 자동차로 그 실현을 직접 경험하고 있다.
앨런 튜링은 70년 전인 1948년 최초의 인공지능 선언문이라 할 수 있는 논문 ‘지능을 가진 기계’를 발표했다. 이는 당시 통념에 대한 전대미문의 도전이었다.
“나는 ‘기계가 지능적 행동을 보이는 것이 가능한가’라는 물음에 대한 탐구를 제안한다. 대다수 사람들은 이 질문을 논증하지도 않고 불가능하다고 치부한다.”
인간의 지능을 완벽하게 흉내 내는 기계가 등장한다면 우리는 인간의 뇌 역시 또 하나의 컴퓨터가 아닐지 고민하게 될 것이다. 그리고 과연 지능의 정의와 더 나아가 생명이 무엇인지에 대해 고민하게 된다. 요즘에는 인지과학이라는 전공도 있다.
앨런 튜링 이미 인공지능 관련 온갖 반박들을 예상
이미테이션 게임을 포함하고 있는 튜링의 가장 유명한 논문 ‘계산 기계와 지능’에서는 논문의 상당한 분량을 예상 반론에 대한 반박에 할애해야 했다.
이미테이션 게임은 기계가 사람을 흉내 낼수 있는지(=생각을 할 수 있는지)에 대한 답을 이 게임이 통과했는지 여부에 따라 판단하는 것이다. 이 게임은 기계가 지능을 가지고 있는지를 판단할 수 있는 튜링 테스트로도 알려져 있다.
독일 나치의 암호를 해독하기 위해 나치군이 사용하는 암호체계를 모방해서(이미테이션 해서) 동일한 기계를 제작해서 이름이 이렇게 붙었다.
신학적 반론, 과학적 반론, 의식 논변 등 여러 관점에서 제기될 수 있는 반론에 선수를 쳐서 반론을 제기하는 튜링의 글은 재치가 번뜩이고 철학적이기까지 하다.
튜링이 이 논문을 저명한 철학 학술지 ‘마인드’에 기고하였다는 점도 특기할 만하다. 그는 수학자, 과학자들이 컴퓨터를 단순한 계산기가 아니라 지적인 존재처럼 작동할 수 있다고 인식해야 할 때라고 생각했다.
그는 이 논문으로 사람들을 설득하고자 했다. 튜링은 이 논문을 수학 논문을 쓸 때와는 달리 빨리 즐겁게 썼다. “내게 몇몇 구절을 큰 소리로 읽어 줄 때 시종일관 웃음을 머금고 때로는 낄낄거리던 그의 모습이 기억난다.”(튜링의 친구 수리논리학자인 로빈 갠디)
1차 산업혁명은 영국의 제임스 와트가 증기기관을 발명하면서 부터이다. 영국은 과학박물관에는 물론이고 고액권 지폐의 인물로도 제임스 와트의 업적을 기려 왔다.
인공지능에 시동을 건 논문 ‘계산 기계와 지능(1950)’
튜링의 연구 결과 중에 가장 널리 알려진 것으로 1950년에 발표한 ‘계산 기계와 지능’이 손꼽힌다. 영국 과학협회 회장이기도 한 물리학자 짐 알칼릴리 교수는 이 논문이야말로 현대의 인공지능에 시동을 건 업적이라고 지목했다.
그는 일찍 죽었지만 ‘튜링 테스트’는 긴 세월이 지나는 동안에도 다양한 형태로 우리 곁에 다시 돌아오고 있다. 특히 컴퓨터 기술이 발전하는 요즘에는 특히 그렇다.
인간의 지능에 도전하거나 지능의 의미를 묻는 심각한 관점에서는 물론 이를 벗어난 가벼운 재밌거리로도 튜링 테스트가 영향을 미치고 있다.
예를 들면 컴퓨터와 이런저런 대화를 하면서 편하게 필요한 작업을 하게 해 주는 인공지능 비서나 인공지능 스피커는 정말을 사람을 꼭 같이 흉내 내는 컴퓨터에도 도전하고 있다. 휴대전화의 말하는 인공지능이 그 예이다.
게다가 튜링 테스트뿐만이 아니라 논문 말미에서 튜링이 짧게 언급한 기계의 학습 능력에 대한 제안도 지금 다시 보면 놀랍다.
주어진 자료에서 기계가 스스로 어떤 원리나 규칙을 찾아내며 학습해 나가는 방식은 기계학습(머신 러닝)이라는 이름으로 현대 인공지능 기술의 대표적인 주류로 자리 잡고 있다.
1950년대 초 SF물에서 인공지능 로봇과 기계 두뇌에 대한 이야기가 유행했다. 그렇다 보니 세상에는 컴퓨터는 인공으로 만든 두뇌 비슷한 것이라는 생각이 많이 퍼져 나갔다.
그러나 당시 과학자나 전문가들에게는 컴퓨터는 시킨 일만 규칙대로 처리하는 기계일 뿐이며 사람의 두뇌와는 아주 다르다고 대답하는 것이 전문가다워 보이는 모범이었다.
그런데 튜링은 거기서 벗어나서 과감하게 ‘컴퓨터가 인공두뇌 비슷하게 될 수도 있지요’라고 말하는 쪽이었다. ‘디지털 컴퓨터가 생각할 수 있을까’라는 제목의 BBC 라디오 강연에서 튜링은 자신이 쌓아 온 컴퓨터에 대한 이론을 차분히 펼쳤다.
그리고서 결국 어느 정도의 인공지능은 가능하며 컴퓨터로 인공지능을 만들수 있다는 공상처럼 들릴 꿈을 똑똑히 밝혔다. 기술을 잘 알고 있는 사람이 자신의 생각을 거침없이 밀고 나가보는 방식으로 다가오는 미래를 따져 본 것이다.
암호 해독 장치에 들어갈 부품과 회로를 자기 손으로 직접 만들어 무수히 실험해 보던 튜링이 지능의 의미에 대해 성찰력을 보이는 것이 납득이 된다. 그는 지능 등 인식론의 심오한 주제를 단지 고전 탐색에 그치지 않고 않고 손에 잡히는 기계로 구현하고자 했다.
튜링은 인공지능의 역사에서 빼놓을 수 없는 인물이다. 그는 ‘계산 가능한 수(1936년)’를 발표하여 컴퓨터의 이론적 기반을 놓은 뒤에 컴퓨터가 인간의 뇌를 흉내 내는 즉 지능을 가지는 문제에 집중했다.
튜링의 논문에는 기계 학습, 신경망, 유전 알고리즘 등 인공지능의 토대가 되는 개념들이 인공지능이라는 단어가 등장하기도 전에 심도 깊게 논의되었다. 1956년 다트머스 회의에서 인공지능이라는 용어가 처음 사용되었다.
튜링은 기계 지능이라는 용어를 썼는데 이는 인공지능과 같은 의미이다. 그의 논문 ‘지능을 가진 기계(1948)’은 연결주의 관점에서 신경망을 구현하는 문제를 논의하고 있으며 최초의 인공지능 선언문이다.
‘계산 기계와 지능(1950년)’은 튜링 검사(튜링 테스트)를 자세하게 설명한 글로 유명하다. 철학적 논리적 관점에서 인공지능의 가능성을 탐구했다.
‘지능을 가진 기계라는 이단적 이론(1951)’은 맨체스터에서 강연한 것이다. 마지막 부분에서 기계가 인간의 지능을 뛰어넘을지도 모른다는 엄청난 주장을 내놓았다.
‘디지털 컴퓨터가 생각할 수 있을까(1951)’는 BBC 라이오에서 강연한 원고이다. 자유의지와 결정론에 대한 흥미로운 논의를 담고 있다. 마지막으로 ‘체스(1953)’는 컴퓨터가 체스를 둘 수 있는 알고리즘을 제안하고 있다.
튜링은 당시 자신이 체스 알고리즘을 실제로 구현할 방법이 없어서 오로지 머리와 손으로 모든 규칙을 구상하고 정리했다. 튜링은 기계의 지능을 이해하면 인간의 지능을 더 잘 이해할 수 있을 것이라고 말했다.
이후 IBM의 체스 인공지능 딥 블루가 세계 체스 챔피언을 상대로 승리를 했다.
앨런 튜링이 영국 신권 지폐의 인물로 선정됐다. 앨런 튜링은 튜링테스트를 개발해서 나치 독일의 암호 생성 장치인 에니그마를 해독해 냈다. 저서 ‘계산 기계와 지능’과 ‘계산가능한 수’에서 앨런 튜링은 컴퓨터와 인공지능에 대해 발표했다.
