영국에서 가장 높은 액면가 지폐는 얼마짜리일까요 ?
정답은 바로~
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50파운드 지폐입니다. 영국 은행 £50 지폐(England £50 note, 우리나라 돈으로는 대략 7만5천원 수준)는 영국 공식화폐(Pound sterling, symbol: £; ISO code: GBP)로 사용되는 지폐입니다. 영국 은행이 공개적으로 유통하기 위해 발행 한 지폐 중 가장 높은 액면가입니다. 올해인 2021년 이후 유통되는 폴리머로 인쇄 될 50 파운드 지폐에는 앞면에는 엘리자베스 2세 여왕의 이미지가, 뒷면에는 컴퓨터 과학자와 제 2차 세계 대전 코드 브레이커(암호 해독가)인 앨런 튜링의 이미지가 표시됩니다. 바로 이렇게.
인공지능의 시작을 이야기 하면, 뛰어난 업적의 아주 존경스러운 인물인 앨런 튜링을 언급하지 않을 수 없습니다. 인공지능에 관련된 글을 보면 빠지지 않는 인물 중의 한 사람입니다. 그의 성명 전부(Full Name)는 앨런 매시슨(혹은 매티슨) 튜링(Alan Mathison Turing:1912년 ~ 1954년)입니다. 가장 높은 액면가 지폐에 새겨질 정도로, 영국인들의 엄청난 자부심을 나타내는 천재입니다. 튜링(Turing)은 인공지능의 개념을 최초로 제시한 사람으로도 알려져 있습니다. 그는 이론적인 “컴퓨터 과학과 인공 지능의 아버지”로 널리 알려져 있습니다.
튜링은 영국의 케임브리지 대학교에서 수학을 전공하고, 미국의 프린스턴 대학교에서는 수리논리학을 연구했습니다. 미국 프린스턴대학에 유학할 때는 "폰 노이만"이라는 또 다른 천재와 함께 수학하며 박사학위를 획득했습니다. 대표적인 그의 업적을 살펴보겠습니다.
- 에니그마 암호 해독 : 튜링 봄비(Turing Bombe, 암호 해독 기계)
- 튜링 머신(혹은 튜링 기계, Turing Machine, a-machine)
- 튜링 테스트 (Turing test, originally called the imitation game)
#1. 에니그마 암호 해독 : : 튜링 봄비(Turing Bombe, 암호 해독 기계)
(※ 에니그마 : 독일어로 ‘수수께끼’라는 뜻을 가진 암호 기계의 한 종류. 독일에서 개발됨. 암호를 만들고 해독하는 기계로, 보안성에 따라 여러 모델이 있습니다.)
앨런 튜링을 제2차 세계대전 코드 브레이커(codebreaker: 암호 해독가)라고도 합니다. 제2차 세계대전이 발발하자 정부의 요청에 따라 나치 독일군의 에니그마 암호 해독을 맡았고, 대서양 전투를 포함한 많은 중요한 교전에서 연합군이 나치를 물리 칠 수 있도록 도청된 암호 메시지를 해독하는 데 아주 중요한 역할을 했습니다. 그렇게 함으로써 제2차 세계대전에서 연합군이 승리하는 데 기여했습니다. 정확히 추산하기는 어렵지만, 이 작업은 전쟁을 2년 이상 단축하고 1,400 만명 이상의 생명을 구한 것으로 추정됩니다.
영화 <이미테이션 게임(2014년)>에서 그려졌듯이 제2차 세계대전이 한창일 때 앨런 튜링은 적군의 암호를 해독한 것으로 유명합니다. 그는 1939년에 독일군의 에니그마 암호를 해독하는 영국 정부 부서인 GC & CS에 참여해 독일 해군 암호를 해독을 담당하는 Hut 8의 책임자가 되어 기존의 봄브 해독기를 개량한 튜링 봄비(Turing Bombe, 봄브 혹은 봄베라고 부르기도 함)라는 장치를 개발했습니다. 이 장치는 기존의 폴란드 Bomba(혹은 bomba kryptologiczna : "bomb" or "cryptologic bomb"에 대한 폴란드어)를 개선하여 새로운 사양으로 만든 것입니다. 이 튜링 봄비의 초기 디자인은 앨런 튜링이 만들었지만, 가장 진화된 형태는 1940년에 Goldon Welchman이 만들었습니다. 튜링 봄비는 독일군의 주요 메시지를 암호화 하던 애니그마의 설정(당일의 회전자의 설정, 회전자 초기 시작 값, 플러그 보드의 연결 등)을 찾아내기 위하여 설계되었습니다. 이 튜링 봄비는 후일 개발되는 콜로서스라는 프로그래밍 가능 전자 컴퓨터의 기술적 토대가 되기도 했습니다. 이 컴퓨터 장치는 군사 기밀로 취급되어 꽤 오랫 동안 일반에 알려지지 않았습니다.
※ GC & CS : Government Code and Cypher School. 영국의 블레칠리 파크(블레 츨리 혹은 브레츨리 파크로도 표현, Bletchley Park : 통상 영국의 암호해독의 중심지로 인식됨)지역에 있었던 영국 정보기관. 1946년 6월 "정부 커뮤니케이션 본부"로 이름이 변경됨
※ Hut 8은 영국의 브레츨리 파크의 GC & CS 섹션으로 독일 해군 수수께끼 메시지를 해결하는 임무를 맡았습니다.
튜링 봄비에 의한 암호해독을 쉽게 설명하면, 아래 그림에서처럼, 암호문 "WSNPNLKLSTCS"를 풀어서 "ATTACKATDAWN"을 찾아야합니다. 논리적 추론을 자동화하기 위해 봄비는 전기 회로의 형태를 취했습니다.
#2. 튜링 머신(혹은 튜링 기계, Turing Machine, a-machine)
한마디로 튜링 머신은 튜링이 알고리즘을 설명하기 위해 도입한 가상의 기계입니다.1936년 5월 31일에 23살의 젊은 나이에 앨런 튜링은계산하는 기계를 대표할 수 있는 가상의 장치를생각해내고,이 장치에 영어 단어인automatic의a를 따서"a-machine"이라는 이름을 붙였습니다. 일종의 오토마타(automata or automatons, 자동장치)인 셈이죠.그가 고안한 튜링 머신은 현재시점에 바로보면 초보적 형태의 컴퓨터로, 복잡한 계산과 논리 문제를 처리할 수 있었습니다. 지금의 컴퓨터와 비교하면, 튜링 머신의 무한히 긴 띠는 컴퓨터의 메모리에, 기호를 읽는 기계는 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)에 비유할 수 있습니다. "a-machine"이라는 이 기계가 바로 나중에 창시자인 앨런 튜링의 이름을 따서 튜링 머신라 불리게 되었습니다.
튜링은 이를 표현한 논문을 런던 수학회지에 1936년 5월 31일에 제출합니다. 정작 이 논문이 출판된 것은 1937년입니다. 이것이 바로 유명한 논문인 "계산 가능수와 결정문제에 대한 응용에 관하여(On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem)" 입니다. 이 논문에 대한 혹자는 인류의 운명을 바꾼 논문이라고까지 합니다.
애석하게도 앨런 튜링은 개념만을 제시했습니다.(실제로 구현된 모델이 있었던 것은 아닙니다.) 튜링 머신을 당시 '보편만능기계(Universal Computing Machine)'라고 불렀는데 튜링은 이 이기계로 모든 기계적인 계산을 해낼 수 있었다고 생각했습니다. "실세계의 사물과 사상을 어떻게 기호화할 것인가”에 대한 물음과 이렇게 표현된 “기호들과 규칙을 활용해 어떻게 지능적 추론을 할 수 있을 것인가”에 대한 이러한 이론 모델 연구는 그후 컴퓨터와 인공지능 기술의 기초가 됩니다.
튜링 머신은 수학적 모형의 일종으로, 특수한 테이프를 기반으로 작동하는 기계입니다. 앞에서도 설명드렸듯이 튜링은 개념만을 제시했고, 현재 인터넷에 나와있는 다양한 구현 이미지는 튜링의 개념을 후대에 와서 구현한 내용들입니다. 튜링머신은 0과 1의 테이프와 머신으로 구성되어 실행결과를 뽑아내는 개념으로 이론적인 컴퓨터라고 할 수 있습니다.
현대의 『폰 노이만 구조(존 폰 노이만이 제시한 컴퓨터 구조로 프로그램 내장 방식 구조임)』로 된 컴퓨터는 모두 보편 튜링 머신 이론에 바탕을 두고 있습니다. 따라서 보편 튜링 머신은 현대의 모든 컴퓨터를 흉내낼 수 있습니다. 코드 메모리와 데이터 메모리가 분리되어있는 『하버드 구조(Harvard architecture, 프로그램 코드와 데이터에 대하여 각각 다른 버스를 사용하는 프로세서의 구조)』는 테이프를 두 개 달아놓은 튜링 머신이라고 생각할 수 있으니, 보편 튜링 머신은 하버드 구조의 컴퓨터도 완벽하게 흉내낼 수 있습니다. 컴퓨터의 작업을 이론적으로 모델링할 때 우리는 이미 튜링 머신을 활용하고 있습니다.
튜링 머신은 수학적 도구로 상상한 것으로, 테이프(Tape) = 메모리, 헤드(Head) = 제어장치, 상태기록기(State Register) = 상태 정보, 행동표(Action Table) = 명령 목록으로 구성되며, 그러면 계산 가능한 모든 것을 할 수 있다고 생각했습니다.
#3. 튜링 테스트 (Turing Test)
이것은 한마디로 컴퓨터가 최소한 인간 정도의 지능을 가지고 있다고 판단하는 방법입니다. 인공지능을 개발하기 위해서는 사람의 지능지수처럼 기계의 지능을 평가할 수 있는 방법이 있어야합니다. 그 방법을 처음으로 제시한 사람이 영국의 앨런 튜링입니다. 그는 1950년에 Mind라는 학술지에 나온 『Computing Machinery and Intelligence(컴퓨팅 기계와 지능)』에서 첫 문장을 "기계는 생각할 수 있는가 ?"라는 질문으로 시작하면서 그 대답으로 모방 게임(imitation game)이라는 흥미로운 아이디어를 제안했습니다.
튜링은 "기계가 생각할 수 있는가는?"의 질문이 "기계"와 "생각"이라는 용어의 의미에 대한 정의로 시작해야한다고 했습니다. "생각"은 정의하기 어렵기 때문에 튜링은 문제와 밀접한 관련이 있고 비교적 모호하지 않은 단어로 표현되는 다른 단어로 질문을 대체하기로 선택했습니다. 튜링은 기계가 생각하고 있는지 판단하기보다는 기계가 " 모방 게임"이라는 게임에서 이길 수 있는지 물어봐야한다고 제안합니다. 튜링의 새로운 질문은 " 모방 게임에서 잘할 수있는 상상할 수있는 기계가 있습니까?"입니다. 튜링은 질문이 실제로 답할 수있는 질문이라고 믿었습니다. 튜링은 마음이나, 지능, 인간다움의 본질에 대한 논의는 그만두고, 이렇게 모방 게임을 통과하는 기계를 어떻게 만들 수 있을지로 논의 방향을 돌린것입니다.
이 논문에서 언급된 모방게임은 위의 그림에서 보듯이 아주 간단한 게임입니다. 논문 서두에서 튜링은 두 선수의 정확한 성별을 결정하기 위해 심문자가 다른 방에서 남녀에게 질문을 하는 "모방 게임"이라는 3인 게임이라는 관점에서 문제의 새로운 형태를 설명합니다. A참가자는 남자이고, B참가자는 여자, C참가자는 신문자(interrogator)로써, 남자일수도 있고 여자일수도 있습니다. 모방 게임에서 C참가자는 A나 B를 볼 수 없고, 필기를 통해서만 의사 소통을 할 수 있습니다. A와 B에게 질문을 함으로써, C선수는 어떤 참가자가 남자이고 어떤 참가자가 여자인지 알아내려고 합니다. A의 역할은 질문자를 속여 잘못된 결정을 내리게 하는 것이고, B는 질문자가 올바른 결정을 내리도록 돕는 역할입니다.
그리고는 튜링은 다음과 같은 질문을 합니다. (논문 이미지 하단에 기술된 내용입니다.)
"이 게임에서 기계가 A의 일부를 연기하면 어떻게 될까요? 질문자는 남자와 여자가 경기를 할 때처럼 종종 이런 식으로 경기를 할 때 잘못된 결정을 할까요? 이러한 질문들이 우리의 원래"기계가 생각할 수 있는가?"를 대체한다.
- We now ask the question, What will happen when a machine takes the part of A in this game?" Will the interrogator decide wrongly as often when the game is played like this as he does when the game is played between a man and a woman? These questions replace our original, "Can machines think?""
이것은 기계가 사람이 사고할 때 행동하는 방법과 구별할 수 없게 행동한다면 그 기계가 사람처럼 생각하는 것으로 볼 수 있다는 아이디어입니다. 이 모방 게임은 기계가 생각한다고 말할 수 있는지 여부를 평가하는 일종의 시험입니다. 이것은 인간의 것과 동등하거나 구별할 수 없는 지능적인 행동을 보여주는 기계의 능력에 대한 테스트입니다.
원래 튜링은 모방게임(imitation game)이라고 했고, 후에 사람들이 이를 튜링 테스트(Turing Test)라고 부르는 것입니다. 튜링이 튜링 테스트를 제시한 이후에, 이 튜링 테스트는 인공지능의 역사에 막대한 영향을 끼쳤고, 많은 비판을 또한 받아왔습니다. 어찌되었건 튜링 테스트는 인공지능이론에서 중요한 개념이 되었습니다. 현재에도 인공지능의 판별기준으로 이 튜링 테스트 개념을 확대하여 적용한 튜링 테스트를 많이 활용하고 있습니다.
해당 논문의 내용을 좀 살펴보면, 논문의 후반 부분에서 튜링은 "기계들이 생각할 수 있다"는 명제에 대해서 반대이론들을 제시했습니다. 기계의 사고에 대한 모든 주요 주장을 포함하는 9가지 일반적인 반대 의견을 고려했고, 이에 대한 자신의 의견을 기술했습니다. (1. 종교적 반대 / 2. '모래 속의 머리’이의 / 3. 수학적 반대 / 4. 의식으로부터의 주장 / 5. 다양한 장애의 주장 / 6. 레이디 러브 레이스의 이의 / 7. 신경계의 연속성에 대한 주장 / 8. 비공식적 행동에 대한 주장 / 9. 초감각 지각. 여기서는 자세히 다루지 않으므로, 그런 의견들에 대해 자신의 이견을 기술한 것이라고만 생각하시길 바랍니다.)
논문의 마지막 섹션에서 Turing은 모방 게임을 성공적으로 수행 할 수 있는 학습 기계에 대한 그의 생각을 자세히 설명합니다. 튜링은 모방 게임을 할 수 있는 기계를 만들 수 있는 작업이 프로그래밍 중 하나라고 언급하며, 그는 세기 말에 게임을 실행하도록 기계를 프로그래밍 하는 것이 기술적으로 가능할 것이라고 가정했습니다. 1950년도에 이런 예측을 했다는 것은 대단히 놀라운 일입니다. (저는 이 당시에 이런 예측을 한 것에 대해 소름이 끼칩니다.)
현대에서 와서 이 튜링 테스트이 개념은 확대되어, 기계(즉, 컴퓨터)가 한 가지만 잘해서는 안된다고 보기도 합니다. 여러 가지를 평균적 인간만큼 잘해야 한다고 생각해서 컴퓨터가 스스로 언어를 듣고 판단해서 대답하는 것까지 포함하기도 합니다. 때론 카메라를 통해 사람이 인지하는 것까지도 포함합니다. 지금은 이런 확대된 튜링 테스트를 합격하는 것과 같은 방식으로 사람의 지능을 본 뜰 수 있는 소프트웨어를 개발하는 것이 인공지능의 궁극적인 목표가 되기도 합니다.
그러나, 튜링 테스트에 대한 반론도 있습니다. 많은 전문가들은 이제 튜링 테스트가 인공 지능의 좋은 척도가 아니라고 생각합니다. 더 쉬운방법이나 새로운 방법을 인공지능 연구학자들이 제시하고있습니다. 그렇다해도 그가 남긴 이 위대한 업적은 사라지지 않을 것입니다.
참고로 튜링 테스트를 통과하는 인공지능에게는 상을 주는 것도 있는데, 바로 뢰브너 상(Loebner Prize: 뢰브너 상은 매년 개최되는 채터봇 대회의 상)이 수여됩니다. (참고로, 뢰브너 상은 휴 뢰브너 박사가 미국 매사추세츠에 있는 Cambridge Center for Behavioral Studies와 함께 1990년에 제정했습니다.) 그러나 인공 지능 분야에서 뢰브너 상은 다소 논란의 여지가 있습니다.
이 비운의 천재는 42세 생일 16일 전인 1954년에 시안화물 중독으로 사망했습니다. 그의 시신이 발견되었을 때, 사과는 그의 침대 옆에 반쯤 먹혀 있었고, 사과는 시안화물 검사를 받지 않았음에도 불구하고, 이것이 튜링이 치명적인 복용량을 섭취 한 수단이라고 추측되었습니다. 사인규명은 그가 자살을 한 것으로 결정했습니다. 한때 튜링이 베어 문 사과 모양에서 애플의 사과 로고가 만들어졌다는 속설도 있었습니다. 이에 대해서는 “사실은 이렇습니다.”에서 별도로 다루겠습니다.
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