어쩌다 인공지능

#3. 지능의 가진 기계와의 시작 : 진짜 체스 자동기계의 등장

이전 글에서 지능의 가진 기계와의 게임에서 터크(The Turk)라는 가짜로 판명난 인공지능 체스 게임 자동기계에 대해 살펴보았습니다.  1769년 터크이후에도 1868년에 유사한 사건이 있었습니다. 바로 아지브(Ajeeb)라는 오토마톤(자동기계. automaton, 복수는 오토마타로 자동화 기계의 역사에서 자주 등장하는 용어입니다. automata)기계입니다. 아지브의 이름은 아랍어/우르두어/페르시아어에서 유래되었으며 "멋지고 경이로운"을 의미합니다. 흥미로운 가짜 기계 기술은 사람들에게는 완전 자동화 된 것으로 제시되었지만, 실제로는 내부에 강력한 인간 체스 플레이어를 숨겨서 경기를 진행했습니다. (또, 속았습니다.)

Charles Hooper(캐비닛 제작자)라는 사람이 이 아지브(Ajeeb)라는 체스 게임 자동기계를 만들었고, 이 기계는 1868년 왕립 폴리테크닉 연구소(Royal Polytechnical Institute: 영국 웨스트민스터 대학의 전신)에서 처음 발표되었습니다. 아지브는 해리 후디니(Harry Houdini, 헝가리 출신 마술사), 테오도어 루즈벨트(Theodore Roosevelt, 미국의 제26대 대통령), 그리고 O. 헨리(William Sydney Porter, 미국 단편 소설 작가)를 상대로 한 경기 게임을 통해 수천 명의 관중을 끌어 들였습니다. 사람들이 이런 가짜 기계에 계속해서 속는 것을 보면, 그만큼 많은 흥미거리를 제공하는 것 같습니다. (거기다 유명인들까지 가세하니)

이렇게 가짜가 판치던 세상에 드디어 진짜가 만들어지기 시작했습니다.

1876년에 메피스토(Mephisto)라는 체스 경기를 하는 "유사 자동기계"가 등장했습니다. 터크나 아지브와는 달리 숨겨진 조작자가 없었고, 대신 전자 기계적 수단에 의해 원격으로 제어됩니다. 그러나 애석하게도 1889년 이후 해체되었고, 그 이후의 소재는 알려지지 않았습니다.

그러다가 1912년의 엘 아제드레시스타( 혹은 엘 아케드레시스타, El Ajedrecista)라는 현존하는 진정한 통합 자동화를 갖춘 전자 기계가 탄생합니다. 이것은 체스를 할 수 있는 최초의 자율 기계 중 하나입니다. 이 기계는 레오나르도 또레스 이 퀘베도(Leonardo Torres y Quevedo, 스페인 토목 공학자겸 수학자)가 만들었습니다.  이 장치는 인간 의지도 없이 체스를 두기 위해 만들어진 진정한 오토마타였습니다. 이 장치는 역사상 최초의 컴퓨터 게임으로도 간주 될 수 있습니다

이 장치는 1914년 파리에서 처음 공개되었으며 세계 최초의 컴퓨터 게임으로 간주됩니다.

첫 번째 버전에서는 조각이 보드에 꽂혀 있고 체크 및 체크메이트(체스에서 킹을 잡겠다는 경고를 담은 구호)의 게임 상태가 전구 신호를 표시되고, 기계식 암들( Mechanical arms)이 프로토타입에서 부품을 움직이는 형태였습니다. 그 이후 1920년에는 퀘베도의 아들 곤살로(Gonzalo)는 1920년 기존의 엘 아제드레시스타를 기반으로 보드 아래에있는 전자석을 통해 움직이는 개선된 체스 오토마타를 만들었습니다. 또한 컴퓨터가 게임에서 이겼을때 체크메이트를 알리는 음성 녹음과 함께 사운드 효과도 포함되었습니다. (정말 1920년도에 이런 것을 만들었다니 놀라운 일입니다. 👍👍👍)

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#1. 게임의 역사

인공지능과 인간의 대결은 대중의 관심을 갖게 하는 좋은 흥밋거리 중의 하나입니다.  게임은 모든 문화의 필수적인 부분이며 인간의 사회적 상호 작용에서 가장 오래된 형태 중 하나입니다.

우선 인류에게서 게임의 역사는 우리가 생각하는 것 이상으로 오래되었습니다. 고대 인류의 과거로 거슬러 올라가는데, 터키 남동부의 시이르트(혹은 시르, Siirt : 터키의 주 또는 시이르트 주의 주도) 지방에 있는 바슈르 회유크(Başur Höyük)라는 5,000년 된 청동기 시대 매장지가 있는 곳에서 출발합니다.  티그리스 강 상류 계곡에 위치해 있는 이 지역의 고분에서 발견된 유적은 기원전 3100년에서 2800년 사이에 탄소 연대가 기록되어있습니다. 발굴 과정에서 다양한 모양으로 정교하게 조각되고 녹색, 빨간색, 파란색, 검은 색, 흰색으로 칠해진 작은 돌 49개도 발견되었습니다. 이 돌의 모양은 일부는 돼지, 개 및 피라미드를 묘사하고, 다른 일부는 둥근 및 총알 모양을 특징으로 합니다. 또한 주사위와 흰색 껍질로 만든 3 개의 원형 토큰과 검은 색 둥근 돌을 얹은 것을 발견했습니다. 따라서 돌 조각은 일련의 게임 조각으로 여겨져 보드 게임이 아마도 5,000 년 전에 비옥한 초승달 지역과 이집트에서 시작되었음을 확인시켜줍니다. 49개의 작은 조각 된 채색 돌은 지금까지 발견 된 가장 오래된 게임 조각으로 볼 수 있습니다.

또한 기원전 1342년 ~1325년까지 살았던 고대 이집트 왕 투탕카멘(Tutankhamun)의 무덤에서도 주사위와 보드게임이 발견되었습니다.

중국에서도 고대 중국 보드 게임인 Liubo(육박. 일종의 경주 게임으로 추정) 기원전 1천년 중반 이전에 발명되었으며 한나라 왕조시대(기원전 202년 ~ 220 년)에 인기를 끌었습니다. 그 외에도 지중해, 중동, 인도, 아프리카, 미주 등의 지역에서 오래된 게임에 대한 고고학적 증거가 발견되었습니다. 

#2. 지능의 가진 기계와의 게임 시작

이와 같이 오래 역사를 가진 인간과 인간의 게임은 이제 지능화된 기계나 자동화된 기계와도 대결하는 시대로 흘러갑니다. 18세기의 많은 흥행을 끌었던 체스 기계와 사람의 대결이 있었습니다. 바로 Mechanical Turk (터크, 튀르크, 투르크, 기계 터크, The Turk or Automaton Chess Player)라는 체스 자동기계입니다. 이 기계는 헝가리의 Wolfgang von Kempelen(Johann Wolfgang Ritter von Kempelen de Pázmánd, 헝가리어 Kempelen Farkas, 볼프강 폰 켐펠렌)가 1769년에 제작한 것입니다. 숙련된 운영자와 함께 이 터크는 거의 84년 동안 유럽과 미주 전역에서 시연 된 대부분의 게임에서 승리하여 나폴레옹 보나파르트(Napoleon Bonaparte)와 벤자민 프랭클린(Benjamin Franklin)과 같은 정치가를 포함한 많은 도전자들과 경기해서 그들을 패배 시켰습니다.

그러나 이것은 가짜 게임 기기였습니다. 실제로는 내부에 숨은 사람이 작동하는 사기 게임이였습니다.

기계는 인간의 머리와 몸통의 실물 크기 모델로 구성되었으며, 터키식 가운과 터번을 입고 그 위에 체스판이 놓인 큰 캐비닛 뒤에 앉아 있었습니다. 이 기계는 인간 상대를 상대로 강력한 체스 게임을 할 수 있는 것처럼 보였지만 실제로는 기계 자동화의 정교한 시뮬레이션에 불과했습니다. 캐비닛 내부에 숨겨져 있는 인간 체스 마스터가 일련의 레버를 사용하여 아래에서 터크를 조종했습니다. 기계의 내부는 매우 복잡하고 그것을 관찰한 사람들을 오도하도록 설계되었습니다. 일부 사람들은 상자가 초자연적인 힘을 가지고 있다고까지 믿었습니다.

참고로 여기서 영감을 받아 아마존(미국의 시애틀에 본사를 둔 다국적 기술회사)은 Amazon Mechanical Turk (MTurk)라는 "크라우드 소싱(Crowdsourcing)" 웹 사이트를 개설했습니다. (https://www.mturk.com/)

"크라우드 소싱(Crowdsourcing)"은 개인이나 조직이 비교적 개방적이며 빠르게 진화하는 대규모 참가자 그룹으로부터 아이디어, 투표, 마이크로 작업 및 재정을 포함한 상품 및 서비스를 얻는 소싱 모델입니다. 아마존은 인력의 아웃소싱의 일종인 일감을 가진 수요자와 그 일을 할 수 있는 공급자를 연결해 주는 웹 기반 서비스를  MTurk에서 제공하고 있습니다. 간단한 데이터 검증 및 연구 수행부터 설문 참여, 콘텐츠 조정 등과 같은 보다 주관적인 작업에 이르기까지 모든 것이 포함되어 진행하고 있습니다. 간단한 예로는 사진 속 여자가 미인인지 아닌지, 예술사진인지 일반 사진인지를 분류하는 일과 같은 것을 사람들의 남는 노동력을 이용해 저렴하게 연결하는 것입니다. 시간이 많이 걸리고, 때론 컴퓨터가 하지 못하고 사람이 가능한 일과 같은 것을 사람에게 시키는 것입니다. 개인들에게는 부업으로 이 사이트의 일감을 가져와 돈을 벌수 있는 기회를 제공합니다.

이제 사기 게임이 아닌 인공지능을 추구한 게임에 대해서 본격적으로 알아보겠습니다.

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이전 글에서 못 다한 부분이 있어, 앨런 튜링에 대한 이야기를 좀 더 해보겠습니다.

인공지능과 사람과의 게임 대결에서 가장 기념비적인 사건이 있었습니다. 바로 알파고(Alphago: 구글의 인공지능개발 자회사인 구글 딥마인드(구글이 2014년도 인수함)가 개발한 인공지능 프로그램)와 이세돌 9단과의 대결이였습니다. 아마도 너무 유명한 내용이라 대부분의 사람들이 알고 있는 내용입니다. 2016년 3월 알파고의 승리로 그 이후부터 이제 인간은 바둑으로는 컴퓨터를 이길 수 없습니다. 

수십 년간의 연구에도 불구하고 2000년대까지는 컴퓨터의 바둑 실력은 아마급 정도에 미치는 것이 한계였으며, 컴퓨터 프로그램이 초단 수준의 사람과 호선으로 겨루어 사람을 이기는 것은 사실상 불가능하다는 평가를 받아 왔습니다. 하지만 2000년대 후반 들어 몬테카를로 트리 탐색(게임을 프로그램 구현시 많이 사용되는 의사 결정을 위한 체험적 탐색 알고리즘)이 도입되어 9줄 바둑에서는 프로기사와 대등한 수준에 이르렀으며, 구글의 알파고를 통해 딥러닝이 도입되어 바둑에서도 인간 정상급을 능가하는 인공지능이 나왔습니다. 결국 이세돌과 중국의 커제를 물리친 알파고에게 한국기원은 정상의 프로기사 실력인 '입신'(入神)의 경지에 올랐다고 인정하여 '프로 명예 단증(9단)'을 수여하였고, 중국기원도 '프로기사 9단' 칭호를 부여했습니다. 즉, 바둑으로 인공지능은 신과 같은 경지에 이르렀다는 뜻입니다.

바둑이전에도 컴퓨터와 인간과 게임 대결에서 기념비적인 사건이 있었습니다.  1997년, IBM의 Deep Blue( 딥 블루, IBM에서 개발 한 체스 게임 컴퓨터)가 처음으로 체스 세계 챔피언(Garry Kasparov)을 상대로 인간과의 경기에서 승리했습니다. (이 경기는 논란의 여지가 있기는 합니다.) Deep Blue는 GOFAI의 예인 알파-베타 검색 알고리즘을 병렬로 실행하기 위해 맞춤형 VLSI 칩을 사용했습니다.

※ GOFAI : Good Old-Fashioned Artificial Intelligence. 1950년대 중반부터 1980년대 후반까지 많이 사용되었던 Symbolic AI를 말함. 문제, 논리, 검색에 symbolic한 표현을 기반으로 함.

오늘 이야기가 바로, 앨런 튜링의 체스 프로그램 "튜로챔프(Turochamp)"입니다.  때때로 "Turbochamp"로 잘못 표기되기도 합니다. 

#4. 튜로챔프 : 구현하지 못한 인공지능 체스 프로그램

튜로챔프(Turochamp) 프로그램은 1948년 앨런 튜링(Alan Turing)과 데이비드 가운 챔퍼나운(혹은 데이비드 챔퍼나운. David Gawen Champernowne, DG Champernowne, 영국의 경제학자이자 수학자. 1912년–2000년, 앨런 튜링의 오래된 대학 친구)가 같이 만들었기 때문에, 두 사람의 성을 조합 하여 "Turochamp"로 명명한 것입니다.  

이 튜로챔프는 최초로 작성된 체스 시뮬레이션 컴퓨터 게임 프로그램으로 실제로 컴퓨터에는 구현되지는 않았습니다. 튜로챔프를 만들기 전에 앨런 튜링을 삶을 살펴보면 다음과 같습니다. 

인류 역사상 가장 많은 인명 피해와 재산 피해를 남긴 가장 파괴적이었고 큰 전쟁이었던 제2차 세계대전(1939년9월1일 ~ 1945년9월2일)이 6년1일만에 끝나고, 앨런 튜링은 런던의 Hampton에 살았습니다. 1945년 그는 National Physical Laboratory(NPL:영국의 국가 측정 표준 연구소. 세계에서 가장 오래된 표준화 실험실 중 하나)에서 수학부서 창설 추진과 ACE (Automatic Computing Engine: 자동 컴퓨팅 엔진. 앨런 튜링이 설계한 영국 초기 전자 직렬 저장 프로그램 컴퓨터) 설계 작업을 했습니다. 그리고 맨체스터 대학교 등에서 컴퓨터에 대한 연구도 계속했습니다. 이 시기의 앨런 튜링은 형태 발생과 수학적 모델화에 주력했습니다. ACE는 실현 가능한 디자인이었지만 블레칠리 파크(Bletchley Park)의 전시 작업을 둘러싼 비밀(영국의 공식 비밀 법으로 보호되었음)로 인해 프로젝트 시작이 지연되고 환멸을 느꼈습니다. 결국 1947년에 ACE를 떠납니다.

1948년에  앨런 튜링은 맨체스터 빅토리아 대학교 수학과의 리더로 임명되었습니다. 1년 후, 1949년 그는 컴퓨팅 머신 연구소의 부국장이 되었고, 그곳에서 가장 초기의 저장 프로그램 컴퓨터 중 하나 인 Manchester Mark 1의 소프트웨어 작업을 했습니다.

※ ACE관련 참고 :  1947년 Turing이 캠브리지로 떠난 후 Wilkinson이 ACE 그룹을 이끌도록 임명되었습니다. 앨런 튜링이 떠난 이후 ACE는 Pilot ACE(제작이 완료되기 전에 NPL을 떠난 앨런 튜링이 설계 한 전체 ACE 의 예비 버전) 형태로 진행되어 1950년 5월10일, 첫 프로그램을 실행했으며 1950년11월 언론에 시연되었습니다.

1948년 앨런 튜링은 그의 전 대학 동료인 데이비드 챔퍼나운과 함께 아직 존재하지 않는 컴퓨터를 위한 체스 프로그램을 작성하기 시작했습니다. 1950년 드디어 프로그램은 완성되어 “튜로챔프(Turochamp)”라고 불렸습니다. 1952년, 그는 튜로챔프를 Ferranti Mark 1(Manchester Electronic Computer 혹은 Manchester Ferranti : 세계 최초의 상용 범용 디지털 컴퓨터 중 하나) 위에 구현하기 위해 노력했습니다. 그러나 충분한 전력이 부족으로인해 컴퓨터가 프로그램을 실행 할 수 없습니다. 대신 튜링은 알고리즘의 페이지를 넘기고 체스판에서 지시를 수행하여 수동으로 프로그램을 진행했습니다. 모든 동작을 고려해야 했기에 한번 말을 놓는 데까지 약 30분이라는 긴 시간이 소요됐다고 합니다. 결론적으로 보면 튜로챔프 알고리즘은 모든 잠재적 움직임과 모든 잠재적 플레이어 움직임을 계산하고 각 게임 상태에 점수 값을 할당하고 평균이 가장 높은 움직임을 선택하는 방식으로, 낮은 수준의 인간 플레이어와 전체 체스 게임을 할 수 있었습니다. 

결국 인간과의 대결에서 이 프로그램은 튜링의 동료인 Alick Glennie에게 졌지만 데이비드 챔퍼나운의 아내 Isabel과의 경기에서 이겼다고합니다. 

애석하게도 튜로챔프는 원래 구현이 종이에 알고리즘이 있었기 때문에 실행 가능한 프로그램이나 프로그램의 소스 코드를 다운로드 할 수 없습니다. 그래서 "종이 기계(paper machine"이라는 별명을 가지고 있습니다. 튜로챔프의 원본 프로그램의 가장 좋은 확인은 앨런 튜링의 작품 에세이입니다. 체스 알고리즘이 어떻게 동작하는지 기술되어있는 앨런 튜링의 에세이에서 발췌한 아래 이미지를 참조하시길 바랍니다. 

앨런 튜링이 지금 살아 계셨다면, 2021년 기준 나이로 109세 할아버지입니다. 그랬더라면 아마도 엄청난 인공지능과 컴퓨터 분야의 발전을 이루었을 것이라고 생각하면서, 앨런 튜링의 이야기를 여기서 마무리합니다.

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