4차 산업혁명과 인공지능, 그리고 환경문제

△ 이세돌 9단과인공지능알파고의 ‘구글딥마인드챌린지매치’(한겨레)

지난해 3월, 서울에서 있었던 구글 알파고(AlphaGo)와 이세돌 9단의 바둑대결은 대한민국을 넘어 전세계가 ‘인공지능’이라는 새로운 키워드에 집중하게 된 사건이었다. 인간이절대적인 우세라고 여겨졌던 바둑경기,그리고 패배.이를 기점으로 세계 각지의 언론들은 새로운 기술혁신, 즉 인공지능이 초래할 긍정적,부정적 파급 효과들을 논의하기 시작했다. 다보스 포럼에서는 (모바일)인터넷, 센서, 인공지능과 기계학습이 기존 생산시스템과 결합되어 제4차 산업혁명이 임박했음을 주장하기도 했다. 이는 더 이상 부정하기 힘든 현실이며, 인간들은 이미 4차 산업혁명의 물살에 발을 내딛었다.

 

4차 산업 시대의 가장 주요한 변화인 인공지능(Artificial Intelligence, AI)의 혁신적인 발전과 적용.아마 필자를 비롯한 대부분의 비전문가들이 인공지능이라는단어를 들으면, 사람처럼 말하고 행동하는 ‘로봇’을 가장 먼저 떠올릴 것이다. 그러나 괴이한 모습을 한 채 인간들에게 섬뜩함을 제공하는 로봇보다도 훨씬 다양한 분야에 적용되어 이용가능한 기술이 있다. 바로, 뛰어난 연산력을 가진 컴퓨터를 연결해 방대한 양의 데이터를 모으고 분석해내는 ‘머신러닝’을 통한 빅데이터가 그것이다.이러한 머신러닝·빅데이터의 수혜를 가장 많이 받고 있는 분야 가운데 하나가 환경 과학이다.

 

△ 머신러닝(pixabay)eBird로고(wikipidia)

이는 지하수, 기후 변화, 동·식물의 이주·분포 등 지구 환경의 다양한 구조, 체계, 현상을 분석하는데 매우 용이하기 때문이며, 인간이 수기로 처리할 수 없을 정도의 방대한 데이터를 분석해 앞으로 일어날 일을 예측하고 그에 맞춰 대책을 세우는 일은 환경과학기술뿐만아니라 이에 관련한 정책결정에도 매우편리한 수단이다. 다시 말해 인공지능,즉 4차 산업 시대의 과학 기술은지구의 기후변화, 생물종 보호 등 환경 과학 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있다.

 

△ 플랑크톤(pixabay)인공지능(pixabay)

이러한 흐름 속에서 알파고의 아버지라고 불리는 구글 딥마인드 CEO데미스하사비스는 자신의 궁극적인 목표가 “인공지능을 이용하여 기후변화 모델링과 같은 인류 사회의 난제를 극복하는 것”이라며인공지능과 환경문제와의 명확한 연결고리를 밝히기도 했고, 또지난7월환경부는 ‘4차 산업혁명과 환경’을 주제로 한 대규모 컨퍼런스를 개최하기도 했다. 여기서 안병옥 환경부 차관은 인사말을 통해 “4차 산업혁명의 기술에 의해 환경정책도 바뀔 것”, 특히 “대기오염 측정과 지능형 적용, 방대한 환경정보를 빠르게 분석하고 데이터를 융합하여 새로운 관점에서 환경을 볼 수 있는 기회가 열릴 것”이라고 말했다.

 

 

이렇게 국내외의 다양한 환경 정책자들은 ‘지구를 위한 인공지능(AI for Earth)’이라는 목표의식을 확고히한 채 4차 산업혁명을 준비하고 있다. (물론 향후 그 방향성이 어떤 결과를 만들어 낼 것인지는 확신할 수 없지만.)그렇다면 현재의 인공지능이 어떠한 방식으로생물 종 다양성 및 환경자원 보호에 활용되는지 살펴보자.

‘eBird’어플을활용한조류 서식지 분석연구 및 생물 다양성 보호 활동
다양한 생물 종 보호는 머신러닝이 환경 과학에 즉각적으로 활용될 수 있는 분야 중하나로, 고메스 교수가 있는 코넬 대학교의 컴퓨터 환경 연구소는 조류학 실험실과 함께 “eBird”라는 어플을 출시해 일반 시민들이 자기 동네에서 어떤 새들을 몇 마리나 관찰했는지 기록하도록 했다.

 

그 결과 지금까지 30만 명이 총 3억 회 이상의 관찰 기록을 남겼으며, 이를 통해 새들이 언제 어디에 주로 머무는지, 계절이 바뀌면 어떻게 이동하는지 등을 매우 자세하게 분석하고 예측할 수 있게 되었다. 고메스 교수는 머신러닝으로 알고리즘을 구성한 굉장히 정교한 모델과 방대한 양의 데이터를 통해 새들의 분포를 더욱 정확하게 예측하게 되었음을 주장하였다. 또한 연구팀의 이 결과를 환경운동가, 정책결정자들과 공유하여 새들의 서식지를 보호하는 데 효과적으로 활용할 계획이라고 한다.예를 들어, 특정 새들의 이동 경로를 예측해 쌀농사를 짓는 농부들에게 보상금을 제공하고 그 지역의 물을 남겨 새들이 먹을 수 있도록 하는 것이다.

‘Macroscope’를 통한 식물성 플랑크톤의 분포추적 그리고 기후변화 대처

바다표면에 떠다니는 식물성 플랑크톤은 광합성을 통해 우리가 숨쉬는데 필요한 산소를 만들어 낸다.이 과정에서 이산화탄소를 흡수하며, 죽고나서는 탄소를 지닌채 해저로 가라앉기 때문에 지구의 대기구성을 유지하는데 핵심적인 역할을 한다. 동시에 바다먹이 사슬의 가장 아랫부분에 위치하여 생태계의 주요자원이기도 하다.

 

이러한 이유로 나사의 연구원인 세실루소(Cecile Rousseaux)는 머신러닝을 활용해 바다에 있는 식물성 플랑크톤의 개체수를 측정하고 정확한 분포를 추적해 왔다고 한다. 그가 플랑크톤을 추적하는 데 활용하는 자료는 인공위성에서 시시각각 찍은 지구의 사진(=Macroscope(매크로스코프) : 인공지능과 클라우드 컴퓨팅 기술을 접목해 인공위성이 촬영한 수백만 장 속의 위성사진을 세세하게 분석하는 기술)이다.

 

아직은 식물성 플랑크톤의 개체수와 시간에 따른 변화 정도를 분석·예측하는게 전부지만, 2022년부터 시작할 PACE(Pre-Aerosol Clouds and ocean Ecosystem)라는 프로젝트를 통해 훨씬 더 상세한 자료를 얻을 예정이다. PACE를통해 더 방대한 양의 데이터를 모아 인공지능 시스템으로 분석하게 되면 미생물과 플랑크톤이 대기중의 이산화탄소농도와 어떠한 관계를 맺고 있는지 알게 될 것이고, 이는 기후변화 대처를 위한 연구과정에 큰 도움이 될 것이다.

인공지능기술을 활용한 대표적인 생물다양성 보존 및 환경 자원 연구 사례 2가지를 살펴보았다. 이는 서두에서 언급한 ‘머신러닝’을 활용한 데이터 수집 · 분석을 통한 일련의연구 과정이지만, 앞으로 다양한 기술들과 결합하여 환경 문제들을 예측하고 미리 방지하는 환경 정책적인 방향으로 나아 갈 가능성이 크다. 이 외에도 슈퍼 컴퓨터 왓슨을 활용한 미세먼지 문제 해결, 어스큐브(EarthCube)지질 분석을 통한 재난 예방책수립, 인공지능 탑재 드론을이용한 야생동물 보호 및 관리 등 4차 산업 혁명 기술을 활용하여 환경문제를 해결 하고자 하는 노력은 국제적으로 활발하게 이루어지고 있는 상황이다.

인공지능의 시대, 우리는 왜 환경문제에 집중해야 하는가
물론, 기술발전이 먼저일지 환경재앙이 먼저일지는 두고 볼 일이다. 환경 오염은 인공지능의 제4차 산업 혁명만큼이나 우리 코앞에 닥친 문제이며, 이러한 심각성을 완전히 인지하지 못하는 인간들에게 지구의 관용이 얼마나 더 유효할지는모르기 때문이다.

 

즉, 인공지능을 통한 환경문제의 해결은기술발전을 통해 모든 문제가 극복된다고 믿는 ‘극단적 기술낙관론’을 근간으로 하지 않는다. 산업구조의 전환이 단순히 기술개발로만 이루어지는 것이 아님은 모두가 잘 아는 사실이며(이에 상응하는 인류 삶의 양식이 바뀌어야 할 것이다), 매우 객관적인 시각으로 말하자면 시간은 우리편이 아닐지도 모른다. 다시 말해 인류의 건강한 삶이 오래 남지 않았다는 것이다.

그렇다면 인공지능 시대에 앞서, 우리는 왜 환경 문제에 집중해야하는걸까?

인공지능을 통한 환경기술 개발과 환경 정책 수립에 관심을 기울이는 이유는 바로 새롭게 도래하는 시대에서 환경문제가 더 이상 소외되어서는 안되기 때문이다. 새로운 산업구조의 물살이 인류를 뒤덮고, 역사적으로 그래왔듯이 우리는 그 변화의 단맛과 쓴맛을 여러모로 경험 할 것이다. 그 일련의 과정에서 또 다시 생물다양성과 환경자원 보존의 문제가 우선순위에서 밀려난다면 인류의 미래는 더 이상 존재하지 않을 지도 모른다. 즉, 지속가능한 인류의 건강한 삶을 위해서는 인공지능의 시대에 걸맞은 다양하고 신선한 방식을 통한 환경 문제 해결 방안이 고안되어야하며 이는 국가적인 공론의 장, 그 중심에서 뜨겁게 논의되어야 한다.

인공지능이라는 기술 혁명과 4차 산업의 시대는이미우리가 맞이한 새로운 시작점이다. 그 속에서 인류 최대의 난제, 환경 문제를 해결하기 위한 구체적인 해결방안을 모색하고 실천하는 것은 밝은 미래로 향하는 길이며 충분히 해결가능성이 있다. 물론그 결과가 유토피아 일지, 디스토피아 일지는 아무도 모른다.

 

여기서 중요한 점은 끊임없이 발전해가는 인공지능, 환경, 그리고 인간이 어떻게 공존할 것인가의 문제이다. 과학 기술이 무조건적인 해답은 아니듯이, 하나의 방안으로 환경문제 전체가해결되리라 믿지 않는다. 서로가 머리를 맞대고 중요 화두에서 밀려난 이 난제를 공론의 장에 두어 좀 더 활발한 논의를 진행 시켜야 하며 이 과정에서 융합되는 다양한 분야의 인공지능은 이를 실현할 기술적인 도움이 되어 줄 것이다.

마지막으로, 이 기사의 1차 자료가 되었던 Ensia(미국의 환경전문 매거진)의 과학 프리랜서 작가 Erin Biba가 기고한 칼럼의 가장 핵심적인 문장 중 일부로 기사를 마치도록 하겠다.

“… … to make human life on Earth more sustainable ”
(지구에서 살아가는 인간의 삶이 좀 더 지속 가능 할 수 있도록)

[그린기자단 한나라 기자] 

[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]