AI시대, AI교육!

2020년 세계보건기구(WHO)는 전 세계를 전염병의 공포로 몰고 간 코로나바이러스감염증-19(COVID -19) 에 대해 세계적 대유행을 뜻하는 '팬데믹'을 선언하였다. 하지만 놀랍게도 신종코로나바이러스로 인한 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 확산을 처음으로 경고한 곳은 세계보건기구(WHO)가 아니라 캐나다의 인공지능인 블루닷(BlueDot)이었다. 인공지능 블루닷이 보건 전문가들보다 먼저 코로나바이러스감염 증-19(COVID-19)의 위험성을 인식하고 경고한 것이다.

최근 인공지능 스피커를 가지고 있는 가정들도 많고 인공지능 챗봇으로 상담받는 일도 많아졌다. 스마트 폰으로 사진을 찍을 때 인공지능이 사람의 얼굴이나 신체를 인식하여 스티커를 붙이거나 얼굴 모양을 바꾸어서 사진을 찍을 수 있도록 돕기도 한다. 또한 쇼핑몰에서 나의 취향을 알아서 새로운 상품을 추천하기 도 한다. 이렇듯 우리 생활에도 이미 인공지능이 깊숙이 들어와 있다.

인공지능(AI, Artificial Intelligence)은 인간의 학습능력, 추론능력, 지각능력과 같은 인지적 능력을 인공적으로 구현한 컴퓨터 시스템이다. 즉, 기계가 인간처럼 생각하고 학습하여 판단할 수 있는 능력을 갖춘 것을 의미 한다.

영국의 수학자 앨런 튜링은 2차세계대전 당시 독일군 암호를 해독해 영국을 구한 암호학자였다. 그는 “기계도 인간처럼 생각할 수 있을까?”라는 상상을 하게 되었다. 튜링은 1950년에 철학 저널 Mind 에 발표한 「Computing Machinery and Intelligence」에서, 기계가 지능적이라고 간주할 수 있는 조건을 언급했다. “기계가 생각할 수 있는가?, 기계가 인간과 비슷하게 대화할 수 있는가?”라는 질문에 대해, “컴퓨터로부터의 반 응을 인간과 구별할 수 없다면 컴퓨터는 생각(thinking)할 수 있는 것”이라고 주장하면서 기계의 지능을 테 스트하는 튜링테스트를 제안하였다. 이것이 인공지능의 시발점이었다. 1956년에는 미국의 컴퓨터 과학자 존 매카시(John Macathy)가 다트머스 대학에서 10명의 과학자가 모여 두 달 동안 인공지능을 연구하자고 제안하면서 인공지능이라는 용어를 처음으로 사용하게 되었다. 지능을 가진 기계를 일컫는 역사상 첫 번 째 표현으로 ‘인공지능’이라는 말을 사용한 것이다. 이후 인공지능은 두 번의 봄과 같은 부흥의 시대와 두 번의 겨울과 같은 한계와 실망의 시기를 보냈다. 지금은 인공지능이 딥러닝과 빅데이터, 클라우드 등의 컴 퓨팅 파워로 세 번째 봄의 전성기를 맞이하고 있다. 2016년에는 구글의 알파고와 우리나라 프로 바둑기사 였던 이세돌과의 바둑대결에서 알파고의 승리로 인공지능에 더욱 큰 관심을 불러일으키게 되었다.

인공지능(AI)의 역사

인공지능은 인간의 여가, 산업, 의료, 예술, 금융, 복지 등의 분야에 활용되어 인간 이상의 능력을 발휘하며 많은 문제를 해결하고 있다. 예를 들어 암을 진단하는데 활용하는 인공지능 왓슨, 공장의 생산에 투입되어 각종 센서로 데이터를 받아들여 스스로 판단하고 행동하면서 단순하고 반복적인 업무들과 힘들고 위험한 일을 맡아 처리하는 인공지능 로봇, 그림을 그리고 작곡하며 악기를 연주하는 인공지능들이 이미 상용화 되어 사용되고 있다. 또한 스마트폰 비서와 인공지능 스피커가 생활의 편리함을 증대시켜 줄 뿐만 아니라 노인의 말동무가 되어주고 아이들의 선생님이 되어 주기도 한다. 넷플릭스나 페이스북에서 영화나 친구를 추천해주는 추천 시스템, 인터넷에서 자주 볼 수 있는 챗봇 등 우리 생활에 가깝게 활용되는 인공지능들도 있다.

미래기술로 기대되는 자율주행자동차도 인공지능의 집약체이다. 스마트폰이나 인공지능 스피커가 사용 자의 음성을 인식해 집 안의 모든 사물인터넷(IoT) 기기를 연결하고 사용자의 요구사항에 따라 자동으로 작 동하거나 원격으로 조종하는 스마트홈도 인공지능으로 가능할 수 있다.

지금 우리의 아이들이 성장하여 직업을 가질 때가 되면 어떤 일을 하든 인공지능이 적용되지 않은 것이 없을 것이다. 우리 아이들에게 인공지능에 대한 개념을 알고 활용할 수 있는 능력이 없다면 미래 사회에서 도태될 가능성이 커질 것이다.

손정의 소프트뱅크 회장은 인공지능이 인류 역사상 가장 큰 혁명을 초래할 것이라고 말하며 이에 우리나 라가 해야 할 것은 “첫째도 인공지능, 둘째도 인공지능, 셋째도 인공지능”이라고 하면서 전폭적 인공지능 육성 정책의 필요성을 강조하였다.

출처 : 청와대(https://www1.president.go.kr/articles/6786)

인공지능 교육에 대한 세계 동향을 살펴보면 다음과 같다. 인공지능 분야에서 세계 최고 경쟁력을 보유하고 있는 미국은 2016 년 10월 국가과학기술협의회에서 인공지능 국가 연구 개발 전략을 발표하고, 인공지능의 기술적 수요 확인, 공공 정책 수립 및 장기적 연구 개발 투자 효과 극대화를 위한 국가 차원의 프레임워크를 제안하였다. 유럽연합(EU)의 국가들도 초·중등학교 에서 인공지능 교육의 필요성을 인지하고, 학교급과 나이에 상관없이 모든 시민이 인공지능 문해력을 습득할 수 있도록 노력하 고 있다. 중국에서는 국가 주도로 인공지능 교과서를 개발하고 2019년부터 초·중등교육에 도입하고 있으며 일본, 인도 등에서도 미래인재 양성 차원에서 초·중등 교육에 인공지능 교육을준비하고 있다.

우리나라도 시대적 요구에 부응하고자 2019년 12월에 인공지능 국가전략을 발표하였다. ‘I T 강국을 넘어 AI 강국으로’라는 비전을 세우고 세계를 선도하는 AI 생태계를 구축하며 인공지능을 가장 잘 활용하는 나라, 사람 중심의 인공지능 구현이라는 핵심전략을 세웠다.

인공지능 국가전략을 통한 미래상

인공지능이 국가의 주요 의제가 됨에 따라 교육 분야에서도 인공지능 교육에 대한 요구가 커지고 있다. 이에 정부는 2020년 11월에 인공지능 시대 교육정책 방향을 발표하면서 대한민국의 미래 교육이 나아가야 할 길을 제시하였다. ‘인간다움과 미래다움이 공존하는 교육 패러다임 실현’을 비전으로 제시하였으며 3대 정책 방향을 내세웠다. 첫째, 미래인재 양성의 방향은 감성적 창조 인재로 설정하였다. 둘째, 학습환경은 초개인화 학습환경으로 변화할 것을 예고했다. 셋째, 정책 형성과정은 따뜻한 지능화를 추구할 것이라고 밝혔다.

인공지능교육이란 인공지능의 혜택을 누리기 위해 필요한 지식과 기능을 배우고, 인공지능과 함께 살아가기 위해 필요한 가치와 삶의 방식을 배우는 교육을 의미한다. 초·중등 인공지능 교육에서는, 인공지능 리터러시(AI literacy)를 갖추고 현재의 컴퓨팅 사고력과 소프트웨어 교육 역량을 기반으로 인공지능의 기능을 적용하여 창의적인 산출물을 만들어 낼 수 있는 역량을 주요 목표로 한다.

인공지능 교육의 요소(출처 : 서울시 교육청)

인공지능교육의 유형은 크게 인공지능 이해교육, 인공지능 활용교육, 인공지능 개발교육으로 나눌 수 있다. 인공지능 이해교육은 인공지능 용어, 지식, 개념, 원리, 법칙, 알고리즘 등에 대해 학습하여 인공지능의원리와 인공지능 자체를 이해하는 학습이다. 이론과 실습을 통해 인공지능의 지식과 기능을 갖추는 데 중점을 둔다. 인공지능 활용교육은 자신과 생활에서 주어진 문제를 해결하기 위해 인공지능을 활용하는 내용과 방법을 다룬다. 인공지능의 작동원리에 대해 잘 몰라도 인공지능 툴을 적용하여 학습에 도움을 받는 것에 관심을 둔다. 이론적인 부분보다는 기능적이고 실용적인 내용을 중점적으로 다룬다. 이미 개발된 다양한 인공지능 기술을 활용하여 교과의 문제를 해결하면서 교과에 흥미를 느끼고 학습자의 역량을 강화한다. 인공지능 개발교육은 인공지능을 만드는 교육이다. 인공지능의 알고리즘, 머신러닝 및 딥러닝 등을 적용한 인공지능을 만들 수 있도록 설계, 개발, 시험해보는 분야라 할 수 있다.

학교 현장에서 학생들을 지도하며 느낀점은 다양한 인공지능교육 유형이 학생들의 단계에 맞추어 모두 필요하다는 것이다. 그러나 현재 학교의 학생들과 교사들의 역량들을 고려해볼 때 인공지능 자체에 대한 이해와 깊이 있는 개발교육에 앞서, 이미 개발되어 있고 쉽게 사용할 수 있는 인공지능을 교과와 학습에 활용하는 인공지능 활용 교육이 접근하기 쉽다.

예를 들어 구글 오토드로우(AutoDraw)라는 인공지능 도구는 아이들의 낙서와 같은 그림을 인공지능이 인지하고 추측하여 추천 그림을 제안하는 도구이다. 이런 도구를 이용하면 학생들은 그리기 능력에 제한받지 않고 생각을 자유롭게 표현할 수 있으며 이러한 그림들을 자기소개하기, 마을지도 그리기, 놀이터 안전수칙 만들기, 환경 포스터 제작하기 등 이미지를 활용하는 학습에 다양하게 사용할 수 있다.

네컷만화나 잇셀프와 같은 인공지능웹툰 제작도구를 이용하여 캐릭터와 배경을 선택하고 텍스트를 넣어주면 텍스트에 따라 캐릭터의 표정, 동작 등을 인공지능이 추천하여 누구나 쉽게 웹툰을 제작할 수 있다. 이 인공지능 웹툰에는 페르소나 인공지능이 적용되어 있는데 이것은 챗봇 인공지능 기반으로 음성인식, 자연어인식, 감정인식을 하는 인공지능이다. 이런 도구를 이용하면 어린 학생들도 만화로 자신의 생각을 자유롭게 표현할 수 있다. 인공지능 만화 그리기 도구가 읽은 책 소개하기, 감상문 쓰기, 생활에서 경험한 것 표현하기, 생태환경, 생활의 불편함을 개선하는 아이디어 내기 등 만화로 생각을 표현하는 학습에 활용될 수 있다.

인공지능의 머신러닝을 경험할 수 있도록 서비스하고 있는 구글의 티처블 머신(Teachable Machine)을 활용하면 코딩 없이 머신러닝의 과정을 경험할 수 있다. 티처블 머신은 이미지와 소리, 자세를 분류하는 머신러닝을 통해서 다양한 분류 인공지능을 제작할 수 있다. 티처블 머신은 사용자가 학습에 필요한 사진을 촬영하거나 소리를 녹음해서 이를 기반으로 분류 작업을 한다. 하지만 여기서 사용자가 제공하는 데이터만으로 머신러닝을 진행한다면 높은 성능을 보이기 어렵다. 따라서 티처블 머신은 이미 사전에 훈련된 모델에 전이 학습을 진행한다. 이런 서비스 때문에 다양한 모양 분류, 동식물 분류, 암석분류, 다양한 소리와 자세를 분류하는 활동을 간단한 클릭 몇 번으로 가능하게 할 수 있다.

딥드림 제너레이터(Deep Dream Generator)라는 인공지능은 딥러닝 기술을 시각 이미지에 적용한 기술로, 다양한 사진을 고흐나 고갱이 그린 그림처럼 바꾸거나 다른 질감을 입힐 수 있고 이미지를 조작·왜곡하여 새롭고 추상적인 이미지로 바꿀 수도 있다. 이처럼 인공지능을 활용하여 새로운 영감을 얻거나 시각적인 콘텐츠를 제작하는데 도움을 받을 수 있다.

이외에도 구글렌즈, 구글 아트앤컬쳐(Google Arts & Culture), 구글번역, 파파고번역, 구글포토, 두들 바흐, 구글 어시스턴트, AI Duet 등 셀 수 없이 많은 인공지능 활용 도구들이 이미 개발되어 있다. 물론 이 도구들이 어떤 과정을 거쳐서 결과물을 내는지 그 과정을 알 수 없어서 인공지능을 블랙박스로 부르기도 하지만 인공지능에 대해 친숙해지고 인공지능을 활용하는 것만으로도 교수학습에 도움을 줄 수 있다. 이렇게 다양한 활동에 인공지능을 활용하는 경험을 통해 학생들과 교사들도 인공지능에 보다 가까이 다가가고 깊이 있게 학습하고자 하는 시도들이 생길 것이다.

교육격차는 빈부격차를 이끈다. 준비가 안 된 원격교육이 갑자기 시작되면서 교육의 가장 큰 문제로 대두된 것이 교육격차이다. 인공지능 교육이 이러한 교육격차를 해결하는데 도움이 되리라 생각된다. 인공지능을 활용하여 진정한 개개인의 맞춤형 교육을 실현하고 학생들에게 최적의 교육을 제공할 수 있을 것이다. 인공지능교육이 소수의 엘리트를 위한 교육이 아닌 모두를 위한 교육이라는 관점에서도 매우 중요하다. 특히 지능정보사회에서 지능정보의 격차는 심각한 빈부격차, 계층 간 격차를 불러올 수 있다. 따라서 인공지능 교육은 모든 학생을 위한 교육으로 나아가야 할 것이다.

시대가 급변하고 있다. 변하지 않으면 생존할 수 없는 시대이다. 하지만 이 ‘Change’가 우리에게는 ‘Chance’가 될 수 있다. 시작은 언제나 어렵고 걱정이 많다. 특히나 많은 사람이 걸어가 보지 않은 길일수록 더욱 막연한 두려움을 갖는다. 그러나 영화 인터스텔라의 명대사 “우린 답을 찾을 것이다. 늘 그랬듯이. (We will find a way. We always have.)”처럼 엄청난 변화의 시대를 살아가고 있지만 분명 교육의 해답을 찾으리라 믿는다.