[AI 프리즘] "인공지능의 환경문제 딜레마"...새로운 기술로 접근하는 AI의 지속 가능성 해결책은
[AI 프리즘] "인공지능의 환경문제 딜레마"...새로운 기술로 접근하는 AI의 지속 가능성 해결책은
  • 유 진 기자
  • 승인 2024.03.10 06:58
  • 수정 2024.03.10 06:58
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[사진=더컨버세이션]
인공지능(AI)은 기후 위기에 대한 해결책을 제시하는 동시에 환경 문제의 일부라는 복잡한 양면성을 가지고 있다. [사진=더컨버세이션]

인공지능(AI)은 기후 위기에 대한 해결책을 제시하는 동시에 환경 문제의 일부라는 복잡한 양면성을 가지고 있다.

AI 모델의 구축과 운영에 필요한 에너지 소비는 이 기술이 탄소 배출에 상당한 영향을 미친다는 사실을 드러낸다.

AI 시스템을 유지하기 위한 대규모 데이터 센터의 운영은 높은 탄소 배출량을 동반한다고 분석됐다.

그러나 스파이킹신경망(SNNs:spiking neural networks)과 평생학습(L2)과 같은 새로운 기술적 접근 방식을 통해 AI의 탄소 발자국을 줄일 수 있는 가능성이 열려 있다고 전문가들은 말하고 있다.

이러한 기술들은 AI 시스템의 학습과 추론 단계의 효율성을 높여 에너지 사용을 줄이는 데 기여할 수 있다는 것이다.

자율 주행 자동차의 AI 학습 예시처럼, 많은 매개변수를 가진 스파이킹신경망은 리소스 집약적이다.

챗 GPT-3 같은 시스템은 훈련과 운영 과정에서 상당한 양의 CO₂를 배출한다. 대규모 언어 모델의 에너지 요구량은 지난 10년 동안 급증했으며, 이러한 추세는 계속될 전망이다.

AI 기술의 탄소 발자국은 AI 연구와 개발의 중요한 고려 사항이 돼야 한다고 전문가들은 지적했다.

AI의 지속 가능한 발전을 위해서는 탄소 배출을 줄이는 방법을 찾는 것이 필수적이다. 현재 AI의 탄소 발자국을 정확하게 측정하는 방법이 부족하므로, 이 분야의 연구와 개선이 절실히 필요하다는 의견이다.

이러한 상황에서 AI 기술의 환경적 영향을 최소화하기 위한 지속적인 노력이 요구되고 있다.

스파이킹신경망, AI의 탄소 발자국을 줄이는 미래 기술

스파이킹신경망과 평생 학습 기술은 인공지능 분야에서 에너지 효율을 증가시키고 탄소 발자국을 줄이는 혁신적인 해결책으로 주목받고 있다.

스파이킹신경망은 데이터에서 패턴을 처리하고 학습해 예측을 수행하는 방식으로 작동하는데, 10진수를 사용하고 소수점 있는 숫자의 복잡한 연산으로 인해 컴퓨팅 파워와 메모리가 많이 필요하다.

이러한 소수점 연산으로 인해 인공신경망(ANNs)은 네트워크가 커지고 복잡해짐에 따라 에너지 집약적으로 변한다.

이에 대한 대안으로 등장한 스파이킹신경망은 인간의 뇌에서 영감을 받아 개발됐다. SNNs은 뉴런 사이의 정보 전송 방식이 주요 차이점으로, 인간의 뇌처럼 간헐적인 전기 신호인 스파이크를 통해 통신한다.

이 스파이크들은 정보의 타이밍에 따라 정보를 전달하며, 0 또는 1로 표시되는 스파이크의 이분법적 특성은 뉴런의 활성화와 비활성화를 결정한다.

이러한 스파이크 신경망의 효율적인 정보 전송 방식은 AI 시스템의 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

스파이킹신경망의 개발과 적용은 AI 기술의 지속 가능한 발전을 위한 중요한 진전이 될 것으로 전문가들은 기대하고 있다.

[사진=더컨버세이션]
스파이킹신경망과 인공지능의 에너지 효율성과 속도를 크게 향상시킬 가능성을 지닌 기술로 부각되고 있다. [사진=더컨버세이션]

스파이킹신경망, 에너지 효율성과 속도의 혁신

스파이킹신경망과 인공지능의 에너지 효율성과 속도를 크게 향상시킬 가능성을 지닌 기술로 부각되고 있다.

스파이킹신경망은 뇌의 작동 방식을 모방하여 정보를 처리하고 전송하는 방법으로, 모스 부호가 점과 대시를 사용하는 것과 유사하게 스파이크의 패턴과 타이밍을 활용한다.

이는 인공신경망의 지속적인 활성화와는 대조적으로, 스파이킹신경망은 스파이크 발생 시에만 에너지를 사용하며 나머지 시간에는 에너지 요구량이 거의 없어 에너지 효율성이 크게 증가한다.

스파이킹신경망의 에너지 효율성은 인공신경망보다 최대 280배 더 높을 수 있다.

또한, 스파이킹신경망은 뇌의 에너지 효율적 처리 방식에 더 가까운 학습 알고리즘을 사용헤 더 빠른 의사 결정을 가능하게 한다.

이러한 속성으로 인해 스파이킹신경망은 에너지 자원이 제한적인 환경에서도 활용될 수 있으며, 우주 탐사, 국방, 자율 주행 차량 등 다양한 분야에서의 응용이 기대된다.

이처럼 스파이킹신경망의 도입은 AI 분야의 지속 가능한 발전에 중요한 기여를 할 수 있으며, 향후 인공지능 기술의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다.

평생 학습 AI의 미래, 지속 가능성을 향한 평생 학습과 양자 컴퓨팅

인공지능의 탄소 발자국 감소에 기여할 잠재적 해결책으로, 평생학습과 양자 컴퓨팅의 발전이 주목받고 있다.

평생학습은 인공신경망의 전체 에너지 요구량을 줄이기 위한 전략으로, AI 모델이 새로운 작업을 학습하면서 이전 지식을 유지할 수 있도록 한다.

이는 AI 모델이 운영 환경이 변경될 때마다 처음부터 다시 학습하는 대신, 기존 지식을 기반으로 평생 학습을 할 수 있게 함으로써 관련 탄소 배출량을 줄일 수 있다고 전문가들은 예측했다.

이와 함께, 대형 모델과 동일한 예측 기능을 제공하는 더 작은 AI 모델을 구축하는 방법과 양자 컴퓨팅의 발전도 AI 분야에서 에너지 효율성을 높일 수 있는 중요한 도구로 여겨진다.

양자 컴퓨팅은 특히 더 빠른 학습과 추론을 가능하게 하여 AI의 에너지 효율적인 솔루션을 제공할 수 있다는 것이다.

이러한 기술적 진보는 AI 기술의 급속한 성장과 함께 기후 변화라는 글로벌 과제에 대응하기 위한 중요한 단계를 제시한다.

이는 AI 분야에서 탄소 발자국이 과도하게 커지는 것을 막고 지속 가능한 발전을 추구하는 데 핵심적인 역할을 할 것이다.

[위키리크스한국=유 진 기자]

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