□ 과제수행 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ㅇ 세계최초 자율성장이 가능하며 인간-기계간 자연스러운 교감이 가능한 인간두뇌 모사형 conversational AI 원천기술 및 상황변화에 자율 대처하는 자가적응형 인공지능 원천기술 확보
○ 1단계 □ 목표 ㅇ 뉴럴 메모리모델 기반 복합 지식 학습기술 개발 □ 내용 ㅇ 지식 자율성장형 복합인공지능 핵심 요소 기술 개발
○ 2단계 □ 목표 ㅇ 인터랙션 기반 지식성장형 복합지능 □ 내용 ㅇ 인터랙션 기반 지식 자율성
□ 과제수행 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ㅇ 세계최초 자율성장이 가능하며 인간-기계간 자연스러운 교감이 가능한 인간두뇌 모사형 conversational AI 원천기술 및 상황변화에 자율 대처하는 자가적응형 인공지능 원천기술 확보
○ 1단계 □ 목표 ㅇ 뉴럴 메모리모델 기반 복합 지식 학습기술 개발 □ 내용 ㅇ 지식 자율성장형 복합인공지능 핵심 요소 기술 개발
○ 2단계 □ 목표 ㅇ 인터랙션 기반 지식성장형 복합지능 □ 내용 ㅇ 인터랙션 기반 지식 자율성장형 복합인공지능 핵심 요소 기술 고도화
○ 3단계 □ 목표 ㅇ 복합 컨텍스트 이해 기반 교감형 AI 개발 □ 내용 ㅇ 자율성장 교감형 에이전트 통합 검증용 프로토타입 시스템 개발
□ 과제 수행과정 및 내용 ㅇ 과제 수행과정 현재 인공지능 기술 상황 • 거대 기업들의 인공지능 기술 독점화가 심화됨 - 방대한 빅데이터 독점, 자본기반 거대 사전모델학습 및 관련 시장 독점예상 • 향후 인공지능 경쟁력의 핵심이 될 차세대 인공지능 연구과제가 시작되는 시점임(2022년부터) • 현재 인공지능 스피커 기반 단순서비스가 주류이나 메타버스 등 다양한 서비스 플랫폼이 대두됨 • 현재 인공지능 시스템이 빅데이터를 기반하여 What(암기)문제를 해결하는데 집중함
본 과제 중요성 및 핵심기술 개발 수행과정 • 방대한 빅데이터 기반 AI 기술뿐만 아니라 시간에 따라 변하는 소규모 복합모달 데이터 및 데이터 자동증강에 효율적인 인공지능 학습 알고리즘을 포함한 차세대 인공지능 핵심기술 개발을 목표로 기획되어 2017년부터 수행되고 있음 • 메타버스 플랫폼 등 서비스 장벽이 허물어짐에 따라 국적 및 사용언어에 제약없는 사람간 소통이 더욱더 중요해짐 • 자율성장형 복합인공지능은 What(암기)뿐만 아니라 How (경험) 및 Why(이해, 설명, 교감)를 해결하는 것에 집중함 → 인간처럼 배우고, 인간을 이해하고 교감하는 기술
ㅇ 과제 수행내용 - 기억모델 기반 지식성장 기술 및 예측추론 기반 지식 증강 기술을 기반으로 한 자율성장 인공지능 기술 개발 - 복합정보 기반 감정 및 경험상황 추론 요소기술에 기반한 휴먼이해 인공지능 기술 개발 - Zero UI Conversational End-to-End 자동통역 기술 및 다국어 확장이 용이한 음성인식 기술 개발 - 상황변화에 자율 대처하는 자가적응형 인공지능 원천 요소기술 개발 - 공동연구 및 위탁연구를 통해 각 세세부과제별 최신 기술 확보를 위한 선행연구 수행
정성 • 자율성장형 에이전트 프로토타입 시스템 v1.0 • 자율성장 인공지능 1단계 PoC용 데이터 세트공개 및 1차 경진대회 개최 • 패션 시각 속성 추출용 데이터세트 구축 • 한글 멀티모달 패션 코디네이터용 온톨로지 구축 • 경험 데이터 관리 및 분석 프로토타입 시스템v1.0 • 한국어 음성 감정 데이터셋 공개(KESDy18) • Zero UI 자동통역시스템 프로토타입 v0.5 • 국가보안용 다국어 자동자막화 기술 사업화 • 연구소기업인 한컴인터프리에서 국립박물관 로봇, 전주국제영화제 등 통역서비스 사업화 • 자가적응형 점진적 기계학습 (SAIL) 알고리즘 프로토타입
2021년도 (성과) 정량 • (사업화) 종단형 음성인식 기술 사업화 • (기타) Top Tier Conf. 2편 (ICLR2021, NIPS2021)
정성 • 자율성장형 에이전트 프로토타입 시스템 v1.5 • 자율성장 인공지능 2차 경진대회 개최 • DSTC10 Track3 챌린지 참가(종합순위 1위)(추가) • 국내 AI Hub 공개 데이터 활용 시각 속성 자기지도 학습용 DB 구축 • 경험 데이터 관리 및 분석 프로토타입 시스템v1.5 • 일상생활 경험 데이터셋 공개(ETRI_Lifelog_Dataset) • Zero UI 자동통역시스템 프로토타입 v0.8 • KT 기가지니 기반 국내 30여개 호텔에 다국어 인식기술 사업화 • 자가적응형 점진적 기계학습 알고리즘 고도화 PoC • CybreDx 관련 설명 가능한 자가적응형 의료진단모델(2건) ※ 과제 수행결과: 과제 수행에 따라 발생한 정량적, 정성적 연구개발성과, 기타 계획하지 않은 성과 등
ㅇ 과제 수행 목표달성도 가. 과제 수행 목표달성도 (기술개발 성과지표) * 연구개발 달성실적 및 달성도 : 단계별 연구개발 달성목표의 달성실적과 달성도(%)를 기재 나. 공통지표 다. 자율지표 (※2020년 단계 중간점검 의견(ETRI 내부 역량강화) 반영하여 2021년 수행계획서부터 자율지표로 추가, p.43 참조)
□ 관련 분야에 대한 기여 ㅇ 관련 분야 과학적·기술적·경제적·사회적 기여 과학적 • 복합모달 고차인지 뇌 연구 및 특징 표현 연구, 비지도학습 등 자율성장 인공지능 원천 기술확보에 기여 – SCI 논문 1.95편 게재, 국내/국제학술대회/비SCI저널 21편 발표(Top Tier Conf. 3편 발표) • 복합모달 다계층 지식베이스 성장 원천기술 확보 및 패션 관련 시각/텍스트 복합모달 정보추출 국내 기술 개발 기여 – SCI 논문 2편 게재, 국내/국제학술대회/비SCI저널 3편 발표 • 일상생활 중 수집한 데이터에 기반한 행동 및 감정 인식 기술을 개발하여 실생활 적용이 가능한 휴먼이해 인공지능 기술 발전에 기여 – SCI 논문 6편 게재(상위 20% 이내 1편 포함), 국내저널 2편 게재, 국내/국제학술대회 6편 발표 • 자동통역 한계극복을 위한 종단형(End-to-End) 딥러닝 기술 개발 – SCI 논문 3.6편 게재, 국내/국제학술대회/비SCI저널 3편 발표 • 브레인 네트워크의 속성을 반영한 기계학습 그래프 모델(BrN-AI)의 기존 그래프 모델 대비 우수한 성능 검증, 향후 브레인 기반 AI 모델(CybreBrain)의 독자적 연구개발의 가능성 확인 – SCI 논문 4.03편 게재, 국내/국제학술대회/비SCI저널 2편 발표
기술적 • 2차에 걸친 경진대회를 통해 패션 코디네이션 데이터셋 및 인공지능 패션 코디네이터 소스 코드 공개로 인터랙티브 지식 성장 기술 확산에 기여 - 국제출원특허(4건), 국제특허등록(1건), 국내출원특허(6건), 프로그램등록(1건) • 지식 자율성장 관련 특허 다수 창출로 지식 자율성장 분야 기술발전 기여 - 국제출원특허(2건), 국내출원특허(7건) • 복합정보 기반 감성 추론과 행위 추론 관련 핵심기술 확보 - 국제출원특허(1건), 국제등록특허(2건), 국내출원특허(6건), 국내등록특허(1건) • 세계최초 시도중인 ZeroUI 자동통역 관련 핵심기술 확보 및 특허 다수 창출 - Personal VAD 등 핵심기술 개발 및 국제출원특허(5건), 국내출원특허(16건) 확보 • 역동적 변수변화를 동반하는 새로운 데이터 유입에 모델을 기반으로 스스로를 갱신하는 점진적 학습 알고리즘(RAIL) 프로토타입 개발 및 기존 기술 대비 우수성 검증 : 국내출원특허(4.6건) 확보 - 서로 다른 의료데이터셋에 대한 점진적 학습이 가능한 정밀의료진단도구(CybreDx) 개발
경제적 • 다국어 Conversational 음성인식은 AI스피커, AI콜센터, 키오스크, 로봇, 자율주행차 등 기본 인터페이스로 채택가능성이 높아 경제적 파급효과가 매우 큼 (기술이전 10건) - KT 가가지니 기반 호텔 사업화 및 인천공항 키오스크에 다국어 정보서비스 사업화
사회적 • 사람 감정반영 음성 특징 데이터와 일상생활 라이프로그 데이터 공개 : 삶의 질 향상 기술연구 확산에 기여 • COVID-19 등 감염병대응 등 비대면기술이 요구되는 음성서비스가 늘어날 것임 : 다문화가정 및 외국인 지원, 불법입국자/체류자 소통 및 외국인 노동자로 인한 사회불안에 적극 대처 가능 • CybreDx기반으로 치매진단도구 상용화 : 고령인 치매 및 인지능력 진단과 예방으로 사회적 비용 절감 기여
ㅇ 후속 과제에 도움을 줄 수 있는 연구 결과 - 대용량 사전학습 복합모달 퓨젼 연구는 이질적 사전학습 모델들의 통합과 응용영역에 따른 적응 기술개발로 확장하고, 추후 월드 모델 구축을 통한 신경망의 자율성장 연구 방향으로 확장 - 도메인에 특화된 초기 모델을 효율적으로 생성하는 퓨샷 학습 기술과, 레이블 없이 일반화된 특징 표현과 도메인에 특화된 특징 표현을 학습할 수 있는 비지도학습 기술을 결합하여 후속 과제에 도움 - 과제 수행 중 수집한 Fashion-How 데이터셋과 멀티모달 감정 데이터셋 및 라이프로그 데이터셋을 외부에 공개함으로써 후속 과제 기술 개발에 직접 활용이 가능함
□ 성과관리 및 활용계획 ㅇ 성과관리 현황 - (데이터와 소스코드 생산 및 관리) 패션 코디네이션 데이터셋 구축 툴킷을 제작한 후, 전문가를 활용하여 데이터셋 구축 및 검증. 자율성장 인공지능 소스코드를 개발하고 소스코드 정적 분석 및 오픈라이선스 검증 수행 - (데이터와 소스코드 저장 및 보존) 데이터셋 구축 과정에서 2주 단위로 서버와 외부 하드디스크에 저장하고 소스코드 개발 과정에서 1주 단위로 자체 깃 서버에 저장. 최종 데이터셋과 소스코드는 복수의 과제 서버에 보존 - (데이터와 소스코드 공동활용) 자율성장 인공지능 챌린지와 연계하여 웹사이트를 통해 원외 공개 데이터셋 사용은 CCL(저작자표시-비영리-변경금지)을, 소스코드 사용은 MIT 라이선스 준수 - (데이터 공동활용) 한국어 음성 감정 데이터셋(KESDy18), 일상생활 경험 데이터셋(ETRI_Lifelog_Dataset)을 “ETRI 나눔AI” 포털에 누구나 활용 가능하도록 공개함 ㅇ 성과활용 계획 - (기술적) 인간 두뇌의 지식 성장 과정을 모방한 자율성장형 복합인공지능 에이전트 원천 기술 확보로 기존 딥러닝 기술의 성능 한계를 극복하고 인공지능 패러다임 전환에 기여. 지속적으로 데이터셋과소스코드를 확장 공개함으로써 국내외 인공지능 산업 확산을 견인 - (사회문제해결) 자율성장형 복합인공지능 기술은 저소득층에게 의료, 법률, 금융, 교육 등 전문 지식 서비스를 제공하여 사회적 정보 불균등 현상 완화에 활용 - (확보된 기술의 사업화 전략) 1, 2세세부과제(BIG사업)에서는 1단계에서 확보한 핵심 요소기술 및 프로토타입 시스템 기반으로 2단계 고도화 작업과 3단계 통합 시스템 개발로 사업화 기술을 확보하며, 3세 세부과제는 다국어 음성인식 기술을 기반으로 계속해서 다양한 사업화를 진행하며, 사업 종료시 확보되는 다국어 및 ZeroUI 음성인식 기술에 대한 무선이어셋 보유 대기업과 협력하여 사업화를 추진할 계획이며, 4세세부과제는 개발된 정밀의료진단도구(CybreDx)를 의료빅데이터관련 업체에 기술 라이센싱을 하여 병원 및 의료기관에서 의료진의 의사결정보조도구로 활용
□ 향후 과제 수행계획 ㅇ 다음 단계(2단계 : ’22~’24년) 연구개발 계획 1) 연구개발 목표 및 내용 - 자율성장 휴먼증강 인지컴퓨팅 핵심기술 고도화(NST BIG사업 운영으로 1,2세세부과제 통합서술) - 인터랙티브 자율성장 및 예측추론 기반 지식 강화 기술 개발 - 복합정보 기반 경험속성 추론 기술 및 라이프로그 기반 뉴로-심볼릭 기술 개발 - 자율성장 교감형 에이전트 프로토타입 개발 - Conversational AI 핵심기술 고도화 (Zero UI) - Deep Conversational End-to-End 자동통역 고도화 - 언어확장이 용이한 다국어 음성인식 고도화 - 상황변화에 자율 대처하는 인지기능 기반 자가적응형 인공지능 원천요소기술 개발 - 자가적응형 인공지능 원천기술 핵심엔진 (CybreBrain) 개발 및 고도화 - 정밀의료 분석도구 (CybreDx) 개발 고도화 및 서비스 개발 2) 국내외 분야 환경변화 - (복합모달 관련 환경변화) 자연어 처리 분야에서는 자가 주의 집중을 사용하는 트랜스포머로의 패러다임 전환이 이루어짐. 이미지 분야에서도 트랜스포머 기반의 구조를 사용하는 사전학습 방법을 채택. 최근에는 UniT와 VATT처럼 단일 트랜스포머 기반의 구조로 복합모달을 처리하는 연구를 수행. - (메타버스 확산) 메타버스 플랫폼 서비스 확산으로 다국어 자동통번역 기술의 필요성이 커지고 있으며 정부에서도 다국어 콘텐츠 자동통번역 플랫폼 확보를 선도전략으로 수립 3) 연구개발 추진전략 - 연구원 내 부서들의 협력을 통해 자율성장 인공지능과 휴먼이해 인공지능 간의 다양한 도메인의 통합 시나리오 확보를 위한 지속적인 협업 연구 진행(BIG사업 진행). 선행 특허와 연구원 보유 특허를 분석하여 회피 설계와 독자 IPR 확보에 주력. 추가적으로 데이터셋을 설계하고 용역을 통해 구축함으로써 기술의 성능을 검증한 후 공개 - 학계와 협력을 통해 복합정보의 의미를 이해하는 고차인지 뇌 모델 규명과 사용자 의도 추론 및 뇌모사형 강화학습에 대한 선행 연구, 사람과 교감하는 인공지능에 필요한 감성지능 확보를 추진하며, 뇌과학/뇌공학, 심리학, 의학분야 등 전문가 자문을 통해 삶의 질에 중요한 요구사항과 변수를 도출하고 연구결과물의 실생활 적용성을 높이는 방향으로 연구 추진 - 인공지능 기술 관련 선진 기술 보유 기관 캐나다 Mila 연구소와 국제공동연구협력을 위해 파트너십을 유지하고, 필요시 양기관간 프로젝트 생성을 통하여 원천기술 조기 확보 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 - 2022 ~ 2024까지 2단계 수행 (※ 3, 4세세부과제 : 2023년 종료 예정) - 자율성장 및 휴먼이해 에이전트 요소기술 고도화 및 관련 기술 검증용 프로토타입 시스템 2.0 (BIG사업) - 20개국 이상 다국어 음성인식 플랫폼 및 ZeroUI 자통통역 시스템 확보 - 의료 헬스케어 분야 등 다양한 도메인의 서비스 개발자에게 새로운 고급 인공지능 서비스 생태계를 제공하는 기반 기술로 활용 - 개인맞춤 건강 관리 서비스: 개인 심리 상태 파악 및 건강 유지가 가능한 헬스케어 서비스 5) 다음 단계 연구개발비 사용계획 - 1단계 연구개발비 사용현황을 기준으로 2단계 원천기술 고도화 전략에 맞추어 융통성 있게 세부 비목별 예산 편성예정 : 지속적인 경진대회 추진 및 국제 파트너십 유지 등 6) 사업화 추진 계획 - KT 기가지니를 통한 베트남 등 해외 호텔서비스에 다국어 음성인식 사업화 추진 - 한미연합사 한영 통역 사업화 추진 - KBS 방송 자동자막 생성 및 병원의료 차트 작성용 다국어 음성인식 기술 사업화 추진 - 자율성장 및 휴먼이해 기술 관련 수요기업 발굴 및 협업을 통한 사업화 추진 - 수면관련 의료분야, 메타버스 상 디지털 아바타 활용 관련 산업 등 - CybreDx를 의료 빅데이터 관련 업체에 기술이전을 통해 병원 및 의료기관에서 의료진의 의사결정 보조도구 형태로 사업화 추진
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