일본산업뉴스요약

AI가 스스로 가설 및 검증
연구의 자동화로 신속한 기술 개발

생명과학 및 소재 개발 분야에서 가설을 세우고 실험을 통해 검증하는 연구자의 작업을 인공지능(AI)과 로봇으로 대체하는 기술 개발이 추진되고 있다. 연구의 프로세스를 모두 자동화해 기존에는 어려웠던 새로운 발견 및 기술 개발 속도 향상으로 이어 간다는 발상이다. 실현된다면 연구 방식이 크게 변화할 가능성이 있다.

과학 연구는 연구자가 우선 가설을 세워 실험 및 측정을 통해 그 진위를 검증 및 고찰하고 거기서 얻은 지식으로 새로운 가설을 도출해 다시 실험하는 작업의 반복이다. 예를 들어 신약 개발에서는 이러한 방법으로 무수한 물질 중에 신약 후보를 압축해 획기적인 치료약 개발을 추진해 왔다.

-- 이화학연구소·산업기술종합연구소, 거점 신설 계획 --
이화학연구소와 산업기술종합연구소는 이러한 작업을 AI와 로봇으로 대체해 생명과학 연구를 전자동화하는 프로젝트를 추진한다. AI가 스스로 가설 및 실험 계획을 세우고 결과 예측에도 AI를 활용한다. 가설의 진위 여부는 산업기술종합연구소의 인간형 양팔 로봇 ‘마호로(まほろ)’를 이용한 실험과 공개된 데이터 베이스를 활용해 확인. 이것을 반복함으로써 정밀도를 높여 새로운 지식을 도출한다.

이화학연구소와 산업기술종합연구소는 2020년 8월을 목표로 국내에 두 연구소의 연구자 100명 정도가 상주하는 거점을 신설해 암 치료약 개발과 iPS세포 응용 등 복수의 연구 과제를 추진해 나갈 계획이다. 이화학연구소의 다카하시(高橋) 팀 리더는 “목표는 노벨상급의 성과를 내는 것이다”라고 말한다.

AI와 로봇의 활용은 사람이 알아차리지 못한 새로운 발견뿐만 아니라 개발 속도의 비약적인 향상으로 이어질 가능성이 있다.

NEC는 온도 차이로 전기를 만들어 내는 ‘열전변환재료’의 새로운 소자 연구에서 실제 실험과 AI 및 시뮬레이션을 조합하는 방법으로 변환 효율을 5년간 10만배로 높였다. 로봇 등을 이용한 전자동화도 시야에 넣고 있다. 이시다(石田) 주임연구원은 “사람이 긴 시간 동안 꾸준히 반복해 나가는 것보다 훨씬 광범위한 세계가 보이게 될 것이다”라며 새로운 발견에 기대감을 나타냈다.

소재 개발에 IT를 활용하는 방법은 청색LED 발명으로 노벨물리학상을 수상한 나고야대학의 아마노(天野) 교수도 고효율에너지 반도체 연구에 활용하고 있다. 그 원료가 되는 갈륨과 질소원자의 움직임을 실험을 통해 밝혀 내어 AI에게 학습시키고 있다.

아마노 교수는 앞으로 실제 실험을 시뮬레이션 등으로 대체해 자동화를 추진해 나갈 예정이다. 아마노 교수가 청색LED를 개발했을 당시 1,500회의 실패를 거듭하면서 실험을 지속했다는 일화도 있다. 자동화가 추진된다면 1,000회의 실험이 수 회로 단축될 가능성이 있다.

연구를 자동화하는 기술 개발에서는 영국 맨체스터대학의 킹 교수의 성과가 알려져 있다. 2009년에 킹 교수는 AI를 이용해 가설 설정에서부터 로봇을 통한 실험까지를 실현하는 시스템을 개발했다. 맨체스터대학은 이화학연구소와 산업기술종합연구소의 프로젝트에도 협력할 계획이다.

미국과 중국 등도 거액의 자금을 투입해 생명과학과 소재 개발에 IT를 활용하고 있다. 연구의 ‘자동화’는 세계적으로 가속화될 전망으로, 연구 현장의 시스템을 크게 변화시켜 나갈 것으로 보인다. 일본 연구자들은 실험 등을 착실히 반복해 나가는 것이 강점이지만, 보다 적극적으로 신기술을 도입하는 발상이 요구되고 있다.

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