춘천교육지원청 영재교육원 과학 2023
생활 속 과학 : 엔트리인공지능활용 블록실습-Ⅱ
성림초등학교 고준
춘천교육지원청 영재교육원 과학 2023
생활 속 과학 : 엔트리인공지능활용 블록실습-Ⅱ
성림초등학교 고준
질문을 하나 드릴게요.
“아래 그림을 보고 둘 중 어느 쪽이 까마귀인지 구분할 수 있나요?”
질문이 너무 쉬웠죠?
우리가 위의 질문을 이해하고, 오리와 까마귀를 구별해 답할 수 있게 하는 능력을 지능이라고 말합니다.
이런 사람의 지능을 흉내 내는 프로그램, 기계 등의 인공적인 장치를 ‘인공지능(Artificial Intelligence)’이라고 해요. 🤖
인공지능은 지금 갑자기 나타난 것이 아니라 이전에도 존재했어요!
그러나 그동안의 인공지능은 사람만큼 오리와 까마귀를 잘 구별하지 못해서 미덥지 않았어요.
이후 많은 컴퓨터 과학자들의 연구와 데이터의 축적을 통해, 지금의 인공지능은 사람 대신 믿고 맡길 수 있을 정도로 제법 정확하게 오리와 까마귀를 구별할 수 있는 수준에 이르렀답니다.
그러면 우리에게 이러한 인공지능이 필요한 이유는 무엇일까요?
만약에 구별해야 할 오리와 까마귀가 한 마리가 아니라 엄청 많이 있다고 생각해 보세요.
그리고 방금 전의 질문에 대해 1억 번 답해야 한다면 어떨 것 같나요? 😏
도움!
그건 분명 쉬운 일이 아닐 거에요. 😅
1억 마리의 오리와 까마귀를 구별해 내는 반복 작업을 사람이 직접 한다면 엄청난 시간이 걸릴걸요!
시간도 시간이거니와 정말 머리 아프고 따분한 일이 될 게 분명해요....
그래서 사람들은 이런 작업을 할 수 있는 지능을 가진 기계를 만들어서 힘들고 지루한 일을 기계에게 맡겨요.
🧩 이때, 그러한 기계를 만들기 위해 필요한 기술이 바로 인공지능이랍니다.
🌆 복잡한 현대 사회는 수없이 많은 반복 작업을 요구합니다.
우리는 컴퓨터가 오리와 까마귀 1억 마리는 비교도 안 될 정도로 많은 데이터를 다루며,
오리와 까마귀를 구별하는 것보다 훨씬 더 어려운 작업을 하길 원하죠! 🧑🚀
그렇기 때문에 우리에게는 더 빠르고 똑똑한 인공지능이 필요해요.
2. 인공지능 학습의 중요성
2.1. 인공지능과 우리의 삶
인공지능은 우리의 삶 곳곳에서 찾아볼 수 있어요. ✨👀
‘유튜브’ 등에서 여러분이 좋아할 만한 영상을 추천해 주기도 하고,
듣도 보도 못한 어려운 외국어를 바로 이해할 수 있게 번역해 주기도 하고,
‘네이버 클로바’, ‘애플 시리’ 등의 인공지능 비서는 우리와 자연스럽게 소통하기도 하죠.
🎨 인공지능 생성 모델은 멋진 그림을 그려주거나 음악을 뚝딱 만들어 주기도 해요! 🎵
또한 인공지능은 직업과 일의 방식에도 많은 변화를 가져왔어요.
일의 효율을 높이는 도구가 되기도 하고 연구 대상이 되기도 하죠. 🧑💻
한편으로는 인공지능의 부작용에 대한 비판이 열띤 토론의 장에 오르기도 해요.
😓 인공지능 때문에 사람들이 일자리를 잃으면 어떡하죠?
😨 편견을 가진 인공지능이 잘못된 판단을 하는 건 아닐까요?
🤨 인공지능이 사람들을 통제하는데 쓰이거나 범죄에 악용되는 일은 없을까요?
하지만 그런 걱정의 목소리 역시 인공지능이 우리 삶과 뗄 수 없는 존재가 되었다는 반증이죠.
앞으로 인공지능이 우리 삶에 미치는 영향력은 점점 커질 거예요.
✍ 그러니 우리는 어떻게 펜을 쥐는지 알아야 하는 것처럼 어떻게 인공지능을 써야 하는지 알아야 해요.
그걸로 다른 사람을 찌르거나 주변을 더럽히면 안 된다는 것도요! 🥰
2.2. 2022 개정 교육과정 속 인공지능
2022 개정 교육과정 중 실과와 정보 교과에서는 인공지능과 소프트웨어 교육을 강화했어요.
초등학교 실과 수업 시수와 중학교 정보 수업 시수를 두 배 이상 확대한 점에서도 그 중요성을 느낄 수 있죠.
인공지능에 대한 내용은 초등학교 실과, 중학교 정보 교육과정과 고등학교 일반 선택 과목 정보, 진로 선택 과목 인공지능 기초 등의 교육과정에 포함되어 있답니다.
인공지능 교육은 크게 인공지능 기술의 활용, 모델 학습, 윤리의 세 축으로 진행돼요.
2.2.1. 초등학교 실과
초등학교 실과에서는 (5) 디지털 사회와 인공지능에서 인공지능을 다룹니다.
(5) 디지털 사회와 인공지능
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핵심 아이디어
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지식⋅이해
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가치⋅태도
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(출처=교육부 고시 제2022-33호 [별책 10])
2.2.2. 중학교 정보
중학교 정보에서는 (2) 데이터에서 인공지능을 이해하는데 필요한 기본적인 데이터 문해력을 기르고, (4) 인공지능에서 지능형 에이전트 관점으로 인공지능을 다룹니다.
(4) 인공지능
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핵심 아이디어
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지식⋅이해
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가치⋅태도
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(출처=교육부 고시 제2022-33호 [별책 10])
2.2.3. 고등학교 정보, 인공지능 기초
고등학교 정보에서도 중학교 과정과 비슷하게 (2) 데이터에서 인공지능을 이해하는데 필요한 빅데이터에 대해 배우고, (4) 인공지능에서 지능형 에이전트를 이용한 문제 해결과 기계학습에 대해 다룹니다.
(4) 인공지능
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핵심 아이디어
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지식⋅이해
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(출처=교육부 고시 제2022-33호 [별책 10])
특히, 고등학교 교과과정은 진로 선택 과목으로 인공지능 기초를 두어 관련 분야에 관심 있는 학생들이 인공지능을 중점적으로 다루는 수업을 들을 수 있게 하고 있어요.
인공지능 기초는 (1) 인공지능의 이해, (2) 인공지능과 학습, (3) 인공지능의 사회적 영향, (4) 인공지능 프로젝트로 구성되어 과목 내에서 전반적인 인공지능에 대한 이해, 활용, 학습, 윤리를 배울 수 있도록 합니다.
(1) 인공지능의 이해
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핵심 아이디어
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(2) 인공지능과 학습
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(3) 인공지능의 사회적 영향
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(4) 인공지능 프로젝트
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(출처=교육부 고시 제2022-33호 [별책 10])
위에 기술한 내용 외에 다른 과목에서도 인공지능을 다루는 부분이 많습니다.
직접적으로 정보 기술과 관련되지 않은 교과에서도 인공지능의 활용, 인공지능과 사회의 상호작용 등을 소재로 학습 내용을 꾸리기도 합니다.
이러한 교육과정의 개정 방향성은 인공지능이 우리 사회에 얼마나 스며들어있는지와 우리가 인공지능과 관련해 갖춰야 하는 능력이 무엇인지를 반영하고 있어요.
😯 우리가 갖춰야 하는 능력이 대체 뭐냐고요?
특정한 인공지능 기술이나 도구를 다루는 직접적인 방법을 습득하기보다는 인공지능이 사회에 미치는 영향에 대한 이해와 인공지능을 활용한 문제 해결 능력을 습득하는 것이 더 중요하다고 보고 있어요.
이를 위해서는 인공지능과 관련된 어려운 도구를 익히는 부담 없이,
쉽게 인공지능 기술을 접하고 탐색할 수 있는 환경이 필요하죠.
참고로 엔트리도 그런 환경을 제공하고 있답니다~ 😉
3. 엔트리 인공지능
3.1. 인공지능 활용 블록
엔트리 비디오 감지 블록의 감정 인식 기능을 이용
인공지능 기술은 연구실이나 큰 회사의 전유물이 아니에요.
🔧 엔트리에서는 내가 원하는 대로 쉽게 인공지능 기술을 활용할 수 있어요.
👇 아래 이미지들을 클릭해서 엔트리 인공지능 기술 활용 예제를 확인해 보세요.
여러분도 엔트리 인공지능 블록들을 활용하여 이런 재밌는 프로젝트를 만들어 보세요! 🎈
엔트리는 현재 번역, 읽어주기, 비디오 감지(사람 인식, 얼굴 인식, 사물 인식), 오디오 감지(음성 인식) 기술을 제공하고 있습니다.
👇 자세한 설명이 궁금하다면 아래 이미지들을 클릭해 주세요!
3.2. 인공지능 모델 학습
첨단 기술을 이끄는 인공지능 기술을 제대로 이해하고, 더 나아가서 내가 원하는 특별한 작업을 수행하게 만들 수 있을 정도로 잘 활용하려면 기계학습에 대해 알아야 합니다.
대부분의 현대 인공지능 모델은 기계학습을 이용해 만들어지거든요.
'기계학습(Machine Learning)'은 많은 데이터에 대한 경험을 통해 인공지능이 데이터의 일반적인 패턴을 파악하게 만듭니다.
모델은 인공지능이 데이터를 처리하는 데 사용하는 논리 구조인데 다양한 종류가 있지요.
💡 예시를 하나 들어볼게요!
ChatGPT라는 인공지능은 GPT-3라는 모델을 이용했어요.
연구자들은 사람들이 적어둔 엄청나게 많은 글을 GPT-3에게 주어 학습시켰죠.
"안녕하세요?", "안녕하새우?", "안녕하모니카?", ...
이런저런 다양한 글을 반복적으로 처리하다 보니 GPT-3는 글의 일반적인 패턴을 파악하게 되었어요.
그래서 지금과 같이 "안녕?"이라는 말에 "안녕하세요."라고 답할 수 있는 지능을 갖게 된 거예요.
네?
조금 어렵나요? 😝
🥼 하지만 엔트리에서 직접 기계학습을 체험해 보고 나면 전혀 어렵지 않다는 걸 알 수 있을 거예요!
엔트리는 다양한 종류의 모델이 내가 원하는 작업을 하도록 학습시킬 수 있는 환경을 제공해요.
📁 학습에는 엔트리의 기본 제공 데이터셋을 사용할 수도 있고 직접 만든 데이터셋을 사용할 수도 있어요.
현재 엔트리에서는 정형 데이터를 처리할 수 있는 예측(선형 회귀), 군집(k-평균), 분류(kNN, 로지스틱 회귀, SVM, 결정 트리) 모델과 비정형 데이터를 처리할 수 있는 이미지, 텍스트, 소리 분류 모델이 제공되고 있어요.
3.2.1. 예측: 선형 회귀
엔트리에서 기본 제공하는 주택 가격 예시 데이터를 이용한 선형 회귀 예측 예
선형 회귀 예측 모델은 데이터들을 공간에 점점이 뿌려 두고 모든 점들을 가장 잘 설명해 내는 선을 찾아내는 모델을 말합니다. 그리고 새로운 데이터가 주어졌을 때 찾은 선을 바탕으로 어떤 결과값을 가질지를 예측할 수 있죠.
선형 회귀는 그렇게 찾는 선이 '직선'일 것을 가정하고 예측하는 알고리즘이에요.
3.2.2. 군집: k-평균
엔트리에서 기본 제공하는 펭귄 예시 데이터를 이용한 k-평균 군집 예
k-평균 군집 모델은 주어진 데이터를 데이터가 가진 특성을 바탕으로 우리가 원하는 개수(k개)의 묶음을 만드는 모델이에요. 분류와 다른 점은 어떤 기준으로 구분해야 할지를 사람이 알려주지 않는다는 것(비지도학습)인데요.
k-평균은 데이터 간의 평균 거리를 기준 삼아 묶음을 만드는 알고리즘을 말한답니다.
3.2.3. 분류: kNN
엔트리에서 기본 제공하는 붓꽃 예시 데이터를 이용한 kNN 분류 예
분류 모델은 데이터를 각각의 종류(클래스)로 분류하는 모델입니다.
kNN은 k-최근접 이웃의 약자로, 새로운 데이터가 주어졌을 때 가까이 있는 k개의 이웃 데이터를 보고, 그 데이터들이 어떤 클래스에 속해 있는지를 확인해 그 수가 제일 많은 클래스로 분류하는 모델이에요.
3.2.4. 분류: SVM
엔트리에서 기본 제공하는 붓꽃 예시 데이터를 이용한 SVM 분류 예
SVM도 분류 모델의 한 가지인데요. 각각의 클래스를 나누는 경계선(또는 면)을 가장 그릴 때 어느 것이 가장 합리적인지를 따져서 분류 모델을 만드는 알고리즘을 말해요.
3.2.5. 분류: 로지스틱 회귀
엔트리에서 기본 제공하는 붓꽃 예시 데이터를 이용한 로지스틱 회귀 분류 예
로지스틱 회귀도 분류 모델의 알고리즘 중 하나입니다. 로지스틱 함수를 이용해 데이터의 분포를 0과 1 사이의 S자 형태 선으로 나타내고 0.5 지점에 경계선을 그어 0에 가까운 데이터와 1에 가까운 데이터로 분류하는 식으로 분류 모델을 만듭니다.
3.2.6. 분류: 결정 트리
엔트리에서 기본 제공하는 붓꽃 예시 데이터를 이용한 결정 트리 분류 예
결정 트리는 조건에 따라 예/아니오로 나뉘는 가지를 그려가면서 데이터를 분류하는 알고리즘이에요.
앞에서 설명한 모델과 달리 사람이 이해하기 쉬운 형태의 기준을 가지고 있죠.
3.2.7. 비정형 데이터 분류 모델
이전 엔트리봇과 리뉴얼 엔트리봇의 이미지로 구축한 데이터셋을 이용한 이미지 분류 예
이미지, 텍스트, 소리와 같은 데이터는 수치 등으로 정리해서 테이블 형태의 데이터셋을 만들기 어려운 비정형 데이터에요.
엔트리는 그런 비정형 데이터도 분류할 수 있는 간단한 수준의 인공신경망 기반 모델 학습을 제공하고 있습니다. 이 기능을 활용해서 이미지, 텍스트, 소리를 학습시켜 분류 모델을 만들어 볼 수 있어요!
4. 미래를 대비하며
우리는 그 어느 때보다도 급변하는 세상에 살고 있어요.
이 전례 없이 복잡한 세상에서 인공지능을 불신하고 배척하면 경쟁력을 잃을 것이고, 그렇다고 해서 무분별하게 사용한다면 큰 문제가 생길 거예요.
이런 경우에는 어떻게 하는 게 정답인지 단박에 뚜렷한 답을 찾기가 힘듭니다.
그게 바로 우리가 인공지능에 대해 많이 접하고 배워야 하는 이유죠.
컴퓨터가 뚜렷하게 답할 수 없는 문제의 정답을 찾기 위해 많은 데이터를 경험하며 학습하듯이,
우리도 인공지능에 대한 많은 경험을 쌓으며 조심스럽게 세상과 인공지능의 균형점을 학습해 나가야 해요.
그 학습이 우리의 미래에 큰 힘이 되어줄 겁니다. 우리 미래 화이팅! 😉
춘천교육지원청 영재교육원 과학 2023
생활 속 과학 : 엔트리인공지능활용 블록실습-Ⅱ
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엔트리 인공지능, 미래를 대비하는 모든 기술을.. : 네이버블로그 (naver.com)
엔트리 인공지능, 미래를 대비하는 모든 기술을 제공합니다.
1. 인공지능이 뭘까요? 질문을 하나 드릴게요. “아래 그림을 보고 둘 중 어느 쪽이 까마귀인지 구분할 수 ...
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