[Tokyo Watch] 수리(數理)자본주의 시대에 대비하는 일본 > global Watch

제4차 산업혁명의 승패 좌우하는 수학 

 

“제4차 산억혁명을 주도하고 더 그 한계조차 초월하고 발전하기 위해 절대로 빼 놓을 수 없는 과학은 세 개 이다. 그 첫째는 수학, 둘째는 수학, 그리고 셋째도 수학이다.”

이는 일본의 경제산업성과 문부과학성이 공동으로 주재한 의견교환회의의 보고서에 기재돼 있는 말이다(理理数系人材の産業界での活躍に向けた意見交換会 報告書：数理資本主義の時代 : 이수계 인재의 산업계에서의 활약을 위한 의견교환회 보고서 : 수리자본주의의 시대, 2019.3.26.)’. 

일본정부는 제4차 산업혁명의 기초가 되는 인공지능(AI)과 함께 암호기술, 자동추론, 계산복잡성 해석, 특이모델 선택 등의 여러 가지 디지털 기술의 기초에는 수학이 있다는 것을 강조하고 있다. 그리고 앞으로의 국가산업경쟁력을 좌우하는 것이 수학이라고 주장하고 그 강화를 국가적인 과제라고 공표한 것이다. 사실, 오늘 날의 디지털 기술은 수학의 발전, 천재적인 수학자들의 업적에 의해 뒷받침되고 있는 측면도 있다. 

 

컴퓨터의 기초를 만든 것은 20세기 초반에 활약한 존 폰 노이만, 앨런 튜링 등의 천재적인 수학자들의 업적이며, 그 이전에 개발된 디지털 회로 설계에 불가결한 ‘Boole대수(代數)’는 영국의 수학자 조지 불(George Boole)이 19세기에 제안한 것이다. 오늘 날에 사회적 인프라가 된 암호기술인 RSA(Rivest・Shamir・Adleman)는 2,500년 전에 피타고라스의 소인수분해(素因數分解)의 발견에 기초하고 있다. 그리고 모든 산업에 영향을 주기 시작한 딥러닝의 기초도 수학이며, 또한 이를 혁신하는 것도 수학이 될 것이다. 

 

딥러닝 자체는 추정에 크게 영향을 주는 변수를 자동적으로 추출하고 고도의 추정을 가능하게 하지만 그 추정 결과의 근거에 대해서는 인간이 알 수 없는 블랙박스 문제가 있는데, 이러한 문제를 극복하고 설명 가능한 AI를 개발하기 위해서도 수학이 기초가 될 것이다. AI의 차세대 이노베이션으로서 Category Theory(수학적 구조와 그 사이의 관계를 추상적으로 취급하는 수학이론)에 주목하는 의견도 있다.(카토 후미하루 동경공업대학 교수, 최첨단 과학 - 수학, 주간다이아몬드, 2019.9.1.). 또한 현재의 암호체계를 혁신해 국가의 정치군사적인 위상, 미중패권 경쟁의 향방을 좌우하는 양자(量子)컴퓨팅 기술도 수학이 기반이 되고 있다. 그리고 이 양자기술이 현재  반도체 기술의 집적도의 한계를 돌파하는 역할을 할 것으로도 기대되고 있다. 

 

수학이 AI를 좌우하고 AI가 산업 및 경제를 좌우하는 등 수학이 국부(國富)를 좌우하는 수리자본주의의 시대가 도래 했다는 것이다. 여기서 일본정부의 수학에 관한 정의는 순수수학, 응용수학, 통계학, 확률론 등과 함께 수학적인 표현을 필요로 하는 양자이론, 소립자물리학, 우주물리학 등도 포함한 광범한 개념으로서 파악되고 있다. 

사실, 구글, 아마존 등 세계유수의 IT기업이나 스타트업 기업들은 초일류의 수학자를 영입하고 그 연구 수준은 MIT나 스탠포드 대학 등을 능가하고 있다고도 한다. 수학에는 순수수학과 응용수학이라는 2분법이 있었으나 첨단 분야에서는 이러한 경계가 애매해지고 있는 것이다. 산업계에서의 응용이 순수수학 수준으로 고도화되고 있고, 산업계의 응용수학이 새로운 순수수학의 발전에 기여하는 측면도 나오는 등 순수수학에서 응용수학으로 가는 일방방향뿐만 아니라 응용수학에서 순수수학으로 가는 방향도 강화되고 있는 것이다. 예를 들면 IC카드 등에 사용되는 타원곡선암호나 소재 등의 데이터 분석에 활용되는 Persistent Homology(데이터의 형상, 공간적 정보를 효율적·정량적으로 추출할 수 있음) 등이 그 사례라고 한다.  

   

日本정부, 수학 및 AI 인재 양성에 주력

 

수학의 이론적 연구가 산업의 이노베이션으로 곧 바로 이어지는 등 국부의 원천이 수학이라는 인식에 따라 일본정부는 수학인재와 AI인재를 복합적으로 육성하기 위한 정책을 강화하기 시작했다. 그리고 일본정부의 보고서는 일본의 수학연구 역량이 세계적인 수준이라고 평가하면서 앞으로 인재육성에 적극적으로 나서겠다는 입장을 표명하고 있다. 

사실, 수학의 노벨상이라고도 하는 필즈상 수상자 수의 경우 일본은 세계 5위에 달하고 있으며, 일정한 수학연구 역량을 가지고 있다. 최근 일본에서도 AI 스타트업 기업이 다양하게 나오고 있는데, 수학경쟁력이 뒷받침되고 있는 것으로 보인다. 원래 일본은 뉴턴 등과 거의 비슷한 시기에 독립적으로 비 서양식 수학방식(和算)으로 미적분을 거의 완성하는 등  순수하게 수학을 탐구하려는 문화가 강한 측면도 있다. 

 

다만, 최근 공학 연구자의 경우도 수학적 소양이 경시되는 측면도 있기 때문에 각 분야에서 수학의 연구역량 강화 정책의 필요성이 인식되고 있다. 우선, 대학교육에서 문과계를 포함한 전 학부에서 고등수학 과목을 확충하여 이수 의무화에 주력하기로 했다. 수학교육을 담당할 수 있는 인재도 양성하면서 북해도대학, 도쿄대학, 시가대학, 교토대학, 오사카대학, 큐슈대학을 거점대학으로서 정비하여 이들이 컨소시엄도 구축하면서 기본적인 수학소양, 평가방법 등을 체계화 한 표준 수업을 만들고 전국의 대학에 보급하기로 했다.  

수학과 여러 과학의 연계를 강화하면서 산업계와의 협동을 통해 이노베이션을 창출하는 활동도 강화된다. 수학을 산업 및 사회에서 활용할 수 있는 인재를 기업과 매칭시키기 위해 연구자간의 교류회도 개최된다. 기초수학의 활용도가 낮은 기업의 담당자에게도 수학의 응용 가능성 및 효과 등을 설명하여 이해를 증진하게 된다. 

 

또한 AI 인재육성 방안에서는 대학 및 전문대학의 연간 50만 명 정도의 졸업생이 일정 수준의 수학, 데이터 사이언스, AI의 기초를 습득하고 그 중 25만 명은 자신의 전문분야에서의 수학, 데이터 사이언스, AI의 기초적인 응용능력을 습득하도록 했다. 또한 사회인의 경우도 연간 2,000명의 AI 전문 인재와 100명의 탑 인재를 육성하기로 했다.  

이를 위해 경제산업성은 실천 가능한 교육제도의 구축, 젊은 층의 해외 학습 지원 등의 정책을 추진하겠다는 전략이다(小田切 未来, 일본 경제산업성 과장보좌 인터뷰, 경산성이 추진하는 과제 해결형 인재육성, AI Quest, 그 전모, https://ledge.ai/theme/interview/).

 

예를 들면 일본정부는 프랑스의 프로그래밍 스쿨인  ‘에콜42’ 등의 제도를 벤치마크 하면서 인재육성 사업(AI Quest)을 모색하고 있다. 프랑스의 이 에콜42는 사립이지만, 18~30세를 대상으로 연간 1,000명을 시험만(학위 불필요)으로 선발하고 무료로 교육하고 있다. 수업은 학생끼리 서로 가르치거나 기업이 제안하는 과제 해결형 프로젝트를 추진하면서 배우게 된다. 기본적으로 게임피케이션(Gamification : 게임의 메커니즘, 사고방식을 접목) 방법을 도입해 학생들이 과제를 해결하면서 포인트를 축적하게 된다. 이미 이 교육생 출신자에 의해 70개 회사가 창업되는 성과를 거두었다. 여기서는 끝까지 남아서 졸업하는 인재보다도 중간에 취업하거나 창업하는 인재가 대다수에 달하고 있다. 여기에 입학만 해도 사회적으로 높은 평가를 받을 수 있어서 취업이 쉬워지는 측면도 있다

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일본 경제산업성의 AI Quest 사업도 교육생들이 온라인 플랫폼에서 일본기업이 제안하는 실제 과제에 대해서 프로젝트팀을 구성하고 해결하면서 배우게 된다. 또한 경제산업성은 해외에 있는 인재와 협력할 수 있는 체제도 갖출 방향이라고 한다. 

수학이나 AI가 점차 국부의 원천이 되는 시대에 맞게 국가적인 차원에서 교육 과목이나 방법, 전문교육기관의 운영 방식 등을 다각도로 검토하여 혁신하는 자세가 중요한 시점이다. <ifsPOST> 

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