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숨겨진 다자 간 관계를 추적·복원하는 AI '마리오' 개발
회의실에 여러 사람이 동시에 모여 회의하는 경우처럼, 다수의 객체가 동시에 상호작용하는 고차원 상호작용(higher-order interaction)은 다양한 분야에서 발생하며, 실세계의 복잡한 관계를 담고 있다. 하지만 기술적 제약으로 인해 많은 분야에서는 주로 개별 쌍 간의 저차원 정보만 수집돼, 전체 맥락이 손실되고 활용에 제약이 따랐다. KAIST 연구진이 이처럼 불완전한 정보만으로도 고차원 상호작용을 정밀하게 복원*하는 AI ‘마리오(MARIOH)’를 개발하며, 소셜 네트워크, 뇌과학, 생명과학 등 다양한 분야에서 혁신적 분석 가능성을 열었다.
*복원: 사라지거나 관측되지 않은 원래 구조를 추정/재구성하는 것
우리 대학 김재철AI대학원의 신기정 교수 연구팀이 저차원 상호작용 정보만으로 고차원 상호작용 구조를 높은 정확도로 복원할 수 있는 인공지능 기술인 ‘마리오(이하 MARIOH, Multiplicity-Aware Hypergraph Reconstruction)’를 개발했다고 5일 밝혔다.
고차원 상호작용 복원이 어려운 이유는 동일한 저차원 상호작용 구조로부터 파생될 수 있는 고차원 상호작용의 가능성이 무수히 많기 때문이다.
연구팀이 개발한 MARIOH의 핵심 아이디어는 저차원 상호작용의 다중도(multiplicity) 정보를 활용해, 해당 구조로부터 파생될 수 있는 고차원 상호작용의 후보 수를 획기적으로 줄이는 데 있다.
더불어, 효율적인 탐색 기법을 통해 유망한 상호작용 후보를 신속하게 식별하고, 다중도 기반의 심층 학습 기술을 활용해 각 후보가 실제 고차원 상호작용일 가능성을 정확하게 예측한다.
연구팀은 10개의 다양한 실세계 데이터 셋을 대상으로 한 실험 결과, MARIOH는 기존 기술 대비 최대 74% 높은 정확도로 고차원 상호작용을 복원하는 데 성공했다.
예를 들어, 논문 공저 관계 데이터(출처: DBLP)에서는 98% 이상의 복원 정확도를 달성해, 약 86% 수준에 머무는 기존 기술을 크게 앞질렀다. 또한, 복원된 고차원 구조를 활용할 경우, 예측, 분류 등 다양한 작업에서의 성능이 향상되는 것으로 나타났다.
신기정 교수는 “MARIOH는 단순화된 연결 정보 정보에만 의존하던 기존 접근에서 벗어나, 실제 세계의 복잡한 연결 관계를 정밀하게 활용할 가능성을 열어 준다”라며, “단체 대화나 협업 네트워크를 다루는 소셜 네트워크 분석, 단백질 복합체나 유전자 간 상호작용을 분석하는 생명과학, 다중 뇌 영역 간 동시 활동을 추적하는 뇌과학 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
김재철AI대학원의 이규한 석박통합과정(現 GraphAI 소프트웨어 엔지니어)과 이건 석박사통합과정, 신기정 교수가 저자로 참여한 이번 연구는 지난 5월에 홍콩에서 열린 제41회 IEEE 국제 데이터공학 학회(IEEE International Conference on Data Engineering, IEEE ICDE)에서 발표됐다.
※논문명: MARIOH: Multiplicity-Aware Hypergraph Reconstruction
※DOI: https://doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/ICDE65448.2025.00233
한편, 이번 연구는 정보통신기획평가원의 지원을 받은 ‘EntireDB2AI: 전체 관계형 데이터베이스를 종합적으로 활용하는 심층 표현 학습 및 예측 원천기술과 소프트웨어 개발’ 과제와 한국연구재단의 지원을 받은 ‘그래프 파운데이션 모델: 다양한 모달리티 및 도메인에 적용 가능한 그래프 기반 기계 학습’과제의 성과다.
2025.08.05 조회수 5152 -
현직 추상화가 겸 과학자인 美 노스웨스턴대 공대학장 초청 강연
현직 추상화가가 들여다보는 과학의 세계는 어떤 모습일까. 예술적 창의성은 과학적 창의성 개발에 도움이 되는가.
우리 대학 생명화학공학과는 15-16일 이틀 동안 응용공학동 영상강의실에서 美 노스웨스턴대 공학 및 용용과학대학 학장인 훌리오 마리오 오티노((Julio Mario Ottino) 교수를 초청해 ‘제4회 글로벌 명사 리더십 특강’을 개최한다.
오티노 교수는 예술가 겸 저명한 과학자다. 현재 추상화가로도 활동하면서 예술적 가치와 과학적 사실이 공존할 수 있는 길을 오래 동안 모색해왔다. 두 분야의 접목을 시도해 온 그는 분석력과 창의성을 강조하는 ‘균형적인 공대교육’ 프로그램을 대학에 도입했다는 평가를 받고 있다.
강연은 ‘창의성’과 ‘과학에서의 형식주의’를 주제로 두 차례 진행된다.
첫 날 강연에서 오티노 교수는 ‘과학, 예술, 기술에서의 창의성 : 예술은 과학으로부터 어떻게 분리되며 다시 결합 되는가’를 주제로 강연한다. ‘창의성’은 예술이나 과학, 기술에 필수적 요소이며 예술적인 창의성이 과학기술의 창의성에 도움을 줄 수 있다는 의견이다.
이어 둘째 날은 ‘액체와 고체의 혼합 : 병렬, 분리, 그리고 우리에게 주는 교훈’을 주제로 강연하는데, 액체 혼합의 탄생과 과립 입자 및 분리에 대한 연구가 우리에게 중요한 과학적 지식을 제공하고 있다고 지적한다. 이 두 주제가 서로 다르게 발전되어 왔음에도 불구하고 형식주의 하에서 과학적 이론이 어떻게 발전되어 왔는지를 보여주는 사례를 제시할 예정이다.
강연 상세정보는 생명화학공학과 홈페이지(https://cbe.kaist.ac.kr)에서 확인 가능하며 일반인도 무료로 참가할 수 있다. 끝.
2014.10.15 조회수 13625 -
한·미광학회 공동 제정 ‘이상수 상’초대 수상자 선정
한국광학회와 미국광학회는 초대 ‘이상수 상(Sang Soo Lee Award)’ 수상자로 아르헨티나 라 플라타(La Plata) 광학연구센터의 마리오 가라바그리아(Mario Garavaglia) 연구원을 선정했다.
가라바그리아는 아르헨티나의 광학 및 포토닉스 분야 연구 및 교육 발전에 공헌한 점을 인정받았다.
2012년 미국광학회와 한국광학회가 공동으로 제정한 이상수 상은 특정 지역에 광학 및 포토닉스 관련 새로운 연구 분야를 소개하거나 산업을 일으키는 등 연구 및 교육에 걸쳐 지대한 역할을 한 개인에게 수여한다.
기금은 故 이상수 박사의 가족과 한국광학회, 미국광학회가 출연했는데 미국과 한국의 단체에서 공동으로 상을 제정해 수여하는 것은 극히 이례적이다.
故 이상수(李相洙·1925∼2010) 박사는 40년 이상 교육가, 연구자 및 저술자로 왕성한 활동을 한 대한민국 ‘광학(光學)의 아버지’로 알려져 있다. KAIST의 전신인 한국과학원(KAIS)이 1971년 우리나라 최초의 연구중심대학원으로 설립됐을 때 초대 원장을 맡은 데 이어 1989∼1991년 제6대 KAIST 원장을 지냈다. KAIST 물리학과 교수로 21년간 재직하면서 박사 50명, 석사 100여명을 배출했으며 230여편의 논문을 발표했다.
미국광학회 필립 벅스바움(Philip Bucksbaum) 회장은 “가라바그리아는 아르헨티나의 광학 및 포토닉스 분야 교육 및 연구 발전을 위한 헌신적인 노력을 통해 이상수 상의 정신을 잘 대변하고 있다”며 “학생·연구실·논문들을 통해 관련 분야를 성장시키기 위해 지칠 줄 모르고 일해 온 업적을 인정했다”고 말했다.
한국광학회 우정원 회장은 “이 상은 故 이상수 박사처럼 지역 광학 분야 발전에 지속적으로 기여한 사람에게 준다”며 “가라바그리아는 아르헨티나 광학 분야에서 매우 존경 받는 연구자로 아르헨티나 ‘광학의 아버지’라 할 수 있어 그는 이 상의 초대 수상자로 적임자라고 여긴다”고 말했다.
가라바그리아는 1966년 아르헨티나 국립 라 플라타 대학교(Universidad Nacional de La Plata)에 분광학·광학·레이저 연구실을 만들고 1977년에는 광학연구센터(Center for Optical Research, CIO)를 설립, 1992년까지 소장을 역임했으며 현재는 연구원으로 재직 중이다. 고전 및 현대광학, 광 방출 분광학과 레이저 분광학 분야에서 250편이상의 논문을 발표했으며 광학교육지원에 관한 업적으로 1999년 국제광학위원회(ICO, International Commission for Optics)에서 갈릴레오 갈릴레이 상을 수상했다.
미국광학회(OSA)
1916년 설립된 미국광학회(OSA)는 빛의 과학 분야에서 발견을 장려하고, 현실세계 적용을 실현하며, 성취를 촉진시키는 과학자, 공학자, 학생 및 기업 지도자들을 위한 선도 전문 학회다. 미국광학회는 세계적 명성의 논문 출판, 학술회의 및 회원 프로그램을 통해 광학 및 포토닉스 분야 의 폭 넓은 글로벌 전문가 네트워크를 위한 양질의 연구, 상호 협력 및 전용 리소스를 제공한다. 보다 자세한 정보는 홈페이지 www.osa.org를 통해 확인할 수 있다.
한국광학회 (OSA)
1989년 설립된 한국광학회(OSK)는 대한민국의 광학과 포토닉스 분야를 선도하는 학술단체다. 두 가지의 논문지와 하나의 잡지를 발간하며, 아홉 개의 전문 기술분과의 다양한 활동을 통해 한국의 광학과 포토닉스에 종사하는 과학자, 엔지니어, 학생 및 산업체 지도자들을 위해 봉사한다. 한국광학회는 다수의 외국 학회와 협약을 맺고 있으며, 다양한 국제학술회의를 조직하는 데에 참여해 왔다. 보다 자세한 정보는 홈페이지 www.osk.or.kr을 통해 확인할 수 있다.
2014.03.26 조회수 16629 -
발명왕 황성재 학생, 자석 활용한 스마트폰 입력기술 개발
- 스마트폰에 장착된 지자기 센서 이용해 자석으로 스마트폰 입력 성공 -
- 연필 돌리던 나쁜 습관을 새로운 입력 방식으로 적용 -- 4년간 140여개 국내외 특허 출원, 로열티 8억원 달해 -
석·박사과정 4년 반 동안 130여건의 국내외 특허를 출원하고, 9건의 기술이전으로 8억 원에 가까운 로열티를 받은 KAIST(총장 강성모) 발명왕 황성재(31) 박사과정 학생(문화기술대학원, 지도교수 원광연)이 자석을 활용한 스마트폰 입력 기술을 세계 최초로 개발했다.
매그젯(MagGetz : Magnetic gadGet의 줄임말, 자석을 이용한 입력장치)이라 불리는 이 기술은 스마트폰에 장착된 지자기 센서(Magnetometer)를 이용했다. 자력의 변화를 인식하는 앱을 설치하고 자석을 이용해 스마트폰을 컨트롤하는 방식으로, 복잡한 회로와 통신 모듈 그리고 배터리가 필요 없는 게 장점이다.
연구팀은 지난 3월 미국 산타모니카에서 개최된 ‘지능적 사용자 인터페이스(IUI, Intelligent User Interface)’ 학회에서 자석의 위치변화를 통해 캐릭터의 표정이 바뀌는 ‘마그네틱 마리오네트(Magnetic Marionette)’를 통해 자력을 이용한 스마트 기기 입력 가능성을 세계 최초로 제시했다.
자석을 이용한 펜 형태의 입력방법인 ‘매그펜(MagPen)’ 기술은 오는 8월 독일에서 개최되는 MobileHCI 학회에서 명예상(Honorable Mention Awards) 수상과 함께 선보일 예정이다.
매그펜은 영구자석을 펜에 적용해 △ 펜 방향 △ 베젤 드래깅 △ 펜 돌리기 인식 △ 펜 구별 △ 압력 인식 등을 구현했다. 특히, 사람이 무의식적으로 수행하는 펜 돌리기 행위를 펜 종류를 변경하는 새로운 입력 방법으로 활용한 것이 특징이다.
이번 연구를 주도한 황성재 박사과정 학생은 “매그젯 기술은 대부분의 스마트폰에 구비된 지자기 센서를 이용하기 때문에 추가적인 전자적 하드웨어 없이 보다 향상된 입력 해상도를 제공한다”며 “연필 돌리던 나쁜 버릇을 새로운 입력방법으로 활용한 것이 이 연구의 가장 창의적인 부분”이라고 말했다.
또한 “이번에 공개된 매그펜 기술은 기존의 터치펜에 자석만 구비하면 앱만으로도 작동될 수 있어 저렴한 스마트폰 입력 도구로 활용될 수 있다”고 말했다.
황성재 학생이 안드리아 비안키(Andrea Bianchi) 성균관대 소프트웨어학과 교수와 공동으로 개발한 이번 기술은 10여건의 국내외 특허를 출원했으며, 국내를 비롯한 미국, 캐나다 등의 여러 IT 기업에서 기술이전 관련 문의가 잇따르고 있다.
○ 관련 동영상
매그펜(MagPen) http://www.youtube.com/watch?v=NkPo2las7wc
자기 마리오네트(Magnetic Marionette)http://www.youtube.com/watch?v=J9GtgyzoZmM
사진1. 매그펜(MagPen)과 다양한 활용 예시.
사진2. 매그펜을 이용한 베젤 드래깅.
사진3. 서로 다른 자기 강도와 위치를 가지는 펜을 인식하여 색을 바꿀 수 있다.
사진4. 펜 돌리기 제스처를 통해 펜 굵기를 바꿀 수 있다.
사진5. 자석의 위치변화로 캐릭터의 표정을 바꿀 수 있다.
사진6. 매그젯 기술이 적용된 버튼, 슬라이더, 토글 인터페이스.
2013.07.10 조회수 20980