KISTI Institutional Repository: 데이터기반 인공지능 글로벌 연구경쟁력 분석

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Title: 데이터기반 인공지능 글로벌 연구경쟁력 분석

Author(s): 손은수; 이창환

Publisher: 한국과학기술정보연구원

Publication Year: 2019-11-08

Description: 4차 산업혁명 시대를 맞고 있는 현 이류에게 인공지능은 타 첨단기술 및 산업과의 지능형 융합으로 새로운 디지털경제사회를 주도하는 혁명의 아이콘이자 4차 산업혁명을 이끄는 핵심기술들의 총아로 받아들여지고 있다. 미국 스탠포드대학 Andrew Ng 교수의 말처럼 인공지능은 100년 전에 발명된 전기와 같은 새로운 에너지원이며, 인공지능으로 변화되지 않는 산업은 이제 상상하기조차 힘들게 되었다.
인공지능의 국가역량은 과학기술경쟁력, 안전보장, 경제력에 있어 매우 중요하다. 2016년부터 미국, 중국, 영국, 일본 등 주요국들이 국가적 차원의 인공지능 전략계획을 앞다퉈 발표하고, 이 분야에서 글로벌 리더가 되기 위한 국가간 주도권 경쟁이 치열하게 벌어지고 있는 이유다.
본고는 60년이라는 짧지 않은 인공지능의 역사와 부침, 활용성과 파급력에 주목해 지난 20년간 발표된 인공지능 관련 논문 177만 여건을 분석한 결과이다. 인공지능을 기계학습, 컴퓨터비전, 지식표현 및 추론, 음성처리, 지능형 에이전트, 자연어처리의 6대 분야로 나눠 주요 선진국을 중심으로 한 글로벌 연구개발 동향을 살펴보았으며, 그 가운데 우리나라 인공지능의 연구개발 현황과 수준을 분석하였다.
분석결과를 요약하면 아래와 같다.
지난 20년간 인공지능 연구는 관련논문 증가율이 10%가 넘는 성장세. 2001~2008년의 1차 상승기 및 2009~2013년의 정체기를 거쳐 2014년 이후 2차 상승기를 지나고 있음.
-특히 인공지능 기술로 대별되는 기계학습 분야는 2008년 이후 무려 235%로 급증. 컴퓨터비전은 170%, 자연어처리와 지식표현 및 추론 분야도 각각 145%이상 성장
-최근 5년내 인공지능 연구가 급증하고 있는 주제 분야는 심층 신경망((Neural Network), 딥러닝(Deep learning), CNN(Convolutional Neural Network), SVM(Support Vector Machine) 알고리즘 등이며, 특히 CNN 연구가 급증. 빅데이터, 사물인터넷, 가상현실 등 4차 산업혁명 관련 기술을 지원하는 핵심기술로 자리잡으면서 함께 진화 중
-최우수 상위 3% 논문의 질적 수준분석에서는 최근 음성처리, 지능형 에이전트 분야의 최우수논문 비율이 크게 증가
-인문사회과학을 포함한 전체 학문분야에서 특히 물리학, 화학공학, 에너지공학, 재료공학 분야에서의 인공지능 적용연구가 급증. 하지만 집중 연구분야는 기술선진국과 신흥국 간에 차이를 보임.

인공지능의 국가별 연구경쟁력 분석결과, 지난 20년간 논문생산량에서 중국 38만 건, 미국 35만 건, 영국이 11만 건으로, 10만 건 이상을 생산한 이들 국가들이 선두그룹에 위치하며, 6만 건 이상을 생산한 인도, 독일, 일본, 프랑스, 캐나다, 이탈리아, 스페인이 두 번째 그룹, 우리나라는 4만 여건의 논문을 발표하여 호주, 대만과 함께 3위 그룹을 형성
-독일, 일본, 프랑스, 캐나다 등 선진국에 이어 논문수로 12위의 우리나라는 논문점유율에서는 2%대로 낮으나, 연평균증가율은 14%로 세계12개국 평균보다 높은 성장세를 보임.
-중국은 인공지능 논문생산량이 미국과 함께 세계 수위를 달리고 있지만, 논문품질지수는 세계평균(1.0)보다 크게 낮은 0.53으로 미국 논문품질지수(1.9)보다 크게 낮음. 우리나라 논문의 품질 지수는 0.77로 일본 0.72보다 약간 높지만, 세계평균(1.0)보다는 다소 낮음.
-미국과 영국 등에 비해 질적우수논문의 비율이 낮던 중국과 우리나라의 최근 질적 성장이 양적 성장 못지않게 두드러짐.
-최우수 논문 상위3% 논문생산량 순위는 미국이 27,017건으로 중국 13,681건보다 크게 앞서며, 연국이 7,052 건으로 그 뒤를 이음. 우리나라는 1,857건으로 일본 1,682건 보다 다소 높지만 우리나라보다 논문생산량이 적은 싱가포르 1,959건보다 낮음.
-인공지능 농문들의 국제협력지수로 분석한 국제공동연구비율은 미국 38%, 중국23%, 영국 59%, 인도 11%, 일본 28%이며, 우리나라의 국제공동연구 비율은 일본보다 다소 낮은 25%임.
인공지능 6대 분야별 주요국 연구경쟁력은 논문 생산량 기준으로 다음과 같이 구분됨.
-중국은 기계학습, 컴퓨터비전, 지능형 에이전트 분야에서 수위에 있지만 논문품질지수는 최하위권
-미국은 지식표현 및 추론, 음성처리, 자연어처리 분야에 수위에 올라 있으며, 논문품질지수 또한 최상위에 랭크
-영국과 독일은 인공지능 전 분야에서 2위 그룹을 형성하고 있으며, 특히 국제공동연구비율이 각각 59%와 45%로 상당히 높음.
-일본은 기계학습, 컴퓨터비전, 음성처리, 지능형에이전트 분야에서 2위 그룹에 올라 있으며, 품질지수는 국제평균보다 다소 낮음. 프랑스는 기계학습을 제외한 5개 분야에서 2위 그룹에 포함됨.
-인도는 중국에 이어 인공지능 신흥강국으로 부상하며, 기계학습 분야에서 중국, 미국 다음으로 3위에 랭크되어 있지만, 논문품질지수와 국제공동연구 비율은 최하위를 나타냄. 이란은 기계학습분야에서 세계 7위에 랭크되어 아시아지역 인공지능 신흥강국으로 부상
-우리나라는 컴퓨터비전 분야에서 2위 그룹에 올라 있으며, 그 외 5개 분야에서는 3위 그룹을 형성, 논문품질지수는 일본과 비슷한 수준으로 국제평균값보다 다소 낮음.
-종합적으로 볼 때, 중국은 기계학습과 컴퓨터비전 분야에, 미국은 지식표현 및 추론과 음성처리, 유럽은 자연어 처리와 지능형 에이전트 분야에서 상대적으로 강점을 지님. 우리나라는 컴퓨터 비전 분야에 연구역량이 집중되어 있으며, 기계학습 분야의 성장률은 비교국가들에 비해 상당히 높은 편.
인공지능 연구활동이 많은 상위20개국의 연구경쟁력을 과학계량적 성과지표를 활용해 분석한 결과, 우리나라는 논문수와 같은 양적 지표에서는 세계 12위에, 품질지수(Q-index), 고피인용논문(HCP), 우수성(MNCS)등의 각종 질적 지표에서는 세계 13~14위 수준
-각 국가가 인공지능 분야에 얼마나 집중하는지를 알아 본 활동도 분석에서 미국과 유럽국들은 품질지수는 평균을 상회하나 활동지수는 낮은 편. 반면, 중국, 이란, 대만, 인도 등 신흥국들의 품질지수는 평균이하이나 타 분야 대비 인공지능 분야에 집중도가 높음.
-우리나라의 경우, 품질지수는 선진15국 대비 평균이하, 활동지수는 평균을 약간 상회하는 정도로, 아시아권의 신흥 인공지능 강국으로 등장한 인도, 대만, 이란 등에 비해 집중도 면에서는 뒤쳐진 상태
본고는 인공지능이 가져온 새로운 패러다임 변화에 선제적이고도 능동적으로 대처하기 위해 인공지능 연구개발에 대한 글로벌 동향과 우리나라의 수준을 논문 빅데이터를 통해 거시적으로 파악하고자 하였다. 본 분석을 통해 글로벌 인공지능 기술열강들의 연구개발 트렌드 속에서 우리의 위치와 장단점을 알고, 전략적인 정책과 투자, 고급인력의 양성, 산·학·연·관 협력은 물론 국제협력을 통한 선진 인공지능 연구개발에 매진해야 할 때임을 시사하였다.