조루 오픈AI가 인공지능(AI)을 이용해 수학계 7대 난제인 ‘나비에-스토크스’ 문제의 해법을 찾았다고 발표했다. 물론 아직 수학계의 검증을 거쳐야 하는 단계다. 그럼에도 이번 문제 해결이 공식적인 사실로 인정받을 경우 AI가 현대 수학의 최고난도급 문제를 직접 푼 첫 사례로 수학계의 ‘알파고 모멘트’가 될 수 있다는 해석이 나온다. AI가 인간의 지식노동에 깊숙히 침투하면서, 향후 수학 등의 학문 연구에 있어서 AI와 인간의 역할에 어떤 변화가 생길지에 대한 논쟁도 커질 것으로 보인다.
오픈AI는 8일(현지시간) AI가 수학계 대표 난제인 ‘나비에-스토크스 방정식’의 해가 항상 ‘존재’하고 ‘매끄럽게 유지되는지’를 다루는 문제에 대한 해법을 찾았다고 발표했다. 나비에-스토크스 방정식은 물·공기 같은 유체의 흐름을 기술하는 기본 방정식이다.
3차원 유체의 흐름이 처음에는 매끄럽게 시작하더라도 시간이 지나면서 속도가 무한대로 커지는 ‘특이점’이 발생할 수 있는지는 오랫동안 풀리지 않은 난제로 꼽혀왔다. 오픈AI는 특정 조건에서는 이런 특이점이 생길 수 있다는 반례를 제시했다.
풀이에는 오픈AI의 최상위 모델인 ‘아스트라’보다 성능이 높은 미공개 차세대 모델이 동원됐다. 약 1만개의 AI 에이전트를 투입해 첫 가동 후 88시간 만에 해법에 도달했다. 에이전트는 270만개의 메시지를 주고받고 1300억개의 출력 토큰을 사용했다. 이번 연산에는 수백만달러 수준의 컴퓨팅 자원이 투입된 것으로 알려졌다.
AI가 수학 난제를 푼 사례는 이전에도 있었지만 이번 문제는 난도와 상징성이 훨씬 크다. 나비에-스토크스 문제는 2000년 클레이수학연구소가 선정한 7개 ‘밀레니엄 문제’ 가운데 하나로, 90년 넘게 풀리지 않은 난제다.
과학저널 네이처는 이번 발표를 두고 “오픈AI의 주장대로라면 컴퓨터가 진정한 의미의 초대형 미해결 문제를 푼 첫 사례”라고 평가했다. 미국 과학매체 사이언티픽 아메리칸도 “지난 20년 혹은 그 이상의 기간을 통틀어 수학계에서 가장 큰 날이 될 수도 있다”고 했다. 다만 이번 풀이가 공식적으로 인정받으려면 2년 이상 수학자들의 검증을 거쳐야 한다.
연구 공로와 데이터 활용을 둘러싼 논란도 불거졌다. 뉴욕대 수학자 트리스탄 벅마스터와 앤트로픽의 레벤트 알푀게가 비슷한 접근 방식으로 먼저 연구를 진행하고 있었는데, 오픈AI가 이들의 진척을 파악한 뒤 대규모 자원을 투입했다는 주장이다. 벅마스터 연구진은 오픈AI 모델인 코덱스도 연구에 사용한 것으로 알려졌다. 오픈AI는 사용자 데이터를 이번 증명에 직접 활용하지 않았다고 반박했지만, 비식별화된 데이터가 모델 개선에 영향을 줬을 가능성은 배제하지 않아 향후연구 성과를 놓고 논란이 이어질 수 있다.
AI가 수학 연구 자체를 어떻게 바꿀지를 두고도 전망이 엇갈린다. 오픈AI 연구자 노암 브라운은 이날 SNS에 “오픈AI의 많은 수학자들이 이번 성과로 이세돌 모멘트(Lee Sedol moment)를 경험했다”며 “1년 뒤에는 누구나 이런 수준의 문제를 풀 수 있는 AI를 손에 쥐게 될 것”이라고 했다. 알파고 이후 바둑기사들의 실력이 상향평준화된 것처럼 AI가 인간의 수학 능력을 증강시킬 것이라는 주장이다. 반면 토론토대 수학자 대니얼 리트는 지난달 오픈AI가 주최한 수학자 회의에서 “(AI 발전으로) 고품질의 수학 연구가 사라지고, 인간의 수학적 전문성이 완전히 소실되는 세계가 올 가능성이 있다”며 AI가 인간의 영역을 대체할 것이라는 비관적인 전망을 내놨다.
임성빈 고려대 통계학과 교수는 “오픈AI 발표가 검증을 통과한다면 수학적으로 파급력이 매우 크고, 향후 다른 난제도 AI로 풀 가능성을 엿본 사건”이라며 “사람이 오랫동안 쌓아놓은 성과 위에 이뤄진 것이고, 검증도 사람이 해야 한다”이라고 했다. 이어 “주니어 연구자들 사이에서 (AI에 대한) 우려가 있지만, AI가 해답을 내놓더라도 그 의미를 부여하고 학문·산업으로 연결하는 것은 인간 전문가가 해야 할 일”고 말했다.
지구 기후가 기존에 과학자들이 추정했던 것보다 온실가스에 더 민감하게 반응하며, 같은 양의 온실가스가 배출되더라도 지구 온난화가 예상보다 약 25% 더 크게 나타날 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 현재 세계 각국이 시행 중인 기후정책을 기준으로 이번 세기말 전 지구 지표면 평균기온 상승폭이 기존 약 2.8도에서 3.5도로 늘어날 수 있다는 분석도 나왔다.
영국 BBC방송은 스위스 취리히연방공대(ETH Zurich) 연구진이 최근의 기온 상승과 지구 에너지 불균형 관측을 기존 기후모델과 비교한 결과 이 같은 가능성이 제기됐다고 9일(현지시간) 보도했다. 엘니뇨 등 자연적인 변동의 영향을 제거해 분석한 결과에서도 최근 온난화 속도가 빨라진 것으로 나타났다.
기후변화가 가속화되고 있다는 연구는 기존에도 나와있었다. 하지만 최근의 실제 기온 상승과 지구 에너지 불균형 관측자료를 토대로 기후민감도가 기존 추정보다 더 높을 가능성이 제기된 것은 새로운 내용이다. 미래 기후변화로 인한 위험을 기존보다 더 높게 평가해야할 가능성이 제기된 것이다. 기후민감도란 기후가 이산화탄소 증가에 얼마나 크게 반응하는지를 나타내는 지표다.
연구진에 따르면 최근의 관측자료를 분석한 연구들에서 기후변화 속도는 최근 더 가속된 것으로 나타났다. 특히 최근 3년은 관측 사상 가장 더운 3년으로 기록돼 있다.
연구진은 현재 실제로 일어나고 있는 지구 온난화와 지구의 에너지 불균형을 기존의 기후모델들과 비교한 결과, 온실가스에 대한 기후의 반응이 상대적으로 큰 모델들에서 관측 내용이 잘 재현됐다고 밝혔다. 즉, 같은 배출량에서 미래 온난화가 더 강하게 진행될 것으로 예측한 모델들이 최근 현실을 더 잘 설명했다는 것이다. 연구진은 이를 토대로 같은 온실가스 배출량에서도 기존 예상보다 약 25% 더 큰 온난화가 나타날 가능성을 제시했다.
유엔 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 6차 보고서의 총괄 주저자 중 하나였던 피어스 포스터 영국 리즈대학교 교수는 BBC에 취리히공대의 새 분석이 맞다면 현재와 대체로 같은 온실가스 배출경로에서도 이번 세기말까지의 지구 기온 상승폭은 3.5도에 가까워질 수 있다고 설명했다. 현재 세계 각국이 유지하고 있는 기후정책대로라면 이번 세기말 지구 기온 상승폭은 2.8도로 예상돼 왔다.
이처럼 지구가 온실가스에 기존 예상보다 민감하다면 인류가 같은 양의 온실가스를 배출해도 더 높은 기온에 도달하는 미래를 맞게 된다. BBC는 기온이 오를 때마다 기후 위험도 함께 커지며, 폭염·홍수·가뭄·산불 등이 발생할 가능성도 높아진다고 지적했다.
과학자들이 특히 주목하는 것은 지구가 태양에서 흡수하는 에너지와 우주로 방출하는 에너지의 차이를 말하는 ‘지구 에너지 불균형’이다. 지구는 오랜 기간 방출하는 것보다 많은 에너지를 흡수해 왔는데 취리히공대 연구진에 따르면 이 불균형은 지난 20년 동안 대략 3배로 커졌다.
그 원인 중 하나로는 대기오염 감소가 꼽힌다. 화석연료 연소 과정에서 배출된 이산화황으로 인한 황산염 에어로졸은 햇빛을 반사하고, 구름을 더 밝게 만들어 온실가스의 온난화 효과를 일부 상쇄하지만 대기질이 개선되면서 이 같은 냉각 효과는 약해졌다. 다만 과학자들은 이것만으로는 최근 온난화 가속을 설명할 수는 없다고 본다.
과학자들은 구름의 변화를 주목하고 있다. 해양이 따뜻해지면서 햇빛을 반사하는 낮은 구름이 감소하면, 바다는 더 많은 태양에너지를 흡수하게 된다. 해양이 따뜻해지면서 구름이 줄어드는 식의 이른바 ‘되먹임’이 발생하게 되는 것이다. 세계기상기구(WMO)에 따르면 최근 20년 동안 해양 온난화 속도는 1960~2005년의 2배 이상이다.
다만 연구진은 이번 결과를 해석하는 데 신중할 필요가 있다고 밝혔다고 BBC는 전했다. 포스터 교수는 특히 분석의 토대가 된 관측기간이 10~20년 정도로 짧다는 점을 지적했다.

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