온톨로지(ontology)의 공학적 의미

지난주에 CAD/CAM학회 학술대회를 갔다 왔습니다. 오랜만에, 재미있게 배우고, 신나게 놀고 왔습니다.

2박3일의 일정 중 첫날은 두 가지 주제에 대한 튜터리얼(tutorial)이 있었는데, 이 강연을 들으려면, 별도의 비용을 내야 하는데, 전체 참가비가 4만원인데, 튜터리얼만 참가비가 7만원으로 배보다 배꼽이 더 크더군요.

하지만, 그 중 한가지 주제가 제가 요즘 찾아 보고 있는 부분이여서, 과감히 7만원을 내고 강연을 들었습니다.(참고로, 강연시간은 딸랑 3시간ㅠ.ㅠ)

강연을 다 듣고 나서 제 나름대로는 '다음 세상을 보았다'라는 느낌이 들었습니다.

물론, 기술분야의 연구내용에 불과하지만, 이것들이 어떤 흐름 속에서 나오는 것인지, 또한 이러한 기술들이 실현 된다면 앞으로 어떠한 세상이 우리 앞에 펼쳐질지 정리해 보면서, 일반인들의 눈 높이에 맞추어 설명해 보려고 한 글입니다.

중간 중간 잘 설명이 되지 않은 부분이나 너무 전문적인 이야기가 있더라도 대강의 흐름을 봐주시기 바랍니다.

참고로, 튜터리얼의 주제는 'Knowledge Engineering'이였습니다. '온톨로지와 지식공학'라는 부제로 진행되었습니다. 아래 내용은 발표내용이나 순서를 쫓아 가지 않고 제가 생각하는 흐름에서 다시 정리한 것입니다.

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■ 지식공학(Knowledge Engineering)

지식공학은 한 사람이 갖고 있는 전문지식들을 어떻게 하면 다른 사람이 이용할 수 있을까에 대해서 연구하는 부분입니다. 비슷한 개념으로 경영 쪽에서는 '지식경영'이라는 것이 있습니다. 먼저 '지식경영'의 개념부터 설명을 하면,

어떤 사람이 회사를 한 20년 다녔거나, 한 분야에서 20년 동안 일을 했다면 그 사람만이 알고 있는 전문 지식 즉, 노하우가 있습니다. 그런데 문제는 이 사람이 나가면 그 전문 지식들이 사라진다는 것입니다. 이런 전문지식들을 어떻게 하면 회사의 자산으로 남겨 놓을 수 있을까라는 고민에서 출발한 것이 지식경영인데, 현재 우리가 인터넷 포털 사이트에서 쓰고 있는 '지식검색'과 비슷한 개념이라고  생각 하면 됩니다.

지식공학은 지식경영과 같이 어떤 사람이 갖고 있는 노하우, 전문지식을 어떻게 표현, 생성, 통합, 활용 할 것인가에 대한 연구를 하고 있습니다.

지식공학이 궁극적으로 만들어 갈려고 하는 것 중에 하나가 바로 '전문가 시스템(Expert Systems)'입니다.

전문가 시스템이란, 전문가 수준의 지식을 저장하고 필요한 지식을 사람이 응용해서 보여주거나 이용할 수 있도록 구성한 컴퓨터 프로그램을 말합니다. 전문가 시스템에 대한 연구가 가장 활발하고 발전한 곳이 '의료분야'인데요. 의료분야의 전문가 시스템이 상용화 된다면,  인터넷으로 진료를 받고 처방전을 프린터 하는 시대가 될 것 입니다. 아니 그런 온라인 의료서비스를 만들어 보려고 수 많은 사람들이 연구 중에 있습니다.

지식공학을 통해서 사람들이 만들어 보고자 하는 또 하나의 것은 '지능형 에이전트(Intelligent Agent)' 입니다.

지능형 에이전트는 초보적으로는 이런데 쓰일 수 있습니다. 다음주 금요일에 종로에서 **영화를 저녁 때 보려고 한다. 지능형 에이전트 프로그램에 시간과 영화제목 장소를 입력합니다. 그러면, 프로그램이 인터넷에서 영화관 홈페이지를 찾고 장소 및 시간 영화프로 남은 좌석 수를 찾아서 사용자에게 목록을 작성해서 보여 주는 것입니다.  조금 더 발전하면 이런 것이 가능합니다. 노트북을 사려고 하는데, 내가 주로 쓰는 목적(오피스 프로그램, 인터넷, 영화감상 등)과 가격을 입력하면 지능형 에이전트 프로그램이 노트북 관련 Knowledge Base에 접속을 해서 사용자가 쓰는 목적에 적절한 성능을 갖는 항목 (cpu, ram, vga, port, HDD, ODD등)을 체크하고 노트북을 판매하는 회사의 DB에 접속하여 적절한 제품을 골라서 사용자에게 보여줍니다.

전문가 시스템이나 지능형 에이전트는 모두 인공지능의 연구분야이기도 합니다. 지식공학이나 인공지능에서 해결해야 하는 중요한 문제 중에 하나가 지식의 표현으로 어떻게 하면 사람들이 갖고 있는 지식을 동일한 포맷으로 만들 것이며, 컴퓨터가 스스로 활용할 수 있겠는가 입니다.

사람들이 쓰는 언어 즉, 자연어는 한가지 사물에 대해서 여러 가지의 표현이 있으며,(예를 들어 자동차를 car, motor, automobile, auto) 또한 한 단어가 여러 가지 의미를 나타낼 때도 있습니다. (예들 들어, board 게시판, 식탁, 회의)

이러한 문제를 해결하는 방법으로 요즘 각광 받고 있는 것이 있는데 그것이 바로 온톨로지(Ontology)입니다.

■ 온톨로지(Ontology)

온톨로지는 철학에서 나온 말로 '존재론'을 말합니다. 존재론은  "이 세계에는 어떤 종류의 존재자들(물리적, 현상적, 개념적, 추상적, 감성적)이 존재하는가, 그들의 본성은 무엇인가, 그들 존재자들 사이에는 어떤 관계가 있는가, 그들 존재자들로부터 어떻게 세계가 구성될 수 있는가"입니다.

이공계쪽에서는 예전부터 표준을 만드는 노력을 지속적으로 해왔습니다. 간단한 척도(거리, 시간, 온도등등)부터 용어등을 표준화 하는 작업 지속적으로 하고 있었습니다. 그러나 일반적인 지식들을 이러한 표준화 작업을 통해서 용어를 적립해 가는 데는 너무 많은 노력과 합의가 있어야 됩니다. 그래서 사람들이 방법을 바꾸었습니다. 각자가 다른 용어를 쓰더라도 각은 대상(존재)을 이야기 한다면, 그 속성이 같지 않겠는가 라는 생각에서 출발한 것이 온톨로지 입니다.

예를 들어, board가 있는데, 그 속성에 '눈'과 관련이 있으면, '스노보드'로 인식하는 것이고 음식과 관력이 있으면, '식탁'으로 인터넷과 관련이 있으면 '온라인 게시판'으로 사람이 문맥을 보고 그 단어의 의미를 찾아 가는 것과 비슷한데, '개념','관계','구조','공리(axiom)' 등 좀 더 복잡한 관계를 갖고 표현을 합니다.

현재 주로 쓰이는 인터넷 문서 방식이 HTML이고 그 뒤를 이을 표준방식이 XML입니다. XML은 이미 표준으로 결정이 되었고 현재도 서비스 되고 있는 방식입니다. XML 다음에 차기 주자로 OWL이라는 것이 있는데 Web Ontology Language의 약자 입니다.

온톨로지가 구축되면 도대체 어떤 일이 일어 나는 걸까요.

현재의 지식검색은 지식베이스 (Knowledge Bases)의 초보적인 수준입니다. 현재는 도서관 또는 사전 사이트 등이 이와 비슷한 서비스를 하는데, 여기서 잠깐 추천 사이트 http://www.terms.co.kr  다시 돌아와서, 온톨로지가 어느 정도 구축이 되면, 본격적인 지식베이스의 시대가 열린다고 볼 수 있습니다.

지식베이스가 컴퓨터의 발전에서 어떤 위치를 차지 하는지 살펴 보겠습니다.

■ 컴퓨터의 발전 단계

컴퓨터의 발전을 대략 살펴 보면 아래와 같습니다.

[ 저장 ] ================---------------------->┃

   [ 연산 ] ===============================------------------------------>┃

                         [ DB & 통신 ] ===================------>┃

                                      [ 구조화 ] =============---------->┃

                                                              [ 지식베이스 ] =========----->┃

                                                                   [ 추론 ] ===============----------->

                                                           ↑ 현재단계

데이터가 늘어나고 수 많은 연산 알고리즘 나오면서 이후 컴퓨터분야는 기존의 것들을 어떻게 하면 잘 이용할 수 있을까에 대해서 고민에 빠지기 시작했습니다. 그러면서 나온 것이 데이터베이스와 객체지향 프로그래밍(OOP)입니다.

그 다음으로 지식베이스와 추론의 단계로 넘어가고자 하는데, 컴퓨터가 추론을 하기 위해서는 자신이 가지고 있는 데이터가 어떤 내용인지 알아야 하는 문제를 갖고 있습니다. 이 문제의 해결책으로 나오고 있는 것이 온톨로지 입니다.

컴퓨터 분야에서의 온톨로지의 정의는 이렇습니다.

" a formal and explicit specification of a shared conceptualization of a domain of interest " (T.R. Cruber 1997)

의역을 하면 다음과 같습니다.

" 현실세계의 존재하는 지식이나 정보를 컴퓨터 시스템 또는 Application들이 이해할 수 있는 별개의 지식 형태로 매핑 시킴으로써 개념화 할 수 있도록 하는 전달함수"

이는 지금까지 사람이 컴퓨터에 저장되어 있는 지식과 정보를 이용하던 시대에서 컴퓨터가 스스로 사이버 세계에 있는 지식과 정보를 이용할 수 있는 시대가 시작됨을 의미하는 것입니다.

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○ 인공지능 [ 人工知能 , artificial intelligence ]

인간의 학습능력과 추론능력, 지각능력, 자연언어의 이해능력 등을 컴퓨터 프로그램으로 실현한 기술.  

○ 지능형 에이전트 [ intelligent agent ]
인터넷상에서, 지능형 에이전트 (또는 그냥 "에이전트")라고 부르는 것은 사용자의 개입 없이 주기적으로 정보를 모으거나 또는 일부 다른 서비스를 수행하는 프로그램이다. 일반적으로, 에이전트 프로그램은 사용자가 제공한 매개변수를 사용하여, 인터넷의 전부 또는 일부를 검색하여 사용자가 관심을 가지고 있는 분야의 정보를 수집하고, 이것을 매일 또는 정해진 주기로 제공한다. 이러한 에이전트를 "로봇" 또는 줄여서 그냥 "봇"이라고 부르기도 한다. 또한, 사용자의 등록정보 또는 사용실적에 기반 하여 웹사이트에서 제공하는 정보를 개인화 하도록 만들어진 에이전트들도 있다. 또다른 형태의 에이전트들은 특정 사이트를 감시하다가 그 사이트가 언제 수정되었는지, 새로 추가된 이벤트는 없는지 등을 알려주는 기능을 포함한다. 이렇듯 분석용 에이전트는 단지 정보를 수집하기만 하는 것이 아니라, 조직화하고 해석하는 역할도 수행한다.에이전트를 이용하여 정보를 보유하는 기술을 때로 푸시 기술이라고 부르기도 한다.

○ 온톨로지의 일반적인 의미는, 우주 안에 어떤 종류의 실체들이 존재하는가에 관한 연구 또는 관심을 말한다. 이 용어는 '실재'라는 의미의 그리스어 'onto'와 '논문 또는 강연' 등의 의미를 갖는 'logia'의 합성어로부터 유래되었다. 이것은 제일 원리 또는 사물의 본질에 관한 연구를 추구하는 형이상학의 한 분야이다.

정보기술에서의 온톨로지는, 전자상거래와 같이 지식의 어떤 특정 영역 내에 있는 실체 및 상호작용의 작업 모델을 의미한다. 미국 스탠포드 대학의 인공지능 전문가인 탐그루버에 따르면, 인공지능 분야에 있어서의 온톨로지는 "프로그램과 인간이 지식을 공유하는데 도움을 주기 위해 사용된 개념화 명세서"라고 정의하고 있다. 이러한 용례에서의 온톨로지는, 정보 교환용으로 합의된 어휘를 만들기 위하여 특정 자연언어로 정의되는 사물, 사건 및 관계 등과 같은 개념들의 집합이라 할 수 있다.

○ XML[extensible markup language]

1996년 W3C(World Wide Web Consortium)에서 제안하였다. HTML보다 홈페이지 구축 기능, 검색 기능 등이 향상되었고 클라이언트 시스템의 복잡한 데이터 처리를 쉽게 한다. 또한 인터넷 사용자가 웹에 추가할 내용을 작성, 관리하기에 쉽게 되어 있다.

이밖에 HTML은 웹 페이지에서 데이터베이스처럼 구조화된 데이터를 지원할 수 없지만 XML은 사용자가 구조화된 데이터베이스를 뜻대로 조작할 수 있다. 구조적으로 XML 문서들은 SGML(standard generalized markup language) 문서 형식을 따르고 있다. XML은 SGML의 부분집합이라고도 할 수 있기 때문에 응용판 또는 축약된 형식의 SGML이라고 볼 수 있다. 1997년부터 마이크로소프트사(社)와 넷스케이프 커뮤니케이션스사(社)가 XML을 지원하는 브라우저 개발을 하고 있다.

출처 : http://blog.naver.com/p4i611.do