KAIST 인공지능대학원 최재식 교수팀이 심층 학습 생성모델의 오류 수정 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

연구진은 딥러닝 내부를 해석하는 설명가능 인공지능 기법을 활용해 생성모델 내부에서 이미지 생성과정에서 문제를 일으키는 유닛을 찾아 제거하는 알고리즘을 고안해 생성모델의 오류를 수리했다.

이런 생성 오류 수리 기술은 신경망 모델의 재학습을 요구하지 않으며 모델 구조에 대한 의존성이 적어 다양한 적대적 생성 신경망에 폭넓게 응용 및 적용과 고안된 기술은 딥러닝 생성모델의 신뢰도를 향상해 생성모델이 중요 작업에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

적대적 생성 신경망은 생성기와 구분기의 적대적 관계를 이용한 모델로서 생성 이미지의 품질이 높고 다양성이 높아 이미지 생성뿐만 아니라 다양한 분야에서 주목받고 있다. 딥러닝 생성모델의 성능을 향상하기 위해서 적대적 생성기법 및 생성기의 새로운 구조 설계 혹은 학습 전략의 세분화와 같은 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러나 최신 적대적 생성 신경망 모델은 여전히 시각적 결함이 포함된 이미지를 생성하고 있다. 재학습을 통해서 이를 해결하기 위해 오류 수리를 보장할 수 없으며, 많은 학습 시간과 비용을 요구하게 된다. 규모가 큰 최신 적대적 생성 신경망 모델의 일부 오류를 해결하기 위해 모델 전체를 재학습하는 것은 적합하지 않다.

연구팀은 문제 해결을 위해 생성 오류를 유도하는 딥러닝 내부의 유닛을 찾아 제거하는 알고리즘을 개발했다. 알고리즘은 딥러닝 모델의 시각적 결함의 위치를 파악하고, 딥러닝 모델 내 여러 계층에 존재하는 오류를 유발한 유닛을 찾아서 활성화하지 못하도록 해 결함이 발생하지 않도록 했다.

설명가능 인공지능 기술을 활용해 시각적 결함이 생성된 이미지의 어느 부분에 분포하는지, 또 딥러닝 내부의 어떤 유닛이 결함의 생성에 관여하는지 찾을 수 있었다. 개발된 기술은 딥러닝 생성모델의 오류를 수리할 수 있고 생성모델의 구조에 상관없이 적용할 수 있다.

연구진은 전통적인 구조를 가지는 진행형 생성모델에서 개발 기술이 효과적으로 생성 오류를 수리할 수 있음을 확인했다. 수리 성능은 매사추세츠 공과대학이 보유한 수리 기술 대비 FID 점수가 10점 정도 감소했으며 사용자 평가에서 시험 이미지 그룹의 약 50%가 결함이 제거됐고 약 90%에서 품질이 개선됐다.

특이 구조를 가지는 StyleGAN2와 U-net GAN에서도 생성 오류 수리가 가능함을 보임으로써 개발 기술의 일반성과 확장 가능성을 보였다. 연구팀이 개발한 생성모델의 오류 제거 기술은 다양한 이미지 외에도 다양한 생성모델에 적용돼 모델의 결과물에 대한 신뢰성을 높일 것으로 기대된다.

[전국매일신문] 대전/정은모 기자
J-em@jeonmae.co.kr

대전/정은모 기자 다른기사 보기