MIT 선정 2021년 10대 혁신기술

미국 매사추세츠 공과대학교[Massachusetts Institute of Technology, MIT]가 발간하는 잡지 MIT 테크놀로지 리뷰 MIT Technology Review는 2021년 2월 24일 <2021년 10대 혁신기술 10 Breakthrough Technologies 2021>을 선정 발표했다.

 

MIT는 지난 2001년부터 이듬해를 제외하고는 해마다 10대 혁신기술을 선정·발표해 왔는데 올해가 20번째다.

세계적으로 연구되는 기술 가운데 파급효과가 클 것으로 전망되는 기술로서, 올해 이미 사용하고 있거나 5년 이내 적용할 수 있는 기술이 선정 대상이다.

 

10대 혁신기술에는 mRNA 백신처럼 이미 우리 삶을 바꾸고 있는 기술도 있는 반면, 실용화까지 아직 몇 년이 더 걸리는 기술도 있다.

아래에 소개되는 10대 혁신기술에 대한 간략한 설명을 통해 관심을 갖게 된다면, 보다 상세한 내용은 혁신기술 별 마지막 문장의 밑줄 친 자료에서 찾아볼 수 있을 것이다.

10대 혁신기술 목록을 통해 다가오는 우리 사회의 미래를 엿볼 수 있을 것으로 기대한다.

 

올해 선정된 10대 혁신기술을 분야별로 나누면, IT(정보통신) 7개(2, 3, 5, 7, 8, 9, 10번), BT(생명공학) 1개(1번), 에너지 1개(4번), ET(환경) 1개(6번)로서 IT 관련기술이 대부분이다.

 

1. mRNA 백신 messenger RNA vaccines

2. GPT-3(Generative Pre-training Transformer-3 선행학습 자연어 생성 변환기-3)

3. 틱톡 추천 알고리즘 Tik Tok recommended algorithms

4. 리튬금속 배터리 Lithium-metal batteries

5. 자료 신탁 Data trusts

6. 녹색 수소 Green hydrogen

7. 디지털 접촉 추적 Digital contact tracing

8. 초정밀 위치정보 Hyper-accurate positioning

9. 원격 시대 Remote everything

10. 다재다능한 인공지능 Multi-skilled AI

 

1. mRNA 백신

우리가 지난 20년 동안 연구해 오던 전령 RNA messenger RNA(mRNA) 기반 기술로서 코로나19 바이러스를 예방하는 가장 효과적인 백신 2종류를 개발한 것은 아주 행운이었다.

2020년 1월 코로나19 범유행병(세계적유행병, 팬데믹) pandemic이 시작되었을 때 몇몇 생명공학 기업 과학자들은 이를 막는 잠재적인 백신 개발 방향을 재빨리 mRNA로 틀었다.

전 세계 코로나19 사망자가 150만 명을 넘는 시점인 그해 12월 하순, 미국은 이 두 mRNA 백신을 승인하면서 범유행병의 종식이 시작되었음을 알렸다.

 

이 새로운 코로나19 mRNA 백신은 이전까지 치료약물로서 사용된 적이 없던 기술을 기반으로 개발된 것이기 때문에, 앞으로 말라리아를 비롯한 다양한 감염병 예방 백신 개발을 이끌면서 의학을 변화시킬 것으로 기대된다.

만약 코로나19 바이러스가 계속 변이를 일으킨다면, 그에 따라 mRNA 백신 역시 쉽고 빨리 변형시킬 수 있다.

또한 mRNA는 낫적혈구 빈혈(겸상적혈구 빈혈) sickle-cell anemia과 AIDS 바이러스인 HIV에 대한 유전자 치료를 값싸게 받을 수 있는 기반으로서 가능성이 큰 물질이며, 암 치료에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다.

 

안토리아 레갈라도가 쓴 '새로운 mRNA 과학' 'New science of messenger RNA' written by Antonio Regalado.

 

2. GPT-3

글쓰기와 말하기를 배우는 대용량 자연어自然語 natural-language[일반 사회에서 자연히 발생하여 쓰이는 언어] 컴퓨터 모형(모델) model은 세상을 보다 잘 이해하고 상호작용할 수 있는 인공지능 artificial intelligence(AI) 개발을 향한 큰 발걸음이다.

스스로의 선행학습을 통해 자연어로 자동변환하는 모형인 선행학습 자연어 생성 변환기-3 즉 GPT-3는 지금까지 개발된 모델 중 최대 용량이면서 자연어에 가장 가깝다는 평가다.

수천 권의 책과 인터넷에 게재된 거의 모든 글로서 훈련된 GPT-3는 기분 나쁠 정도로 사람이 쓴 글과 똑같아 구별하지 못할 수준까지 변환시키거나 때로는 기묘하게 표현할 수 있기 때문에, 현재까지 제작된 기계학습 모형 가운데 가장 인상적인 언어 모형이다. 

 

하지만 GPT-3는 자신이 쓰고 있는 내용을 이해하지 못하기 때문에 변환된 문장이 왜곡되거나 무의미하게 표현되기도 한다.

GPT-3 훈련에는 엄청난 양의 연산 능력과 자료, 그리고 비용이 들기 때문에, 탄소배출량이 많으면서 특별한 자원을 갖춘 실험실에서만 비슷한 모형 개발이 가능하다는 한계가 있다.

거짓 정보와 편견으로 가득 찬 인터넷 게재 글로만 훈련된 GPT-3는 종종 편향된 시각의 문장을 만들어내곤 한다.

 

윌 더글라스 헤븐이 쓴 'GPT-3의 영리한 글쓰기' 'GPT-3's clever writing' written by Will Douglas Heaven.

 

3. 틱톡 추천 알고리즘

2016년 중국에서 출시된 틱톡 TikTok은 지금 세계적으로 가장 빨리 성장한 누리소통망(사회관계망) social netrwork으로 발전했다.

현재 틱톡의 내려받기 download 회수는 몇십억 번, 사용자 수는 몇억 명에 달한다.

왜일까?

그 이유는 바로 틱톡의 "당신을 위하여 For You"를 지원하는 알고리즘 algorithsm[주로 컴퓨터에서 어떤 문제의 해결을 위하여, 입력된 자료를 토대로 하여 원하는 출력을 유도하여 내는 규칙의 집합] 때문인데, 온라인을 통해 사람이 유명해지는 기존 방식을 틱톡이 바꾸어버렸기 때문이다.

 

다른 누리소통망 기반 platform의 알고리즘은 주로 대중성이 높은 유명 스타들이 올린 정보 contents들을 강조하는 반면, 틱톡 알고리즘은 유명 스타들 정보 못지않게 무명의 새로운 창작자들이 올린 대중적 관심이 큰 정보 또한 강조함으로써 이들을 유명인으로 만들기 때문이다.

특히 틱톡은 특정 관심사나 정체성을 공유하는 사용자 사회가 필요로 하는 정보를 적절하게 제공하고 있다.

 

무명의 새로운 창작자들이 빠른 시간 안에 많은 조회수를 기록하는 능력과 사용자들이 다양한 종류의 정보들을 쉽사리 찾는 기능 때문에 틱톡 앱 apps[응용 소프트웨어 application softwares]은 놀라운 성장을 기록하고 있는 것이다.

현재 다른 누리소통망 업체들은 자체 앱에 틱톡의 이런 기능을 넣기 위해 안간힘을 쓰고 있다.

 

애비 올하이저가 쓴 '틱톡 창작자' 'Tik Tok creator' written by Abby Ohlheiser.

 

4. 리튬금속 배터리

전기자동차 elctric vehicles(EV) 판매가 부진한 이유는 상대적으로 가격이 비싸고, 충전을 자주 해야 하며, 충전 시간 또한 길기 때문이다.

이 모든 단점들은 리튬이온 배터리의 한계에서 나오는 것이다.

자금 지원이 풍부한 실리콘 밸리의 한 새싹기업(스타트업 startup)은 이제 소비자들의 구미에 맞는 전기자동차용 배터리를 제작했다고 말하고 있다.

 

그것은 바로 퀀텀스케이프 QuantumScape에서 개발중인 리튬금속 배터리다.

초기 시험 결과 리튬금속 배터리는 주행거리가 80퍼센트 길어졌으며 충전시간 또한 단축되었다.

이 새싹기업은 폭스바겐 VW과 계약을 맺어 2025년까지 이 신형 배터리를 탑재한 전기차를 판매할 것이라고 한다.

 

현재 개발된 리튬이온 배터리는 실제 탑재될 배터리보다 크기가 훨씬 작은 시제품 prototype 수준이다.

하지만 퀀텀스케이프 및 협력업체들이 만들어 시판하게 될 리튬이온 배터리는 수백만 명 소비자들을 만족시킬 것이라고 장담하고 있다.

 

제임스 템플이 쓴 '리튬금속 배터리 작동' 'Lithium-metal battery works' written by James Temple.

 

5. 자료 신탁

기술회사들의 개인 정보 관리가 부실하다는 사실이 입증되고 있다.

우리의 개인 정보는 알고 있는 것보다 훨씬 많이 유출되고 해킹되면서 팔리고 있다.

이런 현상은 개인에게 문제가 있는 게 아니라, 우리가 지금까지 고수해 온 개인 정보 보호 모형 즉 개인 정보의 관리와 보호를 책임지고 있는 개인 정보 보호 모형의 문제 때문일 것이다.

 

자료 신탁이란 몇몇 정부가 개인 정보 보호를 위해 모색하기 시작한 대안 가운데 하나다.

자료 신탁은 개인을 대신하여 개인 정보를 수집하고 관리하는 법인 legal entity이다.

지금은 이에 대한 구조와 기능을 규정하고 있는 과정에 있어 많은 의문점들이 아직 남아있긴 하지만, 자료 신탁은 개인정보 보호와 보안에 있어 오랫동안 지속되어온 문제에 대한 유력한 해결책을 제공할 수 있다는 점에서 주목할 만하다.

 

애누크 루하아크가 쓴 '이 모형의 강력한 잠재력' 'powerful potential of this model' written by Anouk Ruhaak.

 

6. 녹색 수소

수소는 화석연료를 대체할 수 있는 흥미로운 대체에너지로 늘 여겨져 왔다.

수소는 이산화탄소가 배출되지 않은 청정에너지이고, 에너지 밀도가 높기 때문에 불규칙하게 생산되는 재생에너지를 저장하기에 좋은 에너지다.

또한 액화합성연료 형태를 만들 수 있어 쉽사리 휘발유와 경유를 대체할 수 있다.

하지만 지금은 천연가스에서 생산된 수소가 대부분으로, 이 공정에서는 오염물질이 많이 발생하며 에너지도 많이 든다.

 

지금 태양광과 풍력발전의 생산비가 급격히 낮아지고 있어, 녹색 수소 또한 값싸게 생산하는 것이 충분히 가능하다.

물을 전기분해하면 간단하고도 재빨리 수소가 만들어진다.

이 기술은 유럽이 선도하고 있으며, 현재 필요한 기반시설(인프라) infrastructure을 구축하기 시작했다.

이것은 태양광과 풍력 에너지를 이용하여 청정에너지인 녹색 수소를 생산하는 전기분해 발전소 국제 협력망 global network을 구축하려는 1단계 사업이다.

 

피터 페얼리가 쓴 '태양광과 풍력으로 가동되는 전기분해 발전소' 'electrolysis plants that run on solar and wind power'.

 

7. 디지털 접촉 추적

코로나19 바이러스가 전 세계로 퍼지기 시작할 무렵, 디지털 접촉 추적 앱이 확산 차단에 도움이 될 것으로 생각했다.

이는 스마트폰 앱에서 GPS나 블루투스를 통해 최근에 마주친 사람들의 기록을 확인할 수 있기 때문이다.

코로나19 확진자가 그 사실을 앱에 등록하게 되면 확진자와 접촉했거나 노출된 사람들이 알게 된다.

 

그러나 이 디지털 접촉 추적 앱은 바이러스 확산 차단에 실질적인 큰 기여는 하지 못했다.

애플과 구글은 재빨리 확진자 접촉 알림 앱을 개발하여 많은 스마트폰에서 사용할 수 있도록 했지만, 대중들이 이 앱을 사용하게 만드는 보건 관계자들의 설득은 그다지 성공적이지 못했다.

이번 범유행병을 통해 우리가 얻은 교훈은 다음에 올 다른 범유행병을 준비하는 데 도움이 되는 것은 물론 다른 공중보건 영역에도 적용할 수 있을 것이다.

 

린지 무스카토가 쓴 '디지털 접촉 추적' 'Digital contact tracing' written by Lindsay Muscato.

 

8. 초정밀 위치정보

우리 모두 매일 GPS(global positioning system 위치정보시스템)를 사용하고 있으며, 이를 통해 우리 일상과 많은 경제 활동의 모습이 변하고 있다.

오늘날의 GPS 위치 정밀도는 5~10미터인 반면, 새로운 초정밀 위치정보 기술의 정밀도는 센티미터나 밀리미터 수준이다.

이 초정밀 위치정보 기술은 우리에게 새로운 가능성을 열어주고 있는데, 그것은 산사태 경고에서부터 배달 로봇 및 안전하게 거리를 달릴 수 있는 자율주행차에까지 적용 가능하기 때문이다.

 

중국은 2020년 6월 개발한 베이도우 BeiDou(북두칠성 Big Dipper) 국제 항법(내비게이션) 시스템은 이 모든 것을 가능하게 만든 한 요인이 되었다.

이 시스템은 세계 어디든 1.5~2미터의 위치정보 정밀도를 가지고 있다.

이 시스템에 지상보조장비를 추가 사용하면 그 정밀도를 밀리미터 수준까지 향상시킬 수 있다.

한편 1990년대 초반이후부터 사용되고 있는 GPS도 한창 업그레이드가 이루어지는 중으로서, GPS III 과제의 일환으로 작년 11월 인공위성 4대가 발사되었고, 2023년까지 더 많은 인공위성들이 궤도를 돌게 될 전망이다.

 

링 신이 쓴 '이 시스템들의 놀라운 정밀도 향상' 'the greatly increased accuracy of these systems' written by Ling Xin.

 

9. 원격 시대

코로나19 범유행병 때문에 전 세계는 강제로 원격의 시대로 바뀌었다.

특히 이 변화는 보건 및 교육 분야에서 두드러진 현상이다.

세계 일부지역에서는 이 두 영역에서 원격 서비스를 도입하여 대중들에게 제공함으로써 성공을 거두기도 했다.

 

온라인 교육 기업인 스냅애스크 Snapask는 아시아 9개국에서 사용자 수가 350만 명 이상이고, 인도의 교육 앱인 바이쥬 Byju's의 사용자 수는 약 7천만 명으로 급증했다.

불행히도 세계 여러 나라 학생들은 아직도 온라인 교육을 제대로 받지 못해 어려움을 겪고 있다.

 

한편 우간다를 비롯한 몇몇 아프리카 나라들은 범유행병 기간 동안 원격의료 노력을 확대하여 수백만 명에게 의료 서비스를 제공했다.

만성적인 의사 부족을 겪고 있는 일부 지역에서의 원격의료 서비스는 생명줄이었다.

아시아의 원격교육과 아프리카의 원료의료 서비스는 범유행병에 대한 성공적 대응사례로 꼽힌다.

 

샌디 옹이 쓴 '아시아에서의 온라인 학습' 'online learning in Asia' written by Sandy Ong.

 

10. 다재다능한 인공지능

최근 몇 년간 인공지능 artificial intelligence(AI)의 엄청난 발전에도 불구하고, 특히 새로운 문제를 해결하거나 낯선 환경을 헤쳐나가는 것은 AI와 로봇에게 여전히 여러 면에서 어려운 일이다.

이것은 AI와 로봇은 인간이라면 어린 아이조차 가지고 있는 능력 즉 세상이 돌아가는 방식을 배우는 능력과 자신이 가진 일반 지식을 새로운 상황에 적용하는 능력이 없는 것이다.

 

AI가 이런 능력을 갖도록 개선할 수 있는 확실한 접근법 한 가지는 AI의 감각을 확장시키는 것이다.

사람의 눈에 해당하는 컴퓨터 비전이나 귀에 해당하는 음성 인식 시스템을 갖춘 현재의 AI는 사물을 감지할 수는 있지만, 자신이 보고 들은 것을 자연어 알고리즘을 사용하여 말하지는 못한다.

그러나 만약 이런 능력들이 결합된 단일 AI 시스템이라면?

이 AI는 인간 수준의 지능을 갖게 되지 않을까?

보고, 느끼고, 듣고, 대화하는 로봇이라면 보다 생산적으로 사람을 도울 수 있지 않을까?

다양한 감각을 갖춘 AI는 주변 세상을 더 잘 이해하게 되면서 훨씬 더 유연한 지능을 갖게 되지 않을까? 

 

카렌 하오가 쓴 '다중 감각을 가진 AI들' 'AIs with multiple sense' written by Karen Hao.

 

※출처 1. MIT Technology Review, '10 Breakthrough Technologies 2021', 2021. 2. 24.

          2. 생명공학정책연구센터, 'MIT, 2021년 10대 혁신기술 선정', BioINwatch: 21-31, 2021. 5. 4.

3. 관련 구글 자료들.

 

2021. 5. 6 새샘