구글, AI로 여진 예측…"정확도 아직 6%"

기존 3%보다 개선...소규모 신경망 저 효과적

“구글 머신러닝(기계학습) 연구팀이 여진 예측률을 기존 3%에서 6%까지 끌어올렸다. 이는 실질적으로 활용하기에 아직 낮지만 이 모델을 통해 동기부여가 됐다.”

구글의 인공지능(AI) 관련 팀들을 이끌고 있는 마틴 와튼버그 시니어 리서치 과학자는 6일 서울 역삼동 구글코리아 회의실에서 열린 ‘구글 AI 포럼’에서 이같이 말했다. 이번 포럼은 여진을 예측하는 AI 기술을 주제로, 구글 미국 본사와 구글코리아 간 화상통화로 진행됐다.

마틴 연구원은 인간 친화적 AI를 만들기 위한 ‘PAIR 이니셔티브 팀’과 AI 시각화와 관련한 ‘빅피처 팀’을 공동으로 이끌고 있다. 여진 예측을 위한 AI 연구는 이들 구글 연구팀과 하버드 대학교 미드 브랜든 교수, 피비 드 브리스 박사 후 연구원 등과 공동으로 진행했다.

6일 구글코리아에서 화상통화로 진행된 구글 AI 포럼

지진을 예측하는 것은 아직 과학계가 안고 있는 커다란 ‘미스테리’ 중 하나다. 구글-하버드 공동 연구팀은 지진 중 여진을 예측하는 데 착수했고 여기에 머신러닝 기술을 활용했다. 주진으로 발생한 정적 응력 변화와 여진이 발생하는 위치 간의 패턴을 분석하기 위해 인공신경망을 적용했다.

여진 예측 머신러닝에 활용된 데이터 소스는 전세계 118건 이상의 주요 지진 정보 및 13만 1천여개의 여진 정보 등이다.

시뮬레이션 상 지표면을 격자로 분할해 지진이 발생하는 위치를 표시했고, 가상의 지진을 일으켜 여진 예상 위치와 실제 발생한 위치를 비교해 예측률을 구했다.

그 결과 기존 학계의 예측치인 3%보다 2배 높은 6%의 예측률을 달성했다. 100번을 예측했을 때 6번 정확히 맞춘다는 것을 의미한다.

머신러닝 기술 자체의 합리성을 의미하는 AUC 측정치로는 기존 0.583에서 0.849로 개선됐다. 0.5에 가까울수록 무작위 예측, 1에 근접할수록 완벽한 예측이라고 본다.

이러한 방식으로 얻어진 여진 예측에 대한 코드는 오픈 소스로 공개됐으며, 관련한 논문은 지난 8월 29일 네이처지에도 게재됐다.

주진과 여진, 예상 여진 발생 위치를 나타낸 격자

마틴 연구원은 “해당 시스템은 아직 완전히 정확하진 않지만 앞으로 연구를 발전시키는데 있어 동기부여가 될 만한 성과다”며 “언젠가는 머신러닝을 기반으로 한 여진 예측으로 발상 예상 지역에 긴급 구조대를 보내고 대피 계획을 세우는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

또한 “시뮬레이션 셀 격자 안에서 여진이 발생하지 않는 경우도 있어 오차도 있지만 이번 성과가 이전의 막연한 성과보다는 향상된 결과라고 할 수 있다”면서 "실생활에 적용하기 위한 예측치 최저값에 대해서도 아직 연구가 미치지 않았다"고 덧붙였다.

마틴 연구원은 여진 예측 시엔 일반적인 머신러닝 때와는 달리 소규모 신경망이 더 좋은 성과를 낼 수 있다고 강조했다.

그는 “일반적인 신경망은 규모가 크고, 사물을 인식하거나 번역할 때의 신경망은 수천 개에 달한다”며 “반면 지진과 같은 응력에 대한 연구에는 소규모 신경망이 더욱 유리하다”고 밝혔다.