323배 압축에 대한 생성 이미지 결과.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 저전력 환경에서도 인공지능(AI) 구동이 가능하도록 하는 기술 개발에 성공했다.

울산과학기술원(UNIST) 인공지능대학원 유재준 교수팀이 AI 경량화에서 디자인 자동화까지 AI 기술의 미래를 제시했다.

유 교수팀은 지난 4일 개최된 세계적인 컴퓨터 비전 학회 ‘ECCV 2024’에서 3편의 논문을 발표했다. AI 성능 극대화, 경량화, 그리고 멀티모달 AI를 활용한 디자인 자동화에서 혁신적인 성과를 거뒀다.

유 교수팀은 이미지 생성 AI인 GAN(Generative Adversarial Networks)을 323배까지 압축하면서도 성능 저하 없이 경량화하는 데 성공했다. 지식 증류(knowledge distillation) 기법을 활용해 고성능 컴퓨터가 없는 엣지 디바이스나 저전력 컴퓨터에서도 AI를 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 제시했다.

유 교수는 “323배 압축된 GAN이 기존 수준의 고품질 이미지를 만들어낸다는 점을 입증했다”며 “엣지 컴퓨팅이나 저전력 디바이스에서도 고성능 AI를 사용할 수 있는 길을 열었다”고 말했다. 제1저자 여상엽 연구원은 “제한된 자원에서도 고성능 AI 구현 가능성을 열어 AI 활용 범위를 크게 확장할 것”이라고 설명했다.

연구팀은 DiME와 NICKEL 기법을 도입해 이미지 하나하나 비교하지 않고 분포를 비교하는 방식을 사용해 안정성을 높였다. 예를 들어, 선생 모델이 김태희 이미지를 만들면, 학생 모델이 송혜교나 전지현 이미지를 만들어도 학습이 가능하도록 한 것이다.

NICKEL 기법은 생성기와 분류기 간의 상호작용을 최적화해, 경량화된 모델에서도 높은 성능을 유지하게 돕는다. 두 기법을 결합한 결과, 323배 압축된 GAN 모델도 기존과 동일한 수준의 고품질 이미지를 생성할 수 있었다.

유 교수팀은 고성능 컴퓨팅 자원이 부족한 환경에서도 고해상도 영상을 효율적으로 생성할 수 있는 하이브리드 비디오 생성 모델(HVDM)을 개발했다. HVDM은 2D 트리플레인 표현과 3D 웨이블릿 변환을 결합해, 영상의 전역적 맥락과 세밀한 디테일을 동시에 처리할 수 있다.

유 교수는 “HVDM은 고성능 컴퓨팅 자원이 부족한 상황에서도 고해상도 비디오를 효율적으로 생성할 수 있는 획기적인 모델”이라며 “비디오 제작 및 시뮬레이션 같은 산업 분야에서 널리 활용될 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구를 수행한 유재준(왼쪽) UNIST 교수 연구팀.[UNIST 제공]

연구팀은 적은 데이터로도 광고 배너와 Web-UI 디자인을 자동 생성할 수 있는 멀티모달 레이아웃 생성 모델도 개발했다. 이 모델은 이미지와 텍스트를 동시에 처리해 사용자 입력만으로 적절한 레이아웃을 자동 생성할 수 있다.

연구팀은 HTML 코드 형식으로 레이아웃 정보를 변환했다. 언어 모델의 사전 학습 데이터를 최대한 활용해 적은 데이터로도 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 자동 생성 파이프라인을 구축했다. 벤치마크 테스트 결과, 최대 2800%의 성능 향상을 기록했다.

유 교수는 “5000장 정도의 적은 데이터로도 기존 6만 장 이상의 데이터를 필요로 했던 모델보다 더 나은 성능을 발휘했다”며 “전문가뿐만 아니라 일반 사용자도 쉽게 사용할 수 있어 광고 배너와 웹 UI 디자인 자동화에 큰 혁신을 가져올 것”이라고 강조했다.