Mathematics  : Definition

 

öÇÐÀÚµéÀÌ ÀΰøÁö´É (Artificial Intelligence) ÀÇ ´ëºÎºÐÀÇ Áß¿äÇÑ ¾ÆÀ̵ð¾î¸¦ ¸íÈ®È÷ ÇÏ¿´Áö¸¸, Çü½Ä°úÇÐ (formal science) À¸·ÎÀÇ µµ¾àÀº 3 °³ÀÇ ±âº» ¿µ¿ª, Áï ³í¸® (Logic), °è»ê (Computation), È®·ü (Probability) ¿¡¼­ÀÇ ¼öÇÐÀû Çü½ÄÈ­¸¦ ÇÊ¿ä·Î Çß´Ù.

Çü½Ä³í¸®ÀÇ °³³äÀº °í´ë ±×¸®½ºÀÇ Ã¶ÇÐÀÚ·Î °Å½½·¯ ¿Ã¶ó°¥ ¼ö ÀÖÁö¸¸, ±× ¼öÇÐÀû °³¹ßÀº »ç½Ç»ó George Boole (1815~1846) ÀÌ ÀÚ¼¼È÷ ¹¦»çÇÑ ¸íÁ¦³í¸® (Propositional Logic) (¶Ç´Â Boolean logic, Boole 1847) °ú ÇÔ²² ½ÃÀÛÇÏ¿´´Ù. 1879 ³â¿¡ Gottlob Frege (1848~1925) ´Â Boole's logic À» È®ÀåÇÏ¿© °´Ã¼ (objects) ¿Í °ü°è (relations) À» Æ÷ÇÔÇÑ ÀÏÂ÷³í¸® (First-order Logic) À» âÁ¶ÇÏ¿© ¿À´Ã³¯¿¡´Â °¡Àå ±âº»ÀûÀÎ Áö½ÃÇ¥Çö ½Ã½ºÅÛÀÌ µÇ¾ú´Ù. Alfred Tarski (1902~1983) ´Â theory of reference ¸¦ ¼Ò°³ÇÏ¿© ³í¸®¼ÓÀÇ °´Ã¼°¡ ½Ç¼¼°èÀÇ °´Ã¼¿Í ¾î¶»°Ô °ü°èÇÏ´ÂÁö¸¦ º¸¿©ÁÖ¾ú´Ù. ´ÙÀ½ ´Ü°è´Â logic °ú computation À¸·Î¼­ ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °ÍÀÇ ÇѰ踦 °áÁ¤ÇÏ´Â °ÍÀ̾ú´Ù.

ÃÖÃÊÀÇ Áõ¸íµÈ (nontrivial) ¾Ë°í¸®ÁòÀº ÃÖ´ë°ø¾à¼ö¸¦ °è»êÇÏ´Â Euclid ¾Ë°í¸®Áò À¸·Î ¾Ë·ÁÁ®ÀÖ´Ù. ¾Ë°í¸®Áò (Algorithm) À̶õ ¸»Àº 9 ¼¼±â Æ丣½Ã¾Æ ¼öÇÐÀÚ al-Khowarazmi °¡ À¯·´¿¡ ¾Æ¶óºñ¾Æ ¼ýÀÚ¿Í ´ë¼ö (algebra) ¸¦ ¼Ò°³Çϸ鼭 ³ª¿Â ¸»ÀÌ´Ù. Boole °ú ¿©·¯»ç¶÷µéÀÌ ³í¸®Àû ¿¬¿ª¹ý (Deduction) À» À§ÇÑ ¾Ë°í¸®ÁòÀ» ¿¬±¸Çß°í, 19 ¼¼±â¸» ±îÁö ÀϹÝÀû ¼öÇÐÃß·Ð (mathematical reasoning) À» ³í¸®Àû ¿¬¿ª¹ýÀ¸·Î Çü½ÄÈ­ÇÏ´Â ÀÛ¾÷À» ¼öÇàÇß´Ù.

1900 ³â¿¡ David Hilbert (1862~1943) ´Â ±×°¡ Á¤È®ÇÏ°Ô ¿¹»óÇÑ 23 °³ÀÇ ¹®Á¦ ¸®½ºÆ®¸¦ ¼Ò°³ÇÏ¿© 20 ¼¼±â¿¡ ¼öÇÐÀÚµéÀÌ °øÀ¯ÇÏ°Ô Çß´Ù. ¸¶Áö¸· ¹®Á¦´Â, ÀÚ¿¬¼ö¸¦ Æ÷ÇÔÇÏ´Â ¾î¶² ³í¸®Àû ¸íÁ¦ÀÇ ÁøÀ§¿©ºÎ¸¦ °áÁ¤ÇÏ´Â ¾Ë°í¸®ÁòÀÌ ÀÖ´ÂÁö ¿©ºÎ¸¦ Áú¹®ÇÏ´Â À¯¸íÇÑ ÆÇÁ¤¹®Á¦ (Entscheidungsproblem ¶Ç´Â decision problem) ÀÌ´Ù. ±âº»ÀûÀ¸·Î Hilbert ´Â È¿À²ÀûÀÎ (effective) Áõ¸íÀýÂ÷ÀÇ ´É·Â¿¡ ±Ùº»ÀûÀÎ ÇÑ°è°¡ ÀÖ´ÂÁö¸¦ Áú¹®ÇÏ´Â °ÍÀ̾ú´Ù. 1930 ³â¿¡ Kurt Gödel (1906~1978) Àº Frege ¿Í Russell ÀÇ ÀÏÂ÷³í¸® (First-order Logic) À¸·Î ¾î¶² Áø¸® ¹®Àå (true statement) À» Áõ¸íÇÏ´Â È¿À²ÀûÀÎ ÀýÂ÷°¡ Á¸ÀçÇÏÁö¸¸, ±×·¯³ª first-order logic Àº ÀÚ¿¬¼ö¸¦ Ư¡Áþ´Âµ¥ ÇÊ¿äÇÑ ¼öÇÐÀû ±Í³³¹ý (Mathematical Induction) ÀÇ ¿øÄ¢À» Æ÷ÂøÇÒ ¼ö´Â ¾ø¾ú´Ù´Â °ÍÀ» º¸¿©ÁÖ¾ú´Ù. 1931 ³â¿¡ ±×´Â ½ÇÁ¦ÀûÀÎ ÇÑ°è°¡ Á¸ÀçÇÑ´Ù´Â °ÍÀ» º¸¿©ÁÖ¾ú´Ù. ±×ÀÇ ºÒ¿ÏÀü¼º Á¤¸® (Incompleteness Theorem) ¿¡¼­, ÀÚ¿¬¼öÀÇ ¼Ó¼ºÀ» ÃæºÐÈ÷ ¹¦»çÇÏ´Â ¾î¶² ¾ð¾î¿¡¼­, ±× Áø¸®¿©ºÎ°¡ ¾î¶² ¾Ë°í¸®Áò¿¡ ÀÇÇØ °áÁ¤µÉ ¼ö ¾ø´Ù´Â Àǹ̿¡¼­ °áÁ¤ºÒ°¡´ÉÇÑ (undecidable) Áø¸® ¹®ÀåÀÌ Á¸ÀçÇÑ´Ù´Â °ÍÀ» º¸¿©ÁÖ¾ú´Ù.

ÀÌ·¯ÇÑ ±Ùº»ÀûÀÎ °á°ú´Â ¾Ë°í¸®ÁòÀ¸·Î Ç¥ÇöµÉ ¼ö ¾ø´Â Á¤¼ö¿¡ ±âÃÊÇÑ ÇÔ¼ö (some functions on the integers) °¡ ÀÖ´ÂÁö - Áï ±×°ÍÀÌ ÄÄÇ»ÅÍ (Computer) ·Î °è»ê°¡´ÉÇÑÁö¸¦ º¸¿©ÁÖ´Â °ÍÀ¸·Î Çؼ®µÉ ¼ö ÀÖ´Ù.  ÀÌ°ÍÀÌ Alan Turing (1912~1954) ÀÌ ±× ÇÔ¼öµéÀÌ ÄÄÇ»ÅÍ·Î °è»ê°¡´ÉÇÏ´Ù ¶ó°í Á¤È®ÇÏ°Ô Á¤ÀÇÇÏ·Á°í ³ë·ÂÇÑ °è±â°¡ µÇ¾ú´Ù (°è»ê°¡´É¼º ÀÌ·Ð (Computability Theory)). ÀÌ·¯ÇÑ °³³äÀº ½ÇÁ¦·Î´Â ´Ù¼Ò Àǽɽº·¯¿î °ÍÀ̾ú´Ù. ¿Ö³ÄÇÏ¸é °è»ê (computation) À̳ª È¿À²ÀûÀÎ (effective) ÀýÂ÷ÀÇ °³³äÀº »ç½ÇÀº Çü½ÄÀûÀÎ Á¤ÀǸ¦ ÇÒ ¼ö°¡ ¾ø¾ú±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. ±×·¯³ª Æ©¸µ ±â°è (Turing Machine) (Turing 1936) ´Â ¾î¶² °è»ê°¡´ÉÇÑ ÇÔ¼öµµ °è»êÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù°í ¼­¼úÇÑ Ã³Ä¡-Æ©¸µ ¸íÁ¦ (Church-Turing Thesis) ´Â ÃæºÐÇÑ Á¤ÀǸ¦ Á¦°øÇÑ °ÍÀ¸·Î ÀϹÝÀûÀ¸·Î ¹Þ¾Æµé¿©Á³´Ù. Turing Àº ¶ÇÇÑ ¾î¶°ÇÑ Æ©¸µ±â°èµµ °è»êÇÒ ¼ö ¾ø´Â ÇÔ¼öµéÀÌ Á¸ÀçÇÑ´Ù´Â °ÍÀ» º¸¿©ÁÖ¾ú´Ù. ¿¹¸¦µé¸é, ¾î¶² ±â°èµµ ÁÖ¾îÁø ÇÁ·Î±×·¥ÀÌ ÁÖ¾îÁø ÀԷ¿¡ ´ëÇØ ÇϳªÀÇ ´ë´äÀ» ¸®ÅÏÇÒ °ÍÀÎÁö, ¿µ¿øÈ÷ ÀÛµ¿ÇÒ °ÍÀÎÁö¸¦ ÀϹÝÀûÀ¸·Î (in general) ¸»ÇÒ ¼ö ¾ø´Ù (Á¤Áö¹®Á¦ (Halting Problem)).

ºñ·Ï °áÁ¤ºÒ°¡´É¼º (undecidability) ¿Í °è»êºÒ°¡´É¼º (noncomputability) ÀÌ °è»êÀÇ ÀÌÇØ¿¡ Áß¿äÇÏÁö¸¸, ´Ù·ç±â¾î·Á¿ò (intractability) ¶ó´Â °³³äÀº ÈξÀ ´õ Å« Àǹ̸¦ °¡Áö°í ÀÖ´Ù. ´ë°­ ¾ê±âÇÏÀÚ¸é, ¹®Á¦¸¦ ÇØ°áÇϱâ À§ÇØ ÇÊ¿äÇÑ ½Ã°£ÀÌ ¹®Á¦ÀÇ Å©±â¿¡ µû¶ó Áö¼öÀûÀ¸·Î (exponential) Áõ°¡ÇÑ´Ù¸é ±× ¹®Á¦´Â ³­ÇØ (intractable) ÇÏ´Ù°í ÇÑ´Ù. º¹À⼺ (Complexity) ¿¡¼­ÀÇ ´ÙÇ׽İú Áö¼öÀû (polynomial and exponential) Áõ°¡ »çÀÌÀÇ Â÷ÀÌ´Â 1960 ³â´ë Á߹ݿ¡ óÀ½ °­Á¶µÇ¾ú´Ù (Cobham 1964 ; Edmonds 1965). Áö¼öÀûÀÎ Áõ°¡´Â ´Ù¼Ò Å« ¹®Á¦ Á¶Â÷µµ À̼ºÀûÀÎ ½Ã°£³»¿¡ Ç®¸± ¼ö ¾ø´Ù´Â °ÍÀ» ÀǹÌÇϱ⠶§¹®¿¡ Áß¿äÇÏ´Ù. µû¶ó¼­ Áö´ÉÀûÀÎ ÇൿÀ» »ý¼ºÇÏ´Â ³­ÇØÇÑ (intractable) Àüü¹®Á¦¸¦ ´Ù·ç±â½¬¿î (tractable) ÇÏÀ§¹®Á¦µé·Î ³ª´©¾î¼­ ÇØ°áÇÏ·Á ÇØ¾ß ÇÑ´Ù.

³­ÇØÇÑ ¹®Á¦ (intractable problem) ÀÎÁö ¾Æ´ÑÁö¸¦ ¾î¶»°Ô ÀνÄÇÒ ¼ö Àִ°¡? Stephen Cook (1971) °ú Richard Karp (1972) °¡ °³Ã´ÇÑ ºñ°áÁ¤ ¿ÏÀü (NP-complete) ÀÌ·ÐÀº ÇϳªÀÇ ¹æ¹ýÀ» Á¦°øÇÑ´Ù. Cook °ú Karp ´Â NP-complete ÀÎ ¹®Á¦µé, Áï Ç¥ÁØÀÌ µÇ´Â Á¶ÇÕŽ»ö (combinatorial search) ¿Í Ãß·Ð (Reasoning) ¹®Á¦¸¦ Å©°Ô ºÐ·ùÇØ ³õÀº °Í (Ç¥) À» º¸¿©ÁÖ¾ú´Ù. NP-complete ÀÇ ºÐ·ù (Ç¥) ·Î ȯ¿øµÉ ¼ö ÀÖ´Â ¾î¶°ÇÑ ¹®Á¦µµ intractable ÀÏ °ÍÀÌ´Ù. (ºñ·Ï NP-complete ¹®Á¦µéÀÌ ¹Ýµå½Ã intractable ÇÏ´Ù°í Áõ¸íµÇÁö´Â ¾Ê¾ÒÁö¸¸ ´ëºÎºÐÀÇ À̷а¡µéÀÌ ±×°ÍÀ» ¹Ï´Â´Ù). ÀÌ·¯ÇÑ °á°ú´Â ´ëÁß¾ð·Ð¿¡¼­ ÃÖÃÊÀÇ ÄÄÇ»Å͸¦ "¾ÆÀν´Å¸Àκ¸´Ù ´õ ºü¸¥!" "ÀüÀÚ ½´ÆÛ µÎ³ú (super-brain)" À̶ó¸ç ȯ¿µÇß¾ú´ø ³«°ü·Ð°ú´Â »ó¹ÝµÇ´Â °ÍÀÌ´Ù. ÄÄÇ»ÅÍ (Computer) ÀÇ ¼Óµµ°¡ Á¡Á¡ Áõ°¡ÇÔ¿¡µµ ºÒ±¸ÇÏ°í, ÀÚ¿øµéÀ» ÁÖÀDZí°Ô »ç¿ëÇؾ߸¸ Áö´ÉÀû ½Ã½ºÅÛÀÌ °¡´ÉÇÏ°Ô µÉ °ÍÀÌ´Ù. °ÅÄ¥°Ô º¸ÀÚ¸é, ¼¼°è´Â ±Ø´ÜÀûÀ¸·Î (extremely) Å« ¹®Á¦ÀÇ »ç·Ê (instance) ÀÎ °ÍÀÌ´Ù!  ÃÖ±ÙÀÇ ¸î ³â»çÀÌ¿¡ AI ´Â NP-complete ¹®Á¦ÀÇ »ç·Ê (instance) µéÀÌ ¿Ö ¾î·Á¿îÁö (hard), ±×·¯³ª ´Ù¸¥ °ÍµéÀº ½¬¿îÁö (easy) ¸¦ ¼³¸íÇϴµ¥ µµ¿òÀ» ÁÖ¾ú´Ù (Cheeseman et al 1991).

³í¸®¿Í °è»êÀÌ¿Ü¿¡, ¼öÇÐ (Mathematics) ÀÌ AI ¿¡ °øÇåÇÑ ¼¼ ¹ø°´Â È®·ü (Probability) ÀÌ·ÐÀÌ´Ù. ÀÌÅ»¸®¾ÆÀÎ Gerolamo Cardano (1501~1576) °¡ ÃÖÃÊ·Î È®·ü °³³äÀÇ Æ²À» Àâ¾Ò´Âµ¥, µµ¹Ú»ç°Ç (gambling events) ¿¡¼­ °¡´ÉÇÑ °á°úÀÇ Àǹ̷ΠȮ·üÀ» ¹¦»çÇß´Ù. È®·üÀº ºü¸£°Ô ¸ðµç °è·®°úÇÐ (quantitative science) ¿¡¼­ ¸Å¿ì Áß¿äÇÑ ºÎºÐÀÌ µÇ¾úÀ¸¸ç, ºÒÈ®½Ç¼º ÃøÁ¤°ú ºÒ¿ÏÀüÇÑ ÀÌ·ÐÀ» ´Ù·ç´Âµ¥ µµ¿òÀ» ÁÖ¾ú´Ù. Pierre Fermat (1601~1665), Blaise Pascal (1623~1662), James Bernoulli (1654~1705), Pierre Laplace (1749~1827) ¿Ü ¿©·¯»ç¶÷ÀÌ ±× ÀÌ·ÐÀ» ¹ßÀü½ÃÄ×°í »õ·Î¿î Åë°èÀû ¹æ¹ýÀ» ¼Ò°³Çß´Ù. Thomas Bayes (1702~1761) ´Â »õ·Î¿î Áõ°Å°¡ ³ªÅ¸³µÀ» ¶§ ±âÁ¸ÀÇ È®·üÀ» ¾÷µ¥ÀÌÆ®ÇÏ´Â ±ÔÄ¢À» Á¦¾ÈÇß´Ù. Bayes'rule °ú ±× °á°ú·Î µîÀåÇÑ º£ÀÌÁî Çؼ® (Bayesian analysis) ºÐ¾ß´Â ÀΰøÁö´É (Artificial Intelligence) ½Ã½ºÅÛ¿¡¼­ ºÒÈ®½Ç¼º (Uncertainty) Ãß·ÐÀ» ÇÒ ¶§ °¡Àå Çö´ëÀûÀÎ Á¢±Ù¹æ¹ýÀÇ ±âÃʸ¦ Çü¼ºÇÏ°Ô µÈ´Ù. ................. (Stuart Russell  Peter Norvig 2003)

¼öÇÐÀº ±âÈ£³í¸®¿Í ¼öÇÐÇ¥±â¸¦ »ç¿ëÇؼ­ °ø¸®ÀûÀ¸·Î Á¤ÀÇµÈ Ãß»ó±¸Á¶ (axiomatically defined abstract structures) ¸¦ Á¶»çÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù. ¼öÇÐÀº ÈçÈ÷ ±¸Á¶, º¯È­, °ø°£ÀÇ ÆÐÅÏ¿¡ ´ëÇÑ Çй®À̶ó°í Á¤Àǵȴ٠; Çü½ÄÀ» °®ÃßÁö ¾Ê°í ¸»ÇÏÀÚ¸é "±×¸²°ú ¼ö (figures and numbers)" ¿¡ ´ëÇÑ Çй®ÀÌ´Ù. ¼öÇÐÀº ½ÇÇè¿¡ ±Ù°Å¸¦ µÐ°ÍÀº ¾Æ´Ï±â ¶§¹®¿¡ (not empirical) °úÇаú´Â ´Ù¸¥°ÍÀÌ´Ù. ¼öÇÐÀû Áö½ÄÀº ¿¬±¸¿Í ÀÀ¿ëÀ» ÅëÇØ °è¼ÓÀûÀ¸·Î Áõ°¡ÇÑ´Ù. ¼öÇÐÀÇ ¹ß´ÞÀÌ ¹Ýµå½Ã °úÇп¡¼­ ÀÀ¿ëµÇ´Â °ÍÀº ¾Æ´ÒÁö¶óµµ, ¼öÇÐÀº º¸Åë °úÇÐÀ» À§ÇÑ tool ·Î °£ÁֵȴÙ. ........... (Wikipedia : Mathematics)