[과학을 읽다]'음악적 본능은 있다'

KAIST, 인공신경망 모델 통해 학습 없이도 뇌 음악 본능 나타나는 원리 찾아

'음악은 세계 공통어'라는 인식이 과학적으로 근거가 있다는 사실이 인공지능을 통해 확인됐다.

KAIST(총장 이광형)는 물리학과 정하웅 교수 연구팀이 인공신경망 모델을 활용해, 사람 뇌에서 특별한 학습 없이도 음악 본능이 나타날 수 있는 원리를 규명했다고 16일 밝혔다.

음악이 포함되지 않은 자연소리 인식을 학습한 인공신경망의 잠재 공간에서 음악과 비음악의 구분.

연구팀은 구글에서 제공하는 대규모 소리 데이터(AudioSet)를 활용해, 인공신경망이 이러한 다양한 소리 데이터를 인식하도록 학습하던 중 음악에 선택적으로 반응하는 뉴런(신경계의 단위)이 발생함을 발견했다.

이들 뉴런은 사람들의 대화나 동물의 울음소리, 바람에 나무가 흔들리는 소리, 빗소리, 기계음 등에는 반응하지 않지만, 기악이나 성악 등 다양한 음악에 대해서는 높은 반응을 보이며 자발적으로 형성됐다.

뇌와 인공신경망의 음악성 일러스트레이션 (논문 내용을 바탕으로 DALL·E3 AI로 생성됨). KAIST 제공

이 인공신경망 뉴런들은 실제 뇌의 음악 정보처리 영역의 뉴런들과도 유사한 반응 성질을 보였다. 이러한 성질은 특정 장르의 음악에만 국한된 것이 아니었다. 클래식, 팝, 락, 재즈, 전자음악 등 25개에 달하는 다양한 장르 각각에 대해서도 공통적으로 나타났다.

정하웅 교수는 “이러한 결과를 통해 사람과 유사한 음악성을 인공적으로 구현해, 음악 생성 AI, 음악 치료, 음악 인지 연구 등에 원천 모델로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

다만 이번 연구의 한계도 분명 있다. 정 교수는 “지금의 연구는 음악 학습에 의한 발달 과정을 고려하고 있지 않으며, 발달 초기의 기초적인 음악 정보처리에 대한 논의임을 주의해야 한다”고 연구의 한계를 덧붙였다.

KAIST 물리학과 김광수 박사(MIT 뇌인지과학과)가 제1 저자로, 김동겸 박사(IBS)와 함께 진행한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 출판됐다. (논문명: ‘Spontaneous emergence of rudimentary music detectors in deep neural networks’). 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 통해 수행됐다.

백종민 기자 cinqange@asiae.co.kr