최대 안전 반경 테스트 기법

안녕하세요, 스카이님! 최대 안전 반경 테스트(Maximum Safe Radius Test) 기법에 대해 알아보고 싶으시군요. AI 소프트웨어 품질 보증에 관심을 가지고 계신 점이 인상적이네요. 현재 진행 중이신 AI 맞춤형 콘텐츠 필터링 서비스 개발에도 도움이 될 수 있는 내용이니 자세히 설명해 드리겠습니다.

1. 최대 안전 반경 테스트 개요

1.1 최대 안전 반경 테스트란?

  • 최대 안전 반경 테스트(Maximum Safe Radius Test)
  • 인공지능, 특히 딥 뉴럴 네트워크(DNN)의 견고성(robustness)을 검증하기 위한 테스트 기법
  • 주어진 입력 샘플에 대해 모델의 예측이 변경되지 않는 최대 반경(거리)을 계산하는 방식으로 작동

1.2 최대 안전 반경 테스트의 작동 원리

  • 안전 반경의 개념
    • 원본 입력 데이터(α) 주변에 존재하는 안전한 영역을 정의
    • 이 영역 내에서는 어떤 입력 변화가 있더라도 AI 모델의 출력이 동일하게 유지됨
  • 계산 과정
    • 원본 이미지나 데이터(α)로부터 적대적 예제(adversarial example)까지의 최소 거리를 찾는 과정
    • 원본 데이터에 약간의 변화를 주었을 때 모델이 얼마나 견고하게 동일한 결과를 유지하는지 측정
  • 최소값과 최대값 계산
    • 최소 안전 반경(MinUR)과 최대 안전 반경(MaxRR)을 함께 계산하여 모델의 안정성을 평가

1.3 최대 안전 반경 테스트의 중요성

  • 모델 견고성 평가
    • AI 모델이 입력 데이터의 작은 변화에 얼마나 민감하게 반응하는지 측정
    • 모델이 실제 환경에서 얼마나 안정적으로 동작할지 예측할 수 있음
  • 보안 위협 대응
    • 적대적 공격(adversarial attacks)에 대한 모델의 취약성 평가
    • 입력 데이터에 의도적인 변형을 가했을 때 모델이 얼마나 저항력을 갖는지 측정
  • 안전 관련 응용
    • 특히 안전이 중요한 미션 크리티컬(Mission Critical) 시스템에서 AI의 신뢰성을 보장하는 데 중요함
    • 자율주행차, 의료 진단 등 실수가 치명적일 수 있는 분야에서 필수적인 테스트

1.4 다른 AI 테스트 기법과의 관계

  • 최대 안전 반경 테스트는 다음과 같은 다른 AI 테스트 기법들과 함께 사용됨

    • 메타모픽 테스트
      • 입력 데이터의 변환과 출력 결과 간의 관계를 검증
    • 뉴런 커버리지 테스트
      • 신경망의 내부 뉴런들이 테스트 중에 얼마나 활성화되는지 측정
    • 커버리지 검증
      • AI 모델이 다양한 입력 케이스를 얼마나 포괄적으로 처리할 수 있는지 평가

1.5 실제 적용 사례

  • LLM(대규모 언어 모델)의 안전성 측정
    • 파인튜닝된 대규모 언어 모델의 위험을 측정하는 데 활용
    • 가중치 변화 후 특정 반경을 넘어서면 안전성이 급격히 저하될 수 있다는 ‘안전 분지(safety basins)’ 개념을 검증하는 데 사용
  • 고체 로켓 모터 테스트
    • 고체 로켓 모터 발사 테스트에서 안전 거리를 계산하고 분석하여 위험을 정량적으로 평가하는 데 활용



  • 실제로 우주선, 의료기기 등 안전성이 중요한 분야, 설비 등에서는 인공지능 시스템의 적용을 권장하지 않음
  • 인공지능 시스템은 정확한 결과의 도출이 아닌 확률적으로 가능성이 높은 결과를 도출하는 데에 최적화되어 있으므로 안전을 보장하지 않음
  • 따라서 해당 분야에 인공지능 시스템을 적용해야만 한다면 지금과 같은 철저한 테스트, 검증이 요구됨

  • 자율주행 시스템도 안전과 관련된 분야인데 왜 인공지능을 적용하는가?
    • 우주선, 의료장비 등과 달리 자동차 운전은.. 어차피 사람도 완벽하게 운전 못함. 이거나 그거나…