구글 연구진은 대규모 언어 모델인 제미나이(Gemini)에 설문당 단 15개의 주석이 달린 예시만을 학습시키는 '소수 샷 학습(Few-shot Learning)'을 통해, 초신성과 같은 우주 현상을 93%의 정확도로 분류하는 전문가급 천문학 어시스턴트를 개발했습니다. 이 모델은 단순히 '진짜' 혹은 '가짜' 신호를 구분하는 것을 넘어, 자신의 판단 근거를 일상 언어로 설명함으로써 기존 머신러닝 모델의 '블랙박스' 문제를 해결했습니다. 이러한 연구 결과는 매일 밤 수천만 개의 알림이 발생하는 차세대 천문 관측 시대에 과학자들이 데이터를 효율적으로 검증하고 신뢰할 수 있는 협업 도구로 활용될 가능성을 보여줍니다.

기존 천문학 데이터 처리의 병목 현상

현대 천문학 관측 장비는 매일 밤 수백만 개의 신호를 생성하지만, 이 중 대다수는 위성 궤적이나 노이즈 같은 가짜 신호(bogus)입니다.
기존에는 컨볼루션 신경망(CNN) 같은 특화된 모델을 사용해 왔으나, 판단 근거를 설명하지 못하는 '블랙박스' 구조라는 한계가 있었습니다.
베라 C. 루빈 천문대와 같은 차세대 망원경이 가동되면 매일 밤 1,000만 개의 알림이 쏟아질 예정이어서, 과학자들이 일일이 수동으로 확인하는 것은 불가능에 가깝습니다.

소수 샷 학습을 통한 다중 양식 모델의 진화

수백만 개의 데이터로 학습시키는 대신, Pan-STARRS, MeerLICHT, ATLAS 등 세 가지 주요 천문 조사 데이터에서 각각 15개의 예시만 사용했습니다.
각 학습 예시는 새로운 이미지, 과거의 참조 이미지, 두 이미지의 차이를 보여주는 차분 이미지와 함께 전문가의 주석 및 관심도 점수로 구성되었습니다.
제미나이는 망원경마다 다른 해상도와 픽셀 스케일에도 불구하고, 최소한의 정보만으로 서로 다른 천문 관측 환경의 데이터를 일반화하여 처리하는 능력을 보여주었습니다.

설명 가능한 AI와 전문가 수준의 정확도

제미나이는 특화된 CNN 모델과 대등한 93%의 평균 정확도를 기록하며 우주 이벤트를 분류해냈습니다.
모델은 레이블뿐만 아니라 관찰된 특징을 설명하는 텍스트와 후속 관측 우선순위를 정할 수 있는 관심도 점수(0~5점)를 함께 생성합니다.
12명의 전문 천문학자 패널이 검토한 결과, 모델의 설명은 논리적 일관성이 매우 높았으며 실제 전문가의 추론 방식과 일치함을 확인했습니다.

모델의 자가 불확실성 평가 능력

모델이 스스로 자신의 설명에 대해 '일관성 점수(coherence score)'를 매기도록 유도하는 중요한 발견을 했습니다.
일관성 점수가 낮게 측정된 경우 실제 오분류일 확률이 높다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 모델이 스스로 언제 오류를 범할지 판단할 수 있음을 의미합니다.
이러한 자가 진단 기능은 과학자들이 어떤 데이터를 추가로 정밀 검토해야 하는지 판단하는 데 결정적인 도움을 줍니다.

이번 연구는 범용 멀티모달 모델이 최소한의 가이드라인만으로도 고도의 전문 과학 영역에서 블랙박스 없는 투명한 파트너가 될 수 있음을 입증했습니다. 천문학자들은 이제 방대한 데이터 속에서 유망한 후보를 찾기 위해 모델과 대화하며 추론 과정을 검토할 수 있으며, 이는 향후 대규모 데이터가 쏟아지는 모든 과학 연구 분야에 중요한 이정표가 될 것입니다.