기계 번역의 초기 단계: 규칙 기반 시스템
기계 번역의 역사는 1950년대 후반으로 거슬러 올라갑니다
. 당시에는 컴퓨터 기술이 초기 단계에 있었지만, 언어학자들은 컴퓨터를 사용하여 언어를 자동으로 번역하려는 시도를 했습니다. 이러한 초기 시도는 주로 규칙 기반 시스템(Rule-Based Machine Translation, RBMT)에 의존했습니다. 규칙 기반 시스템은 언어학자들이 직접 설계한 언어 규칙을 사용하여 번역을 수행합니다. 예를 들어, 영어 단어 'X'를 러시아어로 번역할 때 'Y'로 번역해야 한다는 규칙을 정의하는 방식입니다. 이러한 규칙은 단어 대 단어 번역, 구문 구조 분석, 의미론적 분석 등을 포함할 수 있습니다. 규칙 기반 시스템은 특정 유형의 문장에 대해서는 비교적 정확한 번역을 제공할 수 있었지만, 언어의 복잡성과 예외 사항을 모두 처리하는 데는 한계가 있었습니다. 또한, 새로운 언어 쌍을 추가하거나 규칙을 업데이트하는 데 많은 시간과 노력이 필요했습니다. 언어는 매우 풍부하고 다양한 표현 방식을 가지고 있기 때문에, 모든 가능한 규칙을 수동으로 정의하는 것은 사실상 불가능했습니다. 7000개가 넘는 언어의 규칙을 정의하는 것은 확장성이 떨어졌습니다. 이러한 한계 때문에 규칙 기반 시스템은 점차 통계적 기계 번역(Statistical Machine Translation, SMT)으로 대체되기 시작했습니다.
통계적 기계 번역의 등장: 데이터 기반 접근 방식
통계적 기계 번역(SMT)은 1990년대에 들어서면서 본격적으로 연구되기 시작했습니다. SMT는 규칙 기반 시스템과는 달리, 언어학자의 지식에 의존하는 대신 대량의 병렬 코퍼스(Parallel Corpus)에서 통계적 패턴을 학습합니다. 병렬 코퍼스란, 원문과 번역문이 짝을 이루는 대규모 데이터셋을 의미합니다.
예를 들어, 영어 문장과 그에 해당하는 프랑스어 문장이 짝을 이루는 데이터셋을 사용하여 통계적 모델을 학습시키는 방식입니다. SMT는 이러한 병렬 코퍼스에서 단어 간의 번역 확률, 구문 구조의 발생 확률 등을 계산하고, 이를 바탕으로 새로운 문장을 번역합니다. 통계적 기계 번역은 규칙 기반 시스템에 비해 더욱 유연하고 확장 가능하다는 장점이 있습니다. 새로운 언어 쌍을 추가하거나 번역 품질을 개선하기 위해 규칙을 수정하는 대신, 더 많은 데이터를 학습시키기만 하면 됩니다. 또한, SMT는 언어의 복잡성을 어느 정도 처리할 수 있기 때문에, 규칙 기반 시스템보다 더 자연스러운 번역을 제공할 수 있습니다. 통계적 시스템은 어떻게 단어의 사전적 의미를 구축하는지 보여줍니다. 하지만, 통계적 기계 번역 역시 몇 가지 한계점을 가지고 있습니다. 첫째, SMT는 대량의 병렬 코퍼스를 필요로 합니다. 이러한 데이터셋을 구축하는 데 많은 비용과 시간이 소요될 수 있습니다. 둘째, SMT는 문맥 정보를 제대로 활용하지 못한다는 단점이 있습니다. 단어의 의미는 문맥에 따라 달라질 수 있지만, SMT는 이러한 문맥 정보를 고려하지 않고 단어 대 단어 번역에만 집중하는 경향이 있습니다. 이러한 이유로, 통계적 기계 번역은 문장 내의 단어 순서를 바꾸거나, 장문 번역에서 일관성을 유지하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
신경망 기계 번역의 혁신: 문맥 이해 능력 강화
2014년~2015년부터 신경망 기계 번역(Neural Machine Translation, NMT)이 등장하면서 기계 번역 분야는 다시 한번 혁신을 맞이하게 되었습니다. NMT는 인공 신경망(Artificial Neural Network)을 사용하여 번역을 수행하는 방식으로, 문맥 정보를 더욱 효과적으로 활용할 수 있다는 장점이 있습니다. NMT는 Encoder-Decoder 구조를 사용하여 문장을 번역합니다. 인코더(Encoder)는 원문 문장을 입력받아 문맥 정보를 담고 있는 벡터 표현(Vector Representation)으로 변환합니다. 디코더(Decoder)는 이 벡터 표현을 입력받아 번역문 문장을 생성합니다. 이러한 Encoder-Decoder 구조를 통해 NMT는 문장 전체의 문맥 정보를 고려하여 번역을 수행할 수 있습니다. 또한, NMT는 단어 간의 관계를 더욱 잘 학습할 수 있기 때문에, 통계적 기계 번역에 비해 더 자연스럽고 유창한 번역을 제공할 수 있습니다. 신경망을 통해서 문장 전체의 맥락을 이해하게 되었습니다. NMT는 현재 구글 번역, 파파고 등 다양한 기계 번역 서비스에서 사용되고 있으며, 그 성능은 꾸준히 향상되고 있습니다. 하지만, NMT 역시 완벽하지는 않습니다. 첫째, NMT는 학습에 많은 컴퓨팅 자원을 필요로 합니다. 특히 대규모 데이터셋을 사용하여 모델을 학습시킬 때는 고성능 GPU가 필요합니다. 둘째, NMT는 학습 데이터에 편향될 수 있습니다. 학습 데이터에 특정 유형의 문장이 많이 포함되어 있을 경우, NMT는 해당 유형의 문장에 대해서는 높은 성능을 보이지만, 다른 유형의 문장에 대해서는 성능이 저하될 수 있습니다.