Consistency Is Not Coherence: Orientation Search for Certified Alignments Between 4D Defence Upper Ontologies

국가 방위와 정보라는 고도의 이해관계가 걸린 세계에서, 데이터는 안전을 위한 화폐입니다. 정부와 군사 동맹은 사람, 사건, 장소를 추적하기 위해 거대한 디지털 시스템에 의존하며, 이를 통해 현장의 군인과 지휘 센터의 전략가가 동일한 언어로 소통할 수 있도록 보장합니다. 이러한 시스템들이 서로 대화할 수 있게 만들기 위해, 전문가들은 '온톨로지'라고 불리는 디지털 사전들을 구축합니다. 온톨로지를 단순한 단어 목록이 아니라, 특정 공동체가 현실을 이해하는 방식에 대한 엄격한 지도라고 생각하십시오. 온톨로지는 '사람'이란 무엇인지, '사건'이란 무엇인지, 그리고 그 요소들이 서로 어떻게 연관되는지를 정의합니다. 영국의 국방군과 더 넓은 국제 동맹처럼 두 조직이 정보를 공유하려 할 때, 그들은 자신들의 지도를 정렬해야 합니다. 만약 한 지도는 '사람'을 시간을 통해 존재하는 물리적 객체라고 정의하고, 다른 지도는 '사람'을 시간 속의 일련의 순간들이라고 정의한다면, 이 지도들을 병합하려는 컴퓨터는 충돌하거나, 더 심각하게는 잘못된 결정을 초라는 침묵의 오류를 발생시킬 것입니다. 이 작업의 목표는 이러한 디지털 지도들이 결합될 때, 결과물이 단순히 일관될 뿐만 아니라 실제로도 말이 되도록 만드는 것입니다.

이 연구의 연구진은 국방 분야에서 사용되는 세 가지 특정 디지털 지도와 관련된 어려운 문제를 다루었습니다. 영국의 정보 교환을 위한 정보 교환 표준(Information Exchange Standard), 국가의 구축 환경 디지털 트윈을 뒷받받하는 고품질 데이터 모델(Higher Quality Data Model), 그리고 NATO와 미국이 사용하는 표준인 기본 형식 온톨로지(Basic Formal Ontology)가 그것입니다. 이 연구 전에는 영국의 정보 교환 표준과 고품질 데이터 모델 사이의 기계 판독 가능한 가교를 성공적으로 만든 사람이 없었습니다. 연구팀은 두 시스템이 서로 관련이 있다고 믿는 인간 전문가들이 직접 선별한 17개의 연결 목록을 가져와, 컴퓨터가 이 연결들을 절대적인 논리적 사실로 취급했을 때 어떤 일이 발생하는지 테스트했습니다. 그 결과는 놀라운 발견이었습니다. 단순히 결합된 데이터가 '일관성'이 있는지 확인하는 것만으로는 충분하지 않았다는 점입니다.

연구진이 전문가의 연결을 사용하여 두 지도를 병합했을 때, 컴퓨터는 표준 일관성 검사를 통과했습니다. 컴퓨터는 모든 것이 이론적으로 존재할 수 있는 모델을 찾아냈습니다. 그러나 더 깊은 조사를 통해, 표준 검사가 놓친 방식으로 병합된 시스템이 망가져 있음이 드러났습니다. 결합 과정에서 100개의 새로운 데이터 범주가 논리적으로 존재할 수 없는 상태가 되었습니다. 예를 들어, 병합된 시스템은 '체포된 사람'이나 '목격자'와 같은 특정 실제 작전 범주를 공집합, 즉 단 하나의 사례도 가질 수 없는 개념으로 선언했습니다. 이는 대상 지도인 고품질 데이터 모델이 병합 전부터 이미 39개의 깨진 범주를 포함하고 있었기 때문에 발생했습니다. 이러한 깨진 범주들은 표준 검사 내에서는 보이지 않게 구조 깊숙이 숨겨져 있었습니다. 연구진이 영국의 데이터를 이 깨진 범주들에 매핑한 것은, 본질적으로 바닥에 구멍이 난 컵에 물을 붓는 것과 같았습니다. 아무것도 그 빈 공간을 채울 수 없었기에 연결 자체는 기술적으로 '참'이었지만, 실제 응용 분야에서는 무용지물이었던 것입니다.

논문은 이러한 문제를 해결하는 일반적인 방법이 너무 투박하다고 주장합니다. 보통 컴퓨터는 충돌을 발견하면 문제가 된 연결을 단순히 삭제합니다. 연구진은 이 접근 방식이 귀중한 정보를 버리는 것이라는 점을 발견했습니다. 대신, 그들은 '방향 탐색(orientation search)'이라는 새로운 방법을 개발했습니다. "이 연결을 유지할 것인가 아니면 삭제할 것인가?"라고 묻는 대신, 그들의 방법은 "이 연결이 어느 방향으로 흐르는가?"라고 묻습니다. 이는 두 개념 사이의 관계를 조정 가능한 변수로 취급하는 것입니다. 때로는 두 가지가 정확히 같기도 하고, 때로는 하나가 다른 하나의 유형이지만 그 역은 성립하지 않기도 합니다. 컴퓨터 추론기가 각 연결에 대해 가능한 모든 방향을 테스트하도록 함으로써, 연구팀은 전문가의 원래 통찰력을 삭제하지 않고도 가교를 수리할 수 있었습니다. 그들은 대부분의 연결에서 두 시스템이 완벽하게 일치한다는 것을 발견했습니다. 하지만 불일치가 발생하는 소수의 경우, 컴퓨터는 왜 그런지를 정확하게 짚어낼 수 있었습니다. 컴퓨터는 "이 두 개념이 동일할 수 없는 이유는, 만약 동일하다면 특정 실제 사건이 물리적 객체의 유형이 되어야 하는데, 이는 첫 번째 시스템의 규칙과 모순되기 때문입니다"라고 말할 수 있습니다. 이렇게 컴퓨터는 잠재적인 오류를 두 표준이 세상을 바라보는 방식의 차이를 기록한 문서로 바꾸어 놓았습니다.

연구진은 또한 기존 컴퓨터 시스템이 이 문제를 스스로 얼마나 잘 해결할 수 있는지 테스트했습니다. 그들은 두 개의 확립된 매칭 프로그램과 현대의 챗봇 기술과 유사한 대규모 언어 모델을 동일한 데이터에 대해 실행했습니다. 그들 모두 동일한 방식으로 실패했습니다. 그들은 '가짜 친구(false friend)'—모습은 같으나 의미가 다른 단어 쌍—에 속았습니다. 두 시스템 모두 영국의 시스템에 있는 '사건(event)'이라는 개념을 다른 시스템의 '사건'과 연결하려고 시도했습니다. 영국의 시스템에서 사건은 시간과 사람이 개입하는 일어나는 일입니다. 반면 다른 시스템에서 사건은 지속 시간이 없는 단일하고 즉각적인 순간입니다. 이름의 유사성에 의존한 컴퓨터들은 이 두 가지 서로 다른 아이디어를 동일한 것으로 강제했고, 이는 즉시 전체 시스템의 논리를 무너뜨렸습니다. 인간 전문가들은 이 함정에 대해 경고했지만, 자동화된 시스템들은 그대로 빠져들었습니다. 연구진이 자동화 시스템에 전문가의 연결 목록을 제공하고 오류를 수정하라고 요청했을 때도, 시스템들은 올바른 연결을 삭제하거나 역전시켜 전문가가 의도했던 정밀한 의미를 잃어버렸습니다.

이 작업의 최종 결과물은 세 가지 주요 국방 온톨로지 간의 인증된 가교입니다. 이는 영국의 데이터 표준을 국제 표준에 연결하면서 어떠한 불가능한 범주도 만들지 않고 기존 규칙을 깨뜨리지 않는 21개의 논리적 규칙 세트입니다. 결정적으로, 이 가교는 불일치를 숨기지 않습니다. 시스템이 일치하는 곳에서는 그것이 같다고 명시합니다. 불일치가 있는 곳에서는 관계를 한 방향으로만 명시하고, 왜 동일할 수 없는지에 대한 기계 생성 설명을 첨부합니다. 이러한 접근 방식은 데이터가 계속 사용 가능하도록 보장하며, 표준 간의 차이점이 오류가 아닌 사실로서 기록되도록 합니다. 연구진은 또한 영국의 4차원적 세계관을 국제적인 3차원적 세계관에 연결하기 위해서는 특정 조정이 필요하다는 것을 발견했습니다. 영국의 시스템에서 '사람'은 국제 시스템에서의 물리적 객체가 아니라, 그 객체의 존재의 역사입니다. 이 미묘한 변화가 전체 시스템을 작동하게 만든 핵심이었습니다.

논문은 우리가 이러한 디지털 가교를 구축하고 테스트하는 방식이 바뀌어야 한다고 결론짓습니다. 단순한 일관성 검사에 의존하는 것은 위험합니다. 왜냐하면 그것이 망가진 지도들이 검사를 통과하게 만들기 때문입니다. 대신, 두 시스템이 결합될 때마다, 어떤 범주도 채워질 수 없는 상태가 되지 않도록 '정합성(coherence)'을 확인하는 과정이 반드시 포함되어야 합니다. 나아가, 연결의 방향은 연결 그 자체만큼이나 중요합니다. 연결을 고정된 가정이 아니라 테스트 가능한 변수로 취扱함으로써, 연구자들은 인간 전문가의 지식을 보존하면서 컴퓨터가 정밀한 논리적 경로를 찾도록 할 수 있습니다. 이 연구는 적절한 도구가 있다면 우리가 단순히 일관된 것이 아니라 진정으로 정합적인 디지털 가교를 구축할 수 있으며, 이를 통해 서로 다른 국방 시스템이 신뢰와 명확성을 가지고 정보를 공유할 수 있음을 증명합니다.