미래전 대응을 위한 자율능력 관리 방안

마정목 한국국방연구원 2017 국방정책연구 Vol.33 No.2

Autonomy in systems or artificial intelligence (AI) is the one of driving forces for the conceptualization of the next generation of warfare. The research question is how to define and manage autonomous capability in military for the next generation of warfare. To answer this question, this study provides the basic framework of autonomous capability research, describes the current status of autonomous weapon systems, identifies the values of autonomous capability in military, and discusses legal and ethical issues. Based on these considerations, followings are proposed for the management of autonomous capability: development of software intensive acquisition system, understanding legal and ethical issues, active development of non-lethal defensive autonomous capability, utilization of autonomous agents as red teams, research on test and evaluation methods for autonomous capability, research on interactions among autonomous agents and traditional military systems, and fostering AI technologies and related professionals. These can be basic starting points to manage autonomous capability in military.

강화학습 Q러닝 기반의 자율무기체계 통제 전략에 관한 고찰

마정목 육군사관학교 화랑대연구소 2022 한국군사학논집 Vol.78 No.2

스스로 판단하고 행동하는 자율무기체계(AWS)는 인공지능의 대표적 군사적 응용으로 볼 수 있으나, 불명확한 개념으로 인해 논의가 지지부진한 상황이다. 이에 본 논문은 통제가능한 자율무기체계를 위한 전략을 탐색하기 위한 목적으로 작성되었다. 강화학습이라는 인공지능의 한 분야를 사용하여 자율 체계가 활동하는 실험 환경을 설계하였고, 자율 체계는 주어진 환경에 대한 명확한 지식이나 통제가 없이도 스스로 학습하도록 하였다. 통제전략으로 update 전략과 switch 전략을 탐색하고, 설계한 실험환경에서 검증을 수행하였다.

통제가능한 자율무기체계의 개념과 설계에 관한 연구

마정목 한국국방연구원 2020 국방정책연구 Vol.36 No.2

While many countries perceive autonomy in defense systems as a game-changer and try to develop Autonomous Weapon Systems(AWS), it is quite controversial since the concepts of AWS are vague and many believe AWS is against human dignity. This paper analyzes how researchers define AWS and tries to explain why it is hard to reach an agreement. Furthermore, the philosophical perspective of autonomy is provided and this paper insists that the harmony of autonomy and heteronomy is required for AWS, which can be expressed as Meaningful Human Control(MHC). In order to reflect the concept of MHC in weapon design, the concept design of controllable AWS is newly suggested, which consists of value sensitive design and inference system for moral reasons and responsible stakeholders. The controllable AWS concept design is expected to provide constructive discussion for AWS under vague concepts of AWS and insights for weapon designers. 많은 국가들이 국방분야의 자율성을 게임체인저로 인식하고 자율무기체계를 개발하기 위해 노력하고 있으나, 자율무기체계의 불명확한 개념과 함께 인간 존엄성을 침해한다는 우려로 인해 매우 논란이 되고 있다. 이 논문에서는 자율무기체계를 철학적 관점에서 분석해보고, 자율무기체계에 필요한 것은 자율성과 타율성의 조화라는 결론에 도달했다. 이를 자율무기체계 설계에 반영하기 위하여, 통제가능한 자율무기체계라는 새로운 개념과 함께 개념 설계 방안을 제시하였다. 제시된 개념 설계는 가치 민감 디자인과 도덕적 이유 및 책임자를 추론하는 시스템으로 구성되어 있다.

제품군 설계에 따른 비용-성능의 절충영역 탐색 모델 구축

마정목 미래군사학회 2019 한국군사학논총 Vol.8 No.2

While more complex and advanced weapon systems have been introduced, the portion of the military budget out of the national budget shows a tendency to be decreased over time. Arms export is suggested as a solution to tackle this affordability constraint and multiple requirements should be satisfied for increasing arms exports. In this paper, the model of cost-performance trade space exploration by product family design is newly introduced to allow the fulfillment of multiple requirements under the affordability constraint. After analyzing recent defense product family design cases, the model of cost-performance trade space exploration by product family design is proposed to build the trade space between the life cycle cost and performance using multi-attribute utility theory. It is hoped that the proposed model can help project managers to find more affordable solutions in their defense acquisition programs.

Electronic Part Obsolescence Forecasting Based on Time Series Modeling

마정목,김남훈 한국정밀공학회 2017 International Journal of Precision Engineering and Vol.18 No.5

The obsolescence of electronic parts can cause a serious problem to sustain systems. In order to properly manage the obsolescence problems, reasonable and efficient obsolescence forecasting is required. In this paper, a time series based obsolescence forecasting method is proposed for electronic parts. The proposed method consists of three phases: a time series alignment of a part family for capturing important patterns, Box-Cox transformation for improving forecasting accuracy, and time series modeling for forecasting life cycle curves. In comparison to an existing method of product life cycle curve forecasting with evolutionary parametric drivers (Sandborn’s method), the proposed method can predict life cycle curves effectively while overcoming the limitations (requiring evolutionary parametric drivers, and assumption of Gaussian distribution) of the Sendborn’s method. A numerical example was provided to demonstrate the three phases of the proposed method. The results showed that the life cycle curves of flash memories could be predicted without the assumptions that the Sandborn’s method requires to generate.

무기체계 환경성 설계에 관한 기초연구

마정목 ( Ma Jungmok ) 국방대학교 안보문제연구소 2016 국방연구 Vol.59 No.4

현대에 접어들면서 지구온난화, 기후변화, 잠재적인 자원고갈과 환경파괴 및 이에 따른 부수적인 인명 피해까지 환경문제는 지속적으로 인류를 위협하는 문제로 대두되고 있다. 제한된 예산하에 고품질의 무기체계를 적시에 획득하기도 쉽지 않은 국방 획득 환경에서 환경성에 대한 고려는 거의 이루어지지 않는 실정이지만 그럼에도 불구하고 무기체계 환경성에 대해 미리 연구하고 준비해야 하는 이유는 다음과 같다. 무기체계의 장기간 운용 간 주변 환경 및 사용자에게 치명적인 영향을 미칠 수 있고 이는 군 내부는 물론이고 사회적 비용을 발생시켜 전체 수명주기 비용의 증가를 초래한다. 또한 앞으로 생길 수 있는 국제적 환경 규제들에 미리 대처하여야만 국방 분야의 수출 시장을 확대할 수 있으며, 무엇보다 환경성 평가가 장기적인 계획과 준비가 필수적인 분야이기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 전과정평가(LCA)라는 환경성 분석 도구를 수학적 모델과 함께 소개하고, 이에 기반을 둔 미국의 동향을 살펴보았다. 현재 미국은 전략적인 성과 계획과 더불어 국방획득 과정에 환경성을 포함할 수 있도록 지속가능성 분석(sustainability analysis)이라는 방안을 제시하고 있다. 본 연구는 대안 분석적 목적이 강한 현 발전추세에서 한 걸음 더 나아가 무기체계 획득 간 환경성 목표를 설정하고 설계 단계에서 이를 관리하며 시험평가 시이를 검증함으로써 전 수명주기 비용이 최소가 되도록 하는 무기체계 획득 방안을 제시하였다. 제시된 환경성 설계 절차와 갖추어야할 입력 자료들을 미리 준비하여 변화되는 환경에서도 고품질의 무기체계를 획득하고 수명주기 비용을 감소시킬 수 있기를 기대해본다. In modern times, our societies are facing critical environmental problems due to global warming, climate change, potential resource depletion, and destruction of the environment, which can cause loss of lives. Since it is very difficult to acquire high quality weapons on time and within tight budget, environmental impacts of weapon systems cannot be a serious concern in the process of their acquisition. Nevertheless, there are some reasons to prepare the research on the management of weapon systems` environmental impacts in advance. While running weapon systems for a long time, it can cause serious damage to the users and environment, which ultimately increases the life cycle cost of weapon systems. Moreover, to export more weapons, required environmental criteria in the future should be satisfied. Lastly, it takes a long time to prepare the implementation of environmental impact assessment. In order to consider the environment and its related costs, this study reviews the concepts and tools of life cycle assessment (LCA) with its mathematical model. The united states developed strategic plans as a guide and sustainability analysis as a tool based on LCA. This study proposes the concept of managing weapon systems` environmental impacts by setting an environmental objective, monitoring environmental impacts, and testing an environmental performance, which can reveal the hidden life cycle costs. It is expecting to minimize the total life cycle cost with the proposed framework.

전투원-로봇 협업시스템 연구

마정목(Jungmok Ma) 육군사관학교 화랑대연구소 2018 한국군사학논집 Vol.74 No.3

While autonomous systems are actively researched with artificial intelligence technologies in defense, humans can be ignored though they are still critical elements in the system. Humans can determine the overall performance and life cycle cost of the autonomous systems if humans are part of the systems. This paper emphasizes that collaboration capability allows the acquired weapon systems to integrate humans and autonomous agents for boosting performance and minimizing life cycle cost. In order to understand the concept and importance of the proposed warfighter-robot collaborative systems, literature reviews are presented in the domain of human factors, robotics, and defense, and two recent studies are analyzed. Based on these, the future research directions of warfighter-robot collaborative systems are provided in the four areas. It is hoped that this study will encourage the follow-up research on the collaborative systems.

미 국방부 무기체계 자율성 훈령 개정에 따른 자율무기체계 정책 분석과 이해

마정목 ( Jungmok Ma ) 국방대학교 안보문제연구소 2023 국방연구 Vol.66 No.2

미국은 국방부 훈령 3000.09를 통해 무기체계의 자율성에 대한 정책을 공개한 최초의 나라이다. 약 10년이 지난 2023년 1월 25일, 미 국방부는 해당 훈령의 개정을 공표하고, 정책의 공개를 통해 글로벌 AI 거버넌스에서 지속 선도적 역할을 할 의지를 이어가고 있다. 그러나 자율무기체계에 대한 정책은 미국 내부에서도 이해가 어려운 주제로 알려져 있다. 본 연구에서는 개정된 미 국방부 훈령을 바탕으로 미국의 자율무기체계 정책에 대한 체계적인 분석을 제공함으로써 관련 정책의 이해도를 높이는데 그 목적이 있다. 이를 위해 ① 자율무기체계와 관련하여 전 세계를 선도하고 있는 미국의 정책은 무엇인지, ② 2012년 이전판과 어떤 차이점이 있는지, ③ 정책적 내용 중 앞으로 개선이 필요한 사항과 추가 해석이 필요한 사항에 대한 검토와 분석을 시행하고자 한다. The United States was the first country to publicly open its policy on autonomy in weapon systems, DoD Directive 3000.09. After about 10 years, on January 25, 2023, U.S. DoD announced the update of the directive. This paper aims at providing systematic analysis of U.S. policy on Autonomous Weapon Systems(AWS) based on DoDD 3000.09 and improving the understanding. There was so much misunderstanding of U.S. policy on AWS not only from the outside of U.S. but also from U.S. DoD personnel. This paper provides 1) the difference between 2012 and 2023 DoDD 3000.09 and 2) the explanation of important policies and concepts based on the understanding of various issues on AWS and AI in defense.

Computational Framework for Usage Stage Modeling of Machines in Life Cycle Assessment

마정목(Jungmok Ma) Korean Society for Precision Engineering 2019 한국정밀공학회지 Vol.36 No.11

SinGAN을 활용한 군사장애물 데이터 부족 문제 해결 및 실증 연구

황재민,마정목 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.1

최근 자율주행기술이 발전하면서, 지상 기동무기체계에도 자율주행기술이 적용되는 등 무인화 및 인공지능 기술이 도입되고 있다. 특히 지상 기동무기체계 중 공병 기동장비가 무인화될 시, 군사장애물의 극복방법을 판단하는 공병장비의 특수성 때문에 기동로 상 군사장애물을 정확하게 분류하는 인공지능 기술이 요구된다. 인공지능이 군사장애물을정확하게 분류하기 위해선 군사장애물에 대한 이미지 데이터가 확보되어야 하나 보안상 다량의 데이터 확보가 제한된다. 때문에 이 연구는 군사장애물 데이터를 증강시키기 위해서 적대적 생성모델중 하나의 이미지로 다량의 이미지를 생성하는 SinGAN(Single Generative Adversarial Network)모델을 활용해 군사장애물 데이터의 부족 문제를 해결하였다. 또한 연산량이 많아 외부환경에서 CNN(Convolutional Neural Network) 기술을 적용하기 어려웠던 문제를 극복한경량화된 딥러닝 모델인 모바일넷의 구글 티처블 머신을 통해 분류 정확도가 개선되는지를 실증하였다.