오늘 끝나면
클로즈드 루프
- ✓클로즈드 루프의 핵심 문제를 한 문장으로 설명한다
- ✓오른쪽 실습에서 클로즈드이 어떻게 움직이는지 관찰한다
- ✓다음 강의와 이어지는 한계를 말할 수 있다
실습 미션
결과가 다음 실험을 정하는 닫힌 고리 이 문장이 실제로 무슨 뜻인지 실습에서 한 번 손으로 확인한다.
성공 조건
- □실습의 기본값을 먼저 관찰
- □입력값이나 모드를 한 번 이상 바꿔 결과 비교
- □왜 결과가 바뀌었는지 한 문장으로 설명
Autonomous Lab · 12
클로즈드
루프
결과가 다음 실험을 정한다. 닫힌 고리다.
분석에서 다음 가설로, 다시 실험과 분석으로 끝없이 돈다. 사람 개입은 0이다.
이 고리가 자율연구실의 심장이다.
결과가 다음 실험을 정한다
클로즈드 루프는 실험 결과가 다음 실험을 자동으로 결정하는 닫힌 고리다.
오픈 루프는 정해둔 실험 목록을 순서대로 다 돌리고 끝난다.
결과가 나와도 그 결과는 다음 실험을 바꾸지 못한다. 고리가 열려 있다.
클로즈드 루프는 다르다. 방금 잰 수율이 곧장 다음 조건을 정한다.
좋게 나오면 그 근처를 더 파고, 나쁘게 나오면 거길 버린다.
출력이 입력으로 되먹임된다. 그래서 닫힌 고리다.
정해둔 실험 목록을 끝까지 돈다.
결과가 나와도 다음을 못 바꾼다. 고리가 열려 있다.
가설 → 실험 → 분석 → 다시 가설
고리는 네 칸으로 돈다. 가설, 실험, 측정, 분석이다. 분석은 끝이 아니라 다음 가설의 입구다.
가설이 조건 하나를 고른다. 로봇이 그 조건으로 실험한다. 장비가 결과를 잰다.
분석이 결과를 읽고 “다음엔 이걸 해보자”를 만든다. 그게 새 가설이다.
그러면 다시 1번 칸으로 돌아가 같은 고리를 또 돈다.
A-Lab(버클리·2023)은 이 고리를 17일간 쉬지 않고 돌려 41개 신소재를 합성했고, Coscientist(카네기멜런·2023)는 GPT-4가 계획과 실행과 분석을 한 고리로 묶어 반응을 자동 최적화했다.
핵심은 네 칸 사이에 사람이 끼지 않는다는 것이다.
분석은 끝이 아니라 다음 가설의 입구다
사람 없는 무한 루프
예전엔 칸과 칸 사이마다 사람이 멈춰 섰다. 결과를 보고, 해석하고, 다음을 정했다.
그 멈춤이 병목이었다. 사람은 자고, 쉬고, 한 번에 한 실험만 본다.
클로즈드 루프는 그 판단 칸을 능동학습 알고리즘으로 대체한다. 결과를 받아 다음 조건을 코드가 정한다.
그래서 고리가 멈추지 않는다. 밤에도, 주말에도 계속 돈다.
사람은 고리 밖에서 목표와 안전 한계만 정해주고, 결과를 지켜본다.
개입 0이라는 건 방치가 아니라, 매 라운드의 결정을 시스템이 스스로 내린다는 뜻이다.
| 개입 지점 | 예전 | 자율랩 |
|---|---|---|
| 결과 보기 | 사람이 읽는다 | 분석이 자동 파싱 |
| 해석 | 전문가 판단 | 능동학습이 점수화 |
| 다음 정하기 | 사람이 선택 | 알고리즘이 조건 선정 |
루프를 돌릴수록 최적에 수렴한다
숨은 최적 조건 x*는 시스템이 모른다. 측정으로만 더듬어 찾는다.
한 라운드는 지금 ◇ 자리에서 수율을 재고(측정), 지금까지 최고 점을 찾고(분석), 그 근처로 다음 ◇를 옮긴다(다음 가설).
결과가 다음 ◇의 위치를 정한다. 닫힌 고리가 눈에 보인다.
라운드를 쌓으면 best가 x*(★)로 좁혀 들어간다.
탐색 반경이 라운드마다 줄어 점들이 봉우리로 몰린다. 이게 수렴이다.
다른 출발점에서 시작해도 결국 같은 최적으로 모인다.
아직 안 돌았다. 첫 조건은 ◇에 찍혀 있다. 루프를 돌리면 측정→best 분석→다음 조건이 자동으로 이어진다.
빠른 수렴이 곧 발견이다
닫힌 고리의 값어치는 속도다. 적은 실험으로 빠르게 정답에 닿는다.
조건을 격자로 다 훑으면 경우의 수가 폭발한다. 변수 몇 개만 늘어도 수만 번이 된다.
클로즈드 루프는 매 결과로 안 좋은 영역을 잘라내며 좋은 쪽으로만 파고든다.
그래서 같은 발견을 몇 자릿수 적은 실험으로 해낸다.
빠른 수렴은 단순히 시간 절약이 아니다. 사람이 평생 못 훑을 공간을 며칠 만에 더듬는다는 뜻이다.
이것이 자율연구실이 새 재료와 새 반응을 찾아내는 방식이다.
Q. 클로즈드 루프란? (정해둔 실험을 순서대로 다 돌린다 · 실험 결과가 다음 실험을 자동으로 정하는 닫힌 고리다 · 사람이 매번 다음 실험을 정한다 · 무작위로 조건을 고른다)
정답은 실험 결과가 다음 실험을 자동으로 정하는 닫힌 고리다.정해둔 목록을 순서대로 도는 건 결과가 다음을 못 바꾸는 오픈 루프다.
매번 사람이 정하면 그 판단 칸이 병목이라 무한 루프가 안 된다.
출력이 입력으로 되먹임돼 스스로 다음을 정할 때만 닫힌 고리다.
전부 다 돌려야 한다 · 폭발
결과로 좁혀 몇 번 만에 도달한다