초보자도 AI 학술 논문 쉽게 읽는 3단계 전략 가이드

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AI 분야에서 논문을 읽어야 한다는 얘기는 자주 들리기에 AI 학술 논문 읽기의 중요성은 대부분 잘 알고 있습니다. 그러나 막상 실제로 학술 논문을 읽으려고 하면 막막하고 당황스러웠을 것입니다. 어디서부터 어떻게 읽어야 할지, 어떤 논문부터 읽어야 할지 친절하게 배운 적이 없기 때문입니다. 이번 글에서는 AI 학술 논문을 읽어야 하는 이유부터 논문을 읽는 방법, 그리고 읽어야 할 논문들을 선정하고 관리하는 방법까지 가볍게 훑어보도록 하겠습니다.

1. AI 학술 논문을 읽는 이유

AI 분야에서 논문을 읽는 것은 중요하다고 합니다. 왜 논문을 읽는 것이 중요할까요? AI 학술 논문을 읽는 이유에는 여러 가지가 있습니다.

1️⃣ 지식 습득: 가장 기본적인 목적은 새로운 정보와 지식을 얻기 위함입니다. 특히 전문적인 분야나 연구에서는 최신의 발견과 이론을 이해하는 것이 중요합니다.

2️⃣ 연구 기술 개선: 논문을 읽음으로써 연구 방법론, 데이터 분석, 실험 설계 등에 대한 이해를 높일 수 있습니다.

3️⃣ 비판적 사고 발달: 다양한 주장과 증거를 평가하고, 연구의 강점과 약점을 비판적으로 분석하는 능력을 키울 수 있습니다.

4️⃣ 아이디어와 영감 얻기: 연구나 프로젝트에 대한 새로운 아이디어나 해결책을 얻는 데 도움이 됩니다.

5️⃣ 학술 커뮤니티 참여: 해당 분야의 최신 연구 동향을 이해하고, 학술 커뮤니티 내에서 의견을 나누고 토론하는 데 필수적입니다.

특히 AI 분야는 빠르게 발전하는 분야로, 최신 연구와 기술을 파악하는 것이 필수적입니다. 논문에서는 AI의 새로운 알고리즘, 데이터 처리 방법, 응용 분야 등이 검증된 형식으로 소개됩니다. 따라서 이러한 최신 기술과 연구를 팔로우하기에 AI 학술 논문 읽기는 합리적인 방법이라 할 수 있습니다. 또한 여러분이 연구를 하고 있다면 논문을 통해 자신의 지식을 갱신하고, 문제 해결에 필요한 아이디어를 얻을 수 있습니다. 그리고 다른 연구자들의 접근 방식을 이해함으로써 자신의 연구 방향을 조정하거나 새로운 협력 기회를 찾을 수도 있습니다. 따라서 AI 분야에서 논문 읽기는 필수적이라고 여겨지고 있습니다.

2. AI 학술 논문 읽기가 어려운 이유

위와 같은 이유로 인해 논문 읽기가 필요하다는 것은 알겠는데, 막상 읽어보려니 당황스럽습니다. 일반적인 글과는 형식도 다르고, 잘 읽히지 않습니다. AI 학술 논문을 읽기가 어려운 이유는 다음과 같습니다.

1️⃣ 전문 용어의 사용: 특정 분야의 전문 용어가 많이 사용되며, 이는 일반 독자들에게 낯설 수 있습니다.

2️⃣ 고도의 전문 지식 요구: 논문은 특정 분야에 대한 깊은 이해를 요구합니다. 해당 분야의 기본적인 지식이 부족하면 논문의 내용을 이해하기 어렵습니다.

3️⃣ 밀도 높은 정보와 복잡한 구조: 논문은 정보가 밀집되어 있고, 복잡한 구조를 가질 수 있습니다. 이는 독자가 중요한 정보를 파악하는 데 어려움을 줄 수 있습니다.

4️⃣ 연구 방법론의 복잡함: 실험 방법, 데이터 분석 기법 등이 복잡하게 설명되어 있어 이해하기 어려울 수 있습니다.

이러한 어려움을 극복하기 위해서는 해당 분야의 기본 지식을 갖추고, 지속해서 논문을 읽는 것이 필요합니다. 논문을 읽는 어려움을 극복하려면 논문을 읽어야 한다니 당황스럽죠? 저도 논문 읽는 방법을 배우지 않고 논문을 무작정 읽어야 할 때가 있었는데요, 어떻게 읽어야 할지 당황스럽고 어디서부터 어떻게 읽어야 할지 모르겠더라고요. 아마 모두 같은 마음일 거예요. 저처럼 어디서도 논문 읽는 방법을 배워본 적이 없는 분들을 위해 AI 학술 논문을 효과적으로 읽는 방법을 가져왔습니다.

3. 논문을 읽는 3단계 노하우

‘논문을 읽는 방법'을 다룬 논문, S. Keshav, "How to Read a Paper"를 함께 읽으면서 방법을 살펴보겠습니다. 연구를 하는 직무에 있는 사람들은 많은 시간을 논문을 읽는 데 할애합니다. 그러나 논문을 읽는 기술을 잘 가르쳐주는 곳이 없기 때문에 논문을 읽는 데에 큰 노력이 낭비됩니다. 이 논문에서는 연구 논문을 읽기 위한 실용적이고 효율적인 '세 번 읽기' 방법을 소개하고 있습니다. 

세 번 읽기 방법이란?

'세 번 읽기' 방법의 핵심은 논문을 처음부터 끝까지 비효율적으로 일독하는 대신에, 세 번에 걸쳐 읽는 방법입니다. 각 단계에서 아래와 같은 특정 목표를 달성해야 합니다.

첫 번째 읽기: 논문에 대한 일반적인 아이디어를 파악합니다.

두 번째 읽기: 논문의 내용을 이해합니다. 단, 증명과 같은 디테일까지는 보지 않습니다.

세 번째 읽기: 논문을 심층적으로 이해합니다.

이렇게 ‘세 번 읽기' 접근법을 통해 논문을 효과적으로 읽고 분석하여 필요한 정보를 얻을 수 있다고 말합니다. 어떻게 세 번을 읽어야 하는지 이어서 더 자세히 살펴보도록 하겠습니다. 

첫 번째 읽기: 스캐닝

첫 번째 읽기 단계에서는 전체적인 구조와 대략적인 개요를 얻기 위해 빠르게 스캔합니다. 이 단계는 약 5분에서 10분이 소요되며, 아래와 같이 읽습니다.

1️⃣ 제목(title), 초록(abstract), 서론(instruction)을 주의 깊게 읽습니다.

2️⃣ 섹션(section), 하위 섹션(subsection)의 제목만 읽습니다.

3️⃣ 결론(conclusion)을 읽습니다.

4️⃣ 참고문헌(reference)을 가볍게 훑어보며 체크합니다.

이 단계를 통해 논문의 유형, 맥락, 정확성, 기여도, 명확성을 파악할 수 있습니다.

첫 번째 읽기를 마친 후 아래 다섯 가지(5C)에 대해 답해봅니다.

1️⃣ Category : 어떤 종류의 논문인가요? 기존 시스템에 대한 분석인가요? 실험에 대한 설명인가요?

2️⃣ Context : 다른 논문들과 어떤 관계가 있나요? 어떤 이론을 사용하여 해당 문제를 풀려고 했나요?

3️⃣ Correctness : 가정이 명확하고 타당한가요?

4️⃣ Contributions : 이 논문이 기여하는 바는 무엇인가요?

5️⃣ Clarity : 논문이 잘 읽히도록 쓰였나요?

이 질문의 답을 바탕으로 우리는 논문을 더 읽을 것인지, 읽지 않을 것인지 선택할 수 있습니다. 더 읽지 않는다면 그 이유는 다양할 것입니다. 해당 주제에 대해 내가 관심이 없거나, 논문을 읽기에 충분한 사전 지식이 없거나, 저자의 가정이 모호하거나 등이죠. 만약 지금은 당장 내가 연구하고자 하는 도메인과는 직접적으로 연결이 되지는 않지만, 언젠가는 도움이 될 논문이 있다면 이렇게 첫 번째 읽기만 하는 것도 좋은 방법입니다.

또한 첫 번째 읽기는 논문을 쓸 때도 중요하게 활용될 수 있습니다. 논문이 바로 accept 되고 싶다면, 첫 번째 읽기 방법에서 우리가 논문을 평가했던 기준에 맞추어서 쓰면 됩니다. 논리적으로 섹션과 하위 섹션을 구성하고, 각 섹션 명은 간결하고 명료하게 작성하세요. 초록(abstract)은 논문의 전체 내용을 잘 포함하면 됩니다. 즉, 내 논문의 리뷰어가 첫 번째 읽기 단계를 통해 논문을 이해하지 못한다면 accept 되지 않는다고 보시면 됩니다.

두 번째 읽기: 이해하며 읽기

두 번째 읽기 단계에서는 첫 번째 읽기보다는 더 세부적인 내용에 집중하며 읽습니다. 단 증명과 같은 디테일한 부분은 무시합니다. 읽으면서 핵심 사항을 노트에 메모하거나 내 생각을 적으면서 이해를 돕습니다. 약 1시간 정도가 소요되며, 아래와 같이 읽습니다.

1️⃣ 논문의 그림과 표, 기타 삽화 등을 주의 깊게 살펴봅니다. 특히 그래프를 자세히 봅니다. 축의 레이블, 결과와 오차 막대가 함께 표시되어 있는지, 오차 막대가 통계적으로 유의미한지 등을 살펴봅니다. 이러한 면에서 좋은 논문인지 아닌지가 판별된다고 합니다.

2️⃣ 아직 읽지 않은 연관 논문을 체크해둡니다. 이렇게 하면 논문에 등장하는 배경지식을 공부하는 데 큰 도움이 됩니다.

두 번째 읽기가 끝나면 다음과 같은 목표를 달성할 수 있습니다.

1️⃣ 논문의 내용을 이해합니다.

2️⃣ 논문의 핵심 주장이 무엇인지 말할 수 있습니다.

3️⃣ 핵심 주장에 대한 근거를 대며 요약할 수 있습니다.

만약 내가 관심 있는 논문이지만, 내가 연구하고자 하는 전문 도메인이 아니라면 두 번째 읽기까지 진행하는 것도 좋습니다.

그러나 이렇게 두 번째 읽기까지 진행해도 여전히 논문이 이해가 안 될 수 있습니다. 그 이유는 여러 가지가 있습니다. 논문의 주제나 내용이 새로운 데다가 전문용어나 약어가 많이 등장해서, 논문의 저자가 사용한 증명이나 실험 방법이 이해가 안 돼서, 근거 없는 주장이 나타나서, 혹은 레퍼런스가 많은 것에 비해 본 논문의 내용이 부실할 수도 있습니다. 그리고 좋은 논문이어도 논문을 읽는 우리의 컨디션이 좋지 않은 상태라면 논문을 읽어도 잘 이해가 가지 않을 수 있겠죠.

만약 이렇게 두 번째 읽기까지 진행해도 논문이 이해가 가지 않는다면 아래 3가지 선택지가 있습니다.

1️⃣ 논문을 치워 버립니다(원문에서는 따로 보관하라고 말합니다). 그리고 우리의 커리어 상에서 해당 논문의 내용이 필요 없기를 기도합니다. 

2️⃣ 배경지식이나 레퍼런스를 공부하고 다시 이 논문을 읽습니다.

3️⃣ 인내심을 갖고 계속 세 번째 읽기 단계로 진행해 봅니다.

세 번째 읽기: 다시 써보기

만약 논문을 리뷰해야 하는 입장이거나, 논문을 충분히 이해해야 한다면 세 번째 읽기까지 진행해야 합니다. 세 번째 읽기 단계의 핵심은 논문을 가상으로 다시 써보는 것(virtually re-implement)입니다. 저자와 동일한 가정을 세우고 같은 작업을 다시 해보는 것입니다. 이렇게 다시 작업한 결과물과 실제 논문을 비교하면 논문의 혁신성도 더 잘 드러나고, 논문의 숨겨진 결함이나 가정도 쉽게 파악할 수 있습니다. 

이러한 세 번째 읽기 단계에서는 세심한 주의가 필요합니다. 초보자의 경우에는 4시간에서 5시간 정도가 걸리며, 논문을 많이 읽은 사람이라면 1시간 정도의 시간이 소요됩니다. 세 번째 읽기 단계는 아래의 내용에 집중해서 진행합니다.

1️⃣ 논문에서 나타나는 모든 가정을 확인합니다.

2️⃣ 이러한 가정에 대해 이의를 제기합니다.

3️⃣ 더 나아가서, 나라면 이 아이디어를 어떻게 기술할지 생각해 봅니다.

이러한 작업을 통해 우리는 논문의 증명 방법과 표현 방식에 대한 인사이트를 얻을 수 있으며, 이러한 인사이트와 스킬들은 이후 우리가 논문을 작성할 때 사용할 수 있습니다. 우리가 사용할 수 있으려면 세 번째 읽기 단계에서 필요한 아이디어나 내용은 반드시 메모해 두어야겠지요. 이렇게 세 번째 읽기 단계가 끝나면 우리는 논문의 전체 구조를 재구성할 수 있고, 논문의 강점과 약점을 파악할 수 있어야 합니다. 특히 암묵적인 가정, 관련 연구에 대한 인용의 누락, 실험 또는 분석 기법의 문제점을 정확히 찾아낼 수 있어야 합니다.

4. 읽을 논문을 찾는 방법

논문을 읽어야 하는 이유도 있고, 어떻게 논문을 읽어야 하는지 방법도 살펴보았습니다. 그런데 어떤 논문을 읽어야 할까요? 아래 내용을 반복하면서 읽을 논문을 정하는 것이 좋습니다.

1️⃣ Google Scholar나 CiteSeer와 같은 학술 검색 엔진에 키워드를 잘 검색하여 최신 논문 3~5개를 선택합니다.

2️⃣각 논문을 이해하기 위해 ‘첫 번째 읽기’ 단계를 실행합니다. 이렇게 하면 최신 논문의 동향을 파악할 수 있고, 운이 좋으면 서베이 논문을 찾을 수 있습니다. 서베이 논문을 찾는다면 끝입니다. 스스로 축하해줍시다.

3️⃣서베이 논문을 찾지 못했다면 ‘두 번째 읽기'로 가서 참고 문헌에서 인용이 많이 되는 논문이나 저자 이름을 찾아보세요. 그 논문과 저자가 해당 분야의 주요 논문과 연구자들입니다. 주요 논문은 다운로드하고, 주요 저자의 사이트 등을 통해 최신 컨퍼런스에서 발표한 논문을 확인합니다. 이 방법으로 해당 분야의 상위 컨퍼런스도 파악할 수 있습니다.

4️⃣ 파악한 상위 컨퍼런스의 웹사이트로 이동하여 최근 진행 상황을 살펴봅니다. 해당 컨퍼런스 사이트에서 얻을 수 있는 논문들과 3번에서 다운로드해두었던 주요 논문을 ‘두 번째 읽기' 단계까지 진행합니다. 마찬가지로 참고 문헌에서 인용이 많이 되는 논문이 있다면 다운로드해두고 4번을 반복해서 읽습니다.

5. 정리하며

저자는 이러한 ‘세 번 읽기’ 방법을 사용하여 지난 15년 동안 논문을 읽고, 리뷰를 작성하고, 레퍼런스들을 공부했다고 합니다. 이러한 방법은 논문을 읽으면서 디테일한 세부 사항에 빠지지 않고 먼저 전체적인 흐름을 파악하게 해주고, 이를 통해 논문을 검토하고 읽는 데 필요한 시간을 예측할 수 있게 해줍니다. 정리하자면 '세 번 읽기' 방법은 논문을 효과적으로 읽고 이해하는 방법으로, 이는 첫 번째 읽기(스캐닝), 두 번째 읽기(이해하며 읽기), 세 번째 읽기(다시 써보기) 단계로 구성됩니다. 이번 글에서는 논문을 처음 접하는 사람들에게 일독을 권하는 논문인 S. Keshav, "How to Read a Paper"를 함께 살펴보았습니다. 저를 포함하여 AI 분야를 연구하는 모든 이들이 AI 학술 논문을 더 쉽고 재미있게 즐기면서 함께 연구의 영역을 넓혀가기를 바랍니다.

이 아티클은 AI 히어로즈 전문 필진
무니(AI 엔지니어)
님의 글입니다.