엘스비어·LG AI연구원, 문헌 속 이미지에 담긴 화학정보를 읽는 AI 기술 도입

엘스비어와 LG AI연구원은 특허와 과학 문헌에서 구조식, 반응식 등 이미지로 되어 있어 기존 검색으로 찾기 어려웠던 화학 물질 정보를 검색 가능한 데이터로 전환하는 기능을 화학 정보 검색 솔루션 리액시스(Reaxys)에 도입했다고 15일 밝혔다.

이미지 형태로 제시된 화학정보는 그동안 사람이 직접 확인해야 했으며, 방대한 양의 데이터를 컴퓨터가 정확하게 식별하고 색인화하는 데 한계가 있었다. 엘스비어는 이 같은 한계를 개선하기 위해 화학 정보 검색 솔루션 리액시스의 데이터 추출·큐레이션 과정에 LG AI연구원이 개발한 화학 특화 AI 비전 기술을 적용했다. 이를 통해 특허와 학술지에 실린 이미지에서 물질 정보를 이전보다 훨씬 빠르고 정확하게, 더 큰 규모로 추출할 수 있게 됐다. 이번 기술 적용으로 엘스비어가 리액시스에 수록하는 물질과 반응, 생물활성, 생물학적 표적, 물질 특성 등의 정보를 추출하고 과학적으로 큐레이션하는 역량도 한층 강화됐다.

이미지 검색의 중요성

화학 연구에 필요한 물질과 반응 정보의 상당 부분은 검색 가능한 텍스트가 아니라 구조식, 반응식 등 이미지 형태로 제시된다. 이 때문에 연구자는 특정 화합물이나 반응이 기존 문헌에 보고됐는지 확인하기 위해 관련 문서를 일일이 살펴봐야 한다. 이미지에 담긴 화학정보를 방대한 규모로 추출해 검색 가능한 데이터로 전환하려면 화학에 특화된 고도의 AI 기술이 필요하다. 화학 구조식은 원자의 공간 혹은 결합선 배치에 따라 의미가 달라지기 때문이다. AI 모델이 결합 하나를 잘못 판독하면 해당 물질을 다른 화합물로 식별할 수 있고, 구조 일부를 놓치면 연구자는 불완전한 정보를 바탕으로 판단하게 된다. 정확한 판독은 신규성 조사, 경쟁정보 분석, 합성 경로 설계 분야에서 특히 중요하다. 구조가 복잡해 정보 추출과 색인화가 어려운 무기화학과 유기금속화학 분야에서는 그 중요성이 더욱 크다.

화학 구조 이미지 판독에 특화된 기술

LG AI연구원이 개발한 새로운 화학 특화 AI 비전 기술은 분자 검출, 반응식 분석, 광학 분자구조 인식(OCSR) 기능을 하나의 모델에 통합했다. LG AI연구원이 공개한 벤치마크 결과opens in new tab/window에 따르면, 이 기술은 문서 한 페이지 전체의 화학정보를 추출하는 평가에서 기존 대안 기술보다 우수한 성능을 보였다. 이를 통해 다양한 형식으로 제시된 화학정보를 판독하는 분야에서 선도적인 기술력을 입증했다. 각 정보 추출 파이프라인은 실제 적용 전 기존 리액시스 벤치마크를 기준으로 검증되며, 이를 통해 처리 규모를 확대하는 과정에서도 정확도를 유지한다. 전체 파이프라인도 본격적인 확대 적용에 앞서 엘스비어의 데이터와 워크플로우 도구 전반에서 정확성과 품질을 검증하는 엄격한 성능 검증을 거쳤다.

미리트 엘도르(Mirit Eldor) 엘스비어 생명과학부 대표는 “화학자가 어떤 물질이 이미 합성됐는지 확인하기 위해 도표나 이미지를 판독하는 데 시간을 들일수록 새로운 화학적 발견에 투입할 시간은 줄어든다”며 “LG AI연구원과의 협력은 이미지에 담긴 더 많은 화학정보를 추출해 리액시스에서 큐레이션하고 검색·활용할 수 있게 함으로써 연구자들이 새로운 발견에 몰입할 수 있도록 해준다”고 말했다. 이어 “이미지로 이루어져 검색 결과에 불러올 수 없던 구조식은 정보 탐색을 가로막는 막다른 지점이 아니라 연구에 활용할 수 있는 근거 자료가 돼야 한다”고 강조했다.

이화영 LG AI연구원 AI사업개발부문장은 “과학 이미지를 이해하려면 화학에 특화해 설계된 AI가 필요하다. 화학에서는 모든 결합과 공간적 배치가 중요한 의미를 지니기 때문”이라며 “LG AI연구원은 이러한 복잡한 시각적 표현을 인간 전문가 수준의 정밀도로 해독할 수 있도록 AI 비전 모델을 설계했다”고 말했다. 이어 “엘스비어와의 기술 통합을 통해 첨단 화학 특화 AI가 가공되지 않은 시각 데이터를 전 세계 연구자들이 활용할 수 있는 구조화된 지식으로 원활하게 전환할 수 있음을 입증하고 있다”고 덧붙였다.

반응 정보 추출로 협력 확대

양사는 다음 협력 단계로 반응 정보 추출을 추진하며 이미지 기반 정보 추출 범위를 개별 물질에서 화학 반응으로 확대해 리액시스에서 제공하는 반응 관련 근거 데이터를 확충할 계획이다. 이와 함께 LG AI연구원의 화학 특화 AI 역량과 엘스비어의 화학 콘텐츠, 과학 분야 전문성, 큐레이션 역량을 결합해 고객이 직면한 다양한 과제를 공동으로 해결하는 방안도 모색하고 있다.

이러한 계획은 엘스비어의 Responsible AI Principles(책임 있는 AI 원칙)과 Privacy Principles(개인정보 보호 원칙)에 따라 진행된다.

자세한 내용은 www.elsevier.com/products/reaxys에서 확인할 수 있다.

LG AI연구원 소개

2020년 12월 설립된 LG AI연구원은 LG그룹의 AI 싱크탱크로 사업 현장의 난제를 해결하고 첨단 AI 연구를 수행하며, AI 기술 윤리 원칙을 수립하고 실천함으로써 그룹의 AI 역량을 강화하는 것을 목표로 한다. 2021년부터 자체 개발해 온 초거대 AI 모델 ‘엑사원(EXAONE, Expert AI for Everyone)’을 기반으로 다양한 산업 분야의 혁신을 이끌고 있다.

또한 독자적인 기술 주권을 확보하기 위해 과학기술정보통신부가 추진한 ‘독자 AI 파운데이션 모델 프로젝트’의 단계평가를 통과하며 대한민국을 대표하는 AI 기업으로서 입지를 공고히 하고 있다.

엘스비어 소개

엘스비어는 첨단 정보와 의사결정 지원 분야의 글로벌 선도 기업이다. 100년 넘게 과학과 헬스케어의 발전을 지원하며 인류 진보에 기여해 왔다. 전 세계 170개국에서 학계 및 기업 연구 커뮤니티와 의사, 간호사, 미래 의료 전문가, 교육자들이 수행하는 중요한 업무를 지원한다. 세계 최고 수준의 근거 기반 과학·의학 콘텐츠와 정밀 AI, 전문가 평가를 토대로 구축한 연구 및 임상 등급 솔루션을 제공하여 의미 있는 변화를 만들어가는 사람들에게 더 나은 성과를 거둘 수 있도록 돕는다. 또한 포용성과 지속가능성 증진에 앞장서며 엘스비어가 지원하는 커뮤니티와 협력한다. 엘스비어 재단(The Elsevier Foundationopens in new tab/window)은 전 세계의 연구 및 보건 파트너십을 지원한다.

엘스비어는 전문가 및 기업 고객에게 정보 기반 분석과 의사결정 도구를 제공하는 글로벌 기업 RELXopens in new tab/window의 일원이다. 자세한 내용은 www.elsevier.com에서 확인할 수 있으며, 소셜미디어 @elsevierconnect를 통해 최신 소식을 받아볼 수 있다.