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모델의 기억에는 한계가 있다
통제된 실험에 따르면, 충분히 학습한 언어 모델은 매개변수 하나당 약 2비트의 지식을 저장하며 그 이상은 늘지 않습니다. 매개변수 하나하나가 소중하므로, 세부 사항으로 채우면 그만큼 대가를 치릅니다.
살아 있는 노트 · 수기 제1호
지식을 배우기 전에 정리한다면 어떨까?
이 노트는 우리의 화이트보드입니다. AI를 다른 방식으로 만들어 비용을 줄이고, 소비를 줄이고, 실수를 줄이려면 어떻게 해야 할까요? 이 질문에 대한 단서와 가설, 잠정 결론을 여기에 적어 갑니다. 첫 번째 과제는 배우기 위한, 그리고 참조하기 위한 데이터의 위계입니다.
오늘날 모델은 '평평한 수프'로 학습합니다. 수조 개의 단어가 모두 같은 높이에 놓여 있습니다. 지나가듯 쓴 게시물과 물리학 교과서의 무게가 같습니다. 우리의 출발점이 된 직관은 이렇습니다. AI의 막대한 데이터 욕구 가운데 일부는 아무도 건네주지 않는 위계를 다시 세우는 데 쓰이고 있다는 것입니다.
그림 1 — 지식의 피라미드
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통제된 실험에 따르면, 충분히 학습한 언어 모델은 매개변수 하나당 약 2비트의 지식을 저장하며 그 이상은 늘지 않습니다. 매개변수 하나하나가 소중하므로, 세부 사항으로 채우면 그만큼 대가를 치릅니다.
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같은 연구에서 학습 텍스트 8개 중 7개가 잡음이면, 유용한 지식을 기억하는 능력이 최대 20분의 1로 떨어졌습니다. 각 텍스트 앞에 출처 사이트 이름만 붙여도 모델이 정보를 훨씬 잘 가려냈습니다. 출처 라벨은 그 자체로 작은 위계입니다.
위계를 활용하는 첫 번째 방법은 학습 데이터를 정리하고 골라내는 것입니다. 그러면 모델은 더 적은 데이터로 더 빨리 배울 수 있습니다. 흩어진 메모 더미 대신 좋은 교과서로 공부하는 학생과 같습니다.
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'교과서 수준'의 데이터로 학습한 phi-1(매개변수 13억 개)은 프로그래밍에서 10배 더 크고 100배 더 많은 데이터로 학습한 모델들을 앞섰습니다.
데이터를 쉬운 것에서 어려운 것 순으로 제시해 학습한 200개가 넘는 모델이 기준 수준에 18~45% 적은 단계로 도달했습니다. 순서를 정한 '워밍업' 뒤에 무작위 순서로 바꾸면 최대 3.5%의 우위가 유지됩니다.
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2026년의 다른 연구는 이 효과가 규모에 따라 달라진다는 것을 발견했습니다. 순서는 주로 작은 모델을 안정시킵니다. 전체적으로 순서 학습에 관해 발표된 결과는 아직 엇갈립니다.
출처: Elgaar & Amiri, Curriculum Learning for LLM Pretraining (2026)
남길 가치가 있는 데이터를 가려내는 좋은 척도가 있다면, 오차는 흔히 보이는 느린 법칙을 따르는 대신 남긴 데이터의 양에 따라 지수적으로 줄어들 수 있습니다. 이론으로 증명되었고, 이미지 과제에서 실제로 확인되었습니다.
출처: Sorscher et al., Beyond neural scaling laws (NeurIPS 2022)
Meta의 Large Concept Models는 200개 언어가 공유하는 의미 공간에서 문장 단위로 추론합니다. 단어에서 개념으로 이어지는 명시적인 위계입니다. 다만 지금은 기존 모델보다 덜 유창합니다.
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이전 모델이 만든 데이터로 다음 모델을 학습시키면서 실제 데이터를 대체하면 모델은 빈약해집니다. 드문 사례가 가장 먼저 사라집니다. 반대로 실제 데이터와 합성 데이터를 누적하면 이런 붕괴를 피할 수 있습니다.
출처: Shumailov et al., AI models collapse… (Nature, 2024), Gerstgrasser et al., Is Model Collapse Inevitable? (2024)
두 번째 방법은 지식을 모델 바깥에 두고, 도서관(구역, 서가, 책, 쪽)처럼 층층이 정리하는 것입니다. 모델은 답하는 데 필요한 깊이까지만 내려갑니다.
그림 2 — 내려가며 찾기
16 문서 · 4 단계
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RETRO(DeepMind)는 글을 쓰는 동안 2조 토큰 규모의 데이터베이스를 참조합니다. 그 결과 25분의 1의 매개변수로 GPT-3와 맞먹는 성능을 냈습니다.
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RAPTOR는 텍스트의 구절들을 묶어 요약하고, 그 요약을 다시 요약해 하나의 나무를 만듭니다. GPT-4와 함께 쓰면 어려운 질문 테스트(QuALITY)에서 정확도가 20포인트 올라갑니다.
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GraphRAG(Microsoft)는 말뭉치 속 개체들을 그래프로 잇고, 중첩된 공동체로 나눈 뒤 각 단계를 요약합니다. 말뭉치 전체에 관한 질문에서는 비교의 70~80%에서 기존 검색을 앞섰습니다. 대신 처음 색인을 만드는 비용이 큽니다.
유망
Meta의 '메모리 레이어'는 필요할 때 조회하는 수백만 개의 키-값 쌍을 추가합니다. 계산을 늘리지 않고 지식을 늘리는 방식입니다. 사실 관련 질문에서는 정확도가 두 배 넘게 올랐습니다.
유망
에이전트를 위한 최근의 계층형 메모리는 단계마다 검색 범위를 좁힙니다. 비용은 대략 메모리 크기의 로그에 비례해서만 늘어납니다. 2026년의 한 이론 연구는 이런 시스템들이 모두 같은 틀, 즉 묶고, 압축하고, 필요할 때 펼치는 방식을 따른다는 것을 보였습니다.
출처: Talebirad et al., Toward a Theory of Hierarchical Memory (2026), Hsu et al., HORMA, Organize then Retrieve (2026)
아래 내용은 발표된 연구 결과가 아니라 우리 자신의 추론입니다. 확신도는 오늘 기준으로 얼마나 믿는지를 나타내며, 앞으로 달라질 것입니다.
H1
데이터의 구조(단계, 출처, 의존 관계)를 모델에 주면, 그 구조를 다시 세우는 데 필요한 예시가 줄어들 것입니다.
출처: Allen-Zhu & Li, Physics of Language Models 3.3 (2024), Zhang et al., Beyond Random Sampling (EACL 2026)
H2
매개변수는 귀하므로(하나당 약 2비트) 원리와 추론 방식을 위해 아껴 두어야 합니다. 사실과 세부 사항은 층층이 정리한 외부 메모리로 보냅니다.
출처: Borgeaud et al., RETRO (DeepMind, 2021), Berges et al., Memory Layers at Scale (Meta, 2024)
H3
물리학자가 법칙과 그 법칙에 어긋나는 사례를 기억하듯, 규칙과 그 규칙을 벗어나는 데이터만 남깁니다. 나머지는 추론으로 이끌어 낼 수 있을 것입니다.
출처: Sorscher et al., Beyond neural scaling laws (NeurIPS 2022)
H4
각 세대의 모델이 이전 세대가 압축한 지식으로 배우는 순환에서, 드문 원본 데이터를 남겨 두면 표류를 막을 수 있을 것입니다.
출처: Shumailov et al., AI models collapse… (Nature, 2024), Gerstgrasser et al., Is Model Collapse Inevitable? (2024)
H5
실제 지식은 그물망입니다. 같은 생각이 여러 계열에 속합니다. 쓸모 있는 위계는 서로 교차하는 여러 그루의 나무로 이루어질 것입니다.
출처: Edge et al., GraphRAG (Microsoft, 2024), Sarthi et al., RAPTOR (ICLR 2024)
현재 단계에서 우리가 생각하는 것입니다. 핵심은 '잠정'이라는 말입니다.
외부 데이터베이스, 요약의 나무, 공동체 그래프 모두 효과가 측정되고 재현되었습니다. 이 질문에서 가장 성숙한 부분입니다.
출처: Borgeaud et al., RETRO (DeepMind, 2021), Sarthi et al., RAPTOR (ICLR 2024), Edge et al., GraphRAG (Microsoft, 2024)
데이터의 순서를 바꾸는 효과는 작고, 잘 고르는 효과가 훨씬 큽니다. 명시적인 위계로 모델을 학습시키는 시도는 거의 이루어지지 않았습니다. 발견할 것이 가장 많은 곳이 바로 여기입니다.
출처: Zhang et al., Beyond Random Sampling (EACL 2026), Elgaar & Amiri, Curriculum Learning for LLM Pretraining (2026), Gunasekar et al., Textbooks Are All You Need (2023)
원리는 가중치에, 세부 사항은 메모리에. 이것이 가설 H2이며, 가장 많은 단서가 가리키는 방향입니다.
1984년에 시작된 Cyc 프로젝트처럼 사람이 직접 쓴 위계는 규모를 키우지 못했습니다. 리처드 서튼의 '쓰라린 교훈'에 따르면, 결국 이기는 것은 스스로 배우는 쪽입니다. 그러니 위계는 강요할 것이 아니라 학습시킨 뒤 보이게 만들어야 합니다.
출처: Richard Sutton, The Bitter Lesson (2019), Cyc (Wikipedia)
그림 3 — 제안하는 역할 분담
모델 안
메모리 안