전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 설명 불가능한 인공지능 작동 원리의 비밀

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

인공지능은 암호 숫자 모음

인공지능의 알고리즘 중에서 최근 가장 많이 사용하는 알고리즘이 딥러닝(DNN, Deep Neural Network)이라고 한다. 인간의 뇌 신경망을 모방해서 수학적 모델을 세우고 컴퓨터 코딩으로 구현한다.

 김정호 카이스트 교수

이 딥러닝 신경망은 여러 개의 층(Layer)으로 이루어져 있는데, 그 층 숫자가 증가할수록 성능과 정확성이 높아진다. 그래서 "깊다"라는 의미를 가진 '딥'(Deep)이라는 표현이 나온다. 다른 말로 딥러닝을 심층학습(深層學習)이라고 부르기도 한다. 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 추출해내는 기계학습(Machine Learning) 알고리즘의 일종이다.

기계학습은 큰 틀에서 사람의 사고방식을 컴퓨터에게 가르치는 분야라고 이야기할 수 있다. 이 딥러닝이 성공할 수 있었던 배경에는 컴퓨터와 반도체의 성능향상과 인터넷에 널린 빅데이터의 도움이 결정적이다.

2012년 스탠포드 대학의 앤드류 응 교수와 구글이 함께 한 딥 러닝 프로젝트에서는 1만6000개의 컴퓨터 프로세서와 10억 개 이상의 신경망과 딥러닝을 이용하여 유튜브에 업로드 되어 있는 천만 개 넘는 비디오 중 고양이 인식에 성공하였다.

이 딥러닝에는 입력층(Input layer)과 출력층(Output layer) 사이에 여러 개의 은닉층(Hidden layer)들로 이루어져 있다. 이 딥러닝은 복잡한 비선형 관계(Non-linear relationship)들을 모델링할 수 있다.

뇌의 동작은 비선형적이기 때문이다. 이 딥러닝 알고리즘에는 각 층에 설치된 수천 혹은 수천 만개의 신경세포(Node)가 서로 연결망의 선으로 연결되어 있다. 그리고 이 연결망을 통해서 각 층을 지나면서 출력이 전달될 때, 가중치(w, weight)가 곱해진다. 이때 각 신경세포(Node)에서 입력 값이 합해지게 되는데, 그 합이 일정 값이 넘으면 다음 단계로 출력으로 전달된다. 그래서 딥러닝 신경망에는 수많은 변수(Parameters)가 존재한다. 이러한 변수들은 인공지능이 빅데이터를 이용해 학습하면서 정해간다. 다름 아니라 이 변수들을 정해가는 과정을 학습이라고 한다.

이 학습과정에서 최종 출력 값인 결과와 미리 정해진 정답과 비교하면서 변수를 학습해 간다. 예를 들어 인공지능이 사진을 판독한다면, 입력이 사진이고 최종 출력이 판독이다. 사진을 넣어 주면서 결과를 뽑아 호랑이인지 고양이 인지 판정하게 되는데, 이 과정을 전진방향 전파 학습(Forward Propagation) 이라고 한다. 이 결과에 오차가 생겼을 때, 그 결과의 차이를 보고, 다시 꺼꾸로 변수를 정해가는 과정을 역방향 전파 학습(Back Propagation) 이라고 한다. 이처럼 결과 오류의 차이를 이용해 변수를 정해서 전해간다. 이렇게 답을 알려주면서 학습하는 방법을 지도학습(Supervised Learning) 이라 한다.

이렇게 인공지능에서 학습을 통해서 정해진 변수 값들을 행렬이나 테이블로 쭉 나열해 볼 수 있다. 그런데 놀랍게도 그 숫자들의 의미를 전혀 찾을 수가 없다. 인간에게 단순한 숫자의 나열에 불과하다. 그 숫자의 의미를 찾아 보려고 노력하지만 그 의미를 찾을 수 없다. 그래서 필자는 "설명 가능한 인공지능은 없다"고 말한다.

인공지능 신경망 딥러닝의 구조. 입력층(Input layer), 내부층(Hidden Layer), 그리고 출력층(Output layer)으로 연결망이 이루어져있다. [출처: KAIST]
인공지능 딥러닝 알고리즘에서 전진학습 과정(Forward Propagation)과 가중치 변수(w)들, [출처: KAIST]


인공지능 작동원리, 아직은 설명 가능하지 않아 

미국 국방성 고급 연구기관인 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)는 방위 고등 연구 계획국의 약자이며, 미국 국방성의 연구, 개발 부문을 담당하고 있다. 인터넷의 원형을 개발한 것으로 잘 알려져 있다. 이 DARPA에서 인공지능을 이해하고 설명해 보려는 프로젝트를 진행하고 있다.

인공지능이 인간을 대신해서 전쟁을 수행하고 공격한다면 인간에게 매우 위협적이다. 핵 무기보다 무섭다. 잘못하면 인류의 종말이 가까이 올 수 있다. 그래서 국방 무기에 인공지능을 적용할 때 많은 우려를 갖는다. 이러한 배경으로 미국 국방부에서는 인공지능을 충분히 신뢰하기 위해서는 인공지능 내부와 결정과정을 이해하고 설명할 수 있어야 한다고 보는 것이다. 그런데 필자는 성공할 수 없는 프로젝트라고 본다.

인공지능은 수많은 데이터로 학습한 이후, 호랑이와 고양이 사진을 구별할 수 있다. 그런데 왜 그런지 인공지능 내부를 설명할 수 없다. 그리고 미래 인공지능은 쌍둥이도 구별하고, 같은 사람이 나이 들어도 알 수 있다. 가족도 찾아 낸다. 화장하더라도 같은 사람을 찾아 낼 수 있다.

이러한 구분은 '인간 아기'가 2~3세만 되어도 호랑이와 고양이 사진을 구별해내는 것과 유사하다. 방향이 돌려지고, 조명이 바뀌어도 찾아 낸다. 그런데 아기가 설명할 수는 없다. 설명할 수 없는 직관으로 찾아 낸다. 그래서 인공지능 내부는 직관이자 블랙박스이다.

인공지능 강화학습(Reinforcement Learning)을 통해서 얻어진 숫자 4x6 행렬(Q 값), [출처: KAIST]


인공지능, 신의 언어일까? 외계인의 언어일까?

인공지능에서 충분한 데이터로 학습하면 내부는 모르지만 입력을 하면 정답이 나오고 최적 값이, 그리고 판정이 나온다. 그래서 필자는 ‘인공지능이 신의 언어 혹은 외계인 언어’일수도 있다고 본다.

당분간 이해하거나 설명하려는 인간의 노력은 무의미하다. 어쩌다 반도체와 컴퓨터가 성능이 발전하고, 데이터가 많아 지면서 알게 된 비밀일 것 같다. 인공지능은 인간과 외계인과의 대화 물꼬를 틀지도 모른다.

4차 산업혁명의 동력인 반도체가 양자역학 원리에 의해서 동작한다. 양자 역학도 불확실성에 기반하고 확률을 구하는 물리이다. 기존 인간의 확정적 경험 세계로는 절대 설명할 수 없다. 그냥 받아 들여야 한다.

양자적 불연속 에너지 현상, 존재의 불확실성, 배타성 (Exclusion Principle) 등은 인간의 실 생활에서 찾아 볼 수 없다. 원자 세계에서만 나타나는 현상이다. 그래서 양자역학과 인공지능 모두 미지의 세계이고 상상의 세계이다. 4차 산업혁명 개념과 실제도 그래서 어렵다. 그 물결을 받아 들이고 파도를 타야 한다.

외계인의 이미지. [출처: 허핑턴포스트코리아 ]

 

joungho@kaist.ac.kr  


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수] 

 

[관련키워드]

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
[금/유가] 금값 5300불 돌파 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 28일(현지시간) 금값이 온스당 5300달러를 돌파하며 역사적인 신고가 행진을 이어갔고, 국제유가는 도널드 트럼프 미국 대통령의 "대규모 함대 이란 파견" 발언에 4개월 만에 최고치로 치솟았다. 이날 뉴욕상품거래소(COMEX)에서 2월 인도분 금 선물은 전장보다 4.3% 오른 온스당 5301.60달러에 마감했다. 금 현물은 장중 온스당 5325.56달러까지 급등했다. 금값은 최근 미 달러화 약세 추세를 반영하며 연일 고공행진 중이다. 이날 스콧 베선트 미 재무장관이 "엔화 부양을 위한 인위적 개입은 없다"고 선을 그으면서 달러화가 반등했음에도 불구하고 금 가격의 오름세는 꺾이지 않았다. 미 연방준비제도(Fed)가 시장의 예상대로 기준금리를 3.50~3.75%로 동결했지만 금값은 이를 소화하며 상승폭을 유지했다. 전문가들은 현재 금 시장이 외부 변수를 넘어선 강력한 관성에 의해 움직이고 있다고 분석했다. 재너 메탈스의 피터 그랜트 부사장 겸 선임 금속 전략가는 "달러 반등에도 불구하고 금 강세가 지속되고 있다"며 "현시점에서 귀금속 랠리는 일종의'독자적인 생명력'을 갖게 된 것 같다"고 진단했다. 그랜트 부사장은 "기술적으로 금이 과매수 구간에 있어 조정에 취약할 수 있다"면서도 "강력한 저가 매수세가 유입되는 환경인 만큼 다음 목표가는 5400달러가 될 것"이라고 전망했다. 골드바 [출처=블룸버그] 국제유가는 중동발 지정학적 리스크와 미국의 원유 재고 감소 소식으로 4개월 래 최고치 부근에서 마감했다. 뉴욕상업거래소(NYMEX)에서 3월 인도분 서부텍사스산원유(WTI)는 전장보다 82센트(1.31%) 오른 배럴당 63.21달러에 마감했다. 런던 ICE 선물거래소의 브렌트유 3월물은 83센트(1.23%) 상승한 68.40달러를 기록했다. 트럼프 대통령의 강경 발언은 이날 유가를 끌어올렸다. 트럼프 대통령은 이날 이란을 향해 핵 협상 테이블로 나올 것을 촉구하며 "그렇지 않으면 미국의 다음 공격은 더욱 강해질 것"이라고 경고했다. 이어 그는 "이미 대규모 함대가 이란으로 향하고 있다"고 밝혔다. 이에 이란 정부는 "그 어느 때보다 강력하게 대응할 것"이라며 맞받아쳐 긴장감을 고조시켰다. 미국 원유 재고의 깜짝 감소도 상승 재료였다. 미 에너지정보청(EIA)은 지난주 원유 재고가 230만 배럴 감소한 4억 2380만 배럴이라고 집계했다. 이는 당초 전문가들이 예상했던 '180만 배럴 증가'와 정반대의 결과로, 공급 부족 우려를 자극했다. 다만 러시아와 우크라이나의 평화 협상 소식은 유가상승 폭을 제한했다. 러시아 인테르팍스 통신은 크렘린궁을 인용해 러시아와 우크라이나, 미국 간의 3자 협상이 오는 2월 1일 아부다비에서 재개될 예정이라고 보도했다. 프라이스 퓨처스 그룹의 필 플린 수석 애널리스트는 "시장은 미국의 함대(Armada) 파견 우려로 장중 상승세를 보였으나 평화 협상 가능성이 제기되면서 상승분을 일부 반납했다"고 설명했다. mj72284@newspim.com 2026-01-29 06:35
사진
SK하이닉스, 삼성전자 영업익 넘었다 [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = SK하이닉스가 인공지능(AI) 메모리 수요 확산에 힘입어 연간 영업이익에서 처음으로 삼성전자를 넘어섰다. 고대역폭메모리(HBM)와 서버용 D램 판매가 동시에 늘며 영업이익은 47조원을 기록, 사상 최대 실적을 새로 썼다. 차세대 HBM4 양산을 앞세운 공급 경쟁력이 수익성 격차로 이어졌다는 평가다. SK하이닉스는 28일 지난해 매출 97조1467억원, 영업이익 47조2063억원을 기록했다고 밝혔다. 영업이익률은 49%다. 이는 이달 초 삼성전자가 발표한 연간 잠정 영업이익 43조5300억원을 웃도는 수준이다. 최태원 SK그룹 회장 [사진=뉴스핌DB] 반도체 업황 회복 국면에서 메모리 사업의 수익성 차이가 실적으로 드러났다는 분석이 나온다. 특히 AI 서버 확산에 맞춰 HBM 공급을 빠르게 늘린 점이 실적 개선의 핵심으로 꼽힌다. HBM 매출은 전년 대비 두 배 이상 성장했고, 서버용 일반 D램 수요 회복도 수익성 개선에 기여했다. 반도체업계에 따르면 SK하이닉스는 올해 엔비디아의 차세대 AI 플랫폼에 적용될 HBM4 물량 가운데 상당 부분을 확보한 것으로 전해진다. 기존 시장 예상보다 배정 규모가 확대되면서 6세대 HBM 시장에서도 주도권을 이어갈 것이란 관측이 힘을 얻고 있다. 시장에서는 장기간 축적해온 고객사 협력 경험과 대규모 양산 과정에서 검증된 수율이 물량 배정에 영향을 미쳤다고 본다. 기술 경쟁을 넘어 안정적 품질과 공급 능력이 HBM 시장의 핵심 경쟁 요소로 부상했다는 해석이다. SK하이닉스는 지난해 하반기 HBM4 양산 체제를 구축한 뒤 주요 고객사를 상대로 제품 검증을 진행해 왔다. 4분기 성과는 격차를 더욱 벌렸다. SK하이닉스의 4분기 매출은 32조8267억원, 영업이익은 19조1696억원으로 분기 기준 최고치를 기록했다. 영업이익률은 58%에 달했다. HBM과 서버 메모리가 동시에 증가한 결과다. D램 부문에서는 차세대 공정 전환도 속도를 냈다. 10나노급 6세대 DDR5 양산을 시작했고, 10나노급 5세대 기반 256GB DDR5 RDIMM 개발을 마쳤다. 서버용 고용량 모듈 경쟁력도 강화했다. 낸드 부문도 하반기부터 개선 흐름을 보였다. 321단 QLC 제품 개발을 완료했고, 기업용 SSD 수요 확대에 대응하며 연간 기준 최대 매출을 기록했다. AI 데이터센터 확산이 스토리지 수요 회복으로 이어졌다는 분석이다. SK하이닉스 이천 M14 전경 [사진=SK하이닉스] 회사는 AI 시장이 학습 중심에서 추론 중심으로 이동하면서 메모리 역할이 더욱 커질 것으로 내다봤다. HBM뿐 아니라 서버용 D램과 낸드 수요도 함께 확대될 것이라는 전망이다. SK하이닉스는 HBM3E와 HBM4를 동시에 안정 공급할 수 있는 역량을 강조했다. HBM4는 현재 고객 요청 물량을 생산 중이다. 고객 맞춤형 설계가 핵심인 '커스텀 HBM' 대응도 확대한다는 계획이다. 생산 기반 확충도 병행한다. 청주 M15X 생산력을 조기에 끌어올리고, 용인 1기 팹 건설로 중장기 공급 능력을 강화한다. 청주 P&T7과 미국 인디애나 패키징 공장 준비도 진행 중이다. 사상 최대 실적을 바탕으로 주주환원도 확대했다. 1조원 규모 추가 배당을 실시하고, 보유 자사주 1530만주를 전량 소각한다. 업계에서는 AI 메모리 주도권이 반도체 기업 간 실적 판도를 바꾸는 국면에 접어들었다는 평가가 나온다. syu@newspim.com 2026-01-28 17:08
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동