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

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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] 

 

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李·민주 지지율 고공행진, 野 19% [서울=뉴스핌] 이재창 정치전문기자 = 이재명 대통령의 국정 지지율이 소폭 하락했으나, 60% 중반대의 고공행진을 이어갔다. 정당 지지율은 더불어민주당이 46%로 국민의힘에 두 배 이상 앞섰다. 국민의힘의 지지율은 20%에도 미치지 못했다. 특히 국민의힘의 전통적인 강세 지역인 대구·경북(TK)과 부산·울산·경남(PK)에서도 민주당이 약진하는 모양새다. 민주당은 TK에서 국민의힘과 동률을 기록했고, PK에서는 오차 범위 밖에서 앞섰다. 국민의힘은 6·3 지방선거에서 TK와 PK의 수성도 자신할 수 없는 상황이다. 이재명 대통령이 24일 청와대 본관에서 11회 국무회의를 주재하며 발언하고 있다. [사진=청와대] ◆주가 상승·부동산 정책 긍정…고환율·민생 어려움 부정 요인  한국갤럽이 지난 24~26일 전국 만 18세 이상 1000명에게 이 대통령의 직무 수행에 관한 의견을 물은 결과 '잘하고 있다'는 긍정 평가가 일주일 전 조사에 비해 2%포인트(p) 하락한 65%로 나타났다. '잘못하고 있다'는 응답은 24%로 1%p 줄었다. 10%는 의견을 유보했다. 긍정 평가 요인으로는 '경제·민생'(17%)과 '외교'·'부동산 정책'(이상 8%)이 꼽혔다. 부정 평가 요소로는 '경제·민생·고환율'(17%)과 '외교'· '부동산 정책'· '도덕성 문제·자격 미달'(이상 7%)을 지적했다. 경제·민생과 부동산 정책은 긍정과 부정 평가의 주요 요인으로 동시에 꼽혔다. 평가가 지지층과 반대층으로 갈린 것이다. 주가 상승과 이 대통령의 다주택자와의 전쟁이 긍정 요인이었던 반면 고환율과 민생의 어려움은 부정적인 요인으로 작용한 것으로 보인다. 엠브레인퍼블릭·케이스탯리서치·코리아리서치·한국리서치가 지난 23∼25일 만 18세 이상 1002명을 대상으로 진행해 이날 공개한 전국지표조사(NBS)도 비슷한 흐름이었다. NBS에선 지지율이 최고치를 기록했다. 이 대통령 지지율은 직전 조사보다 2%p 오른 69%였다. 부정 평가 응답은 22%로, 지난 조사보다 2%p 하락했다. 전 지역에서 긍정 평가가 부정 평가보다 높았으며, 대구·경북(49%)을 제외한 모든 지역에서 긍정 평가가 50%를 넘겼고, 20대 이하(46%)를 제외한 전 연령에서도 마찬가지였다. ◆PK 민주당 35% vs 국힘 26%…서울 3배 차이    갤럽의 정당 지지율은 민주당이 46%로 국민의힘(19%)을 압도했다. 민주당은 전주와 동일했고 국민의힘은 1%p 떨어졌다. 이어 개혁신당(3%), 조국혁신당(2%)과 진보당(1%) 순이었다. 지지하는 정당이 없는 무당층이 국민의힘보다 높은 27%였다. 특히 TK에서 민주당과 국민의힘이 27%로 동률을 기록했다. 반면 PK에서는 민주당(35%)이 국민의힘(26%)을 오차 범위 밖에서 앞섰다. 진보층의 77%가 민주당을 지지한 반면 보수층의 국민의힘 지지는 50%에 머물렀다. 보수층 절반만 지지한다는 의미다. 중도층에서는 민주당 44%, 국민의힘 13%, 무당층 31%였다. 나머지 지역은 민주당이 크게 앞섰다. 서울은 민주당과 국민의힘이 각각 45%, 15%로 세 배 차였고, 인천·경기(49%, 17%), 대전·세종·충청(49%, 22%), 광주·전라(69%, 5%) 등이었다. 갤럽 조사는 무작위로 추출된 무선전화 가상번호를 이용한 전화 조사원 인터뷰(CATI) 방식으로 진행됐으며(응답률 12.6%) 표본 오차는 95% 신뢰 수준에 ±3.1%p였다. 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다.  장동혁 국민의힘 대표. [사진=뉴스핌 DB] ◆NBS 조사선 李지지율 70% 육박…중도층 격차 커   NBS도 비슷한 흐름이었다. 민주당 46%, 국민의힘 18%였다. 지난 2주 전 조사와 비교해 민주당은 3%p, 국민의힘은 1%p 상승했다. 조국혁신당과 개혁신당은 각각 2%, 진보당은 1%를 차지했다. 특히 중도층에서는 민주당이 41%로 국민의힘(11%)과의 격차가 더 컸다. 민주당은 전 연령에서 국민의힘에 앞섰고, TK를 제외한 전 지역에서 국민의힘에 우위를 보였다. TK는 민주당 25%, 국민의힘 26%, 개혁신당 4%, 진보당 2%, 조국혁신당 1% 순이었고, '그 외 다른 정당'은 3%, '지지하는 정당 없음'은 38%였다. TK 지지율은 민주당과 국민의힘이 팽팽했다. 특히 이 지역의 무당층이 38%에 달한 것은 국민의힘에 실망한 합리적 보수층과 중도층이 대거 중간 지대로 이동한 영향으로 보인다. 국민의힘의 윤어게인 노선 갈등과 공천 내홍이 결정적인 요인으로 꼽힌다. NBS는 휴대전화 가상번호를 이용한 전화 면접으로 이뤄졌다. 표본 오차는 95% 신뢰 수준에서 ±3.1%p다. 응답률은 21.3%였다. ◆이대로라면 민주당 지방선거 압승…국힘 출구 못 찾아  두 조사에서 이 대통령과 민주당이 국민의힘을 압도하고 있다. 이 대통령은 60% 중반대의 지지율을 이어갔고, 민주당의 지지율(46%)도 고공행진을 하고 있다. 국민의힘의 지지율은 20%에 미치지 못했다. 윤어게인 노선 갈등과 공천 내홍이 결정타였다. 이대로라면 민주당의 지방선거 압승이 예상된다. 국민의힘은 전통적인 강세 지역인 TK와 PK 수성도 장담할 수 없는 상황이다. 민주당 대구시장 후보로 유력한 김부겸 전 총리가 국민의힘의 모든 경선 후보에 앞선다는 조사 결과도 있었다. 총체적 위기 상황을 맞은 국민의힘은 여전히 출구조차 찾지 못하고 있다.  leejc@newspim.com 2026-03-27 11:40
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타이거 우즈 탄 차량 전복·체포 [서울=뉴스핌] 이웅희 기자·한지용 인턴기자 = '골프 황제' 타이거 우즈(50)가 또 '음주 또는 약물 운전'(DUI·Driving Under the Influence) 혐의에 연루돼 체포됐다.  미국 ABC 방송과 AP통신 등에 따르면 우즈는 28일(한국시간) 미국 플로리다주 마틴 카운티 주피터 아일랜드 인근 도로에서 차량을 운전하던 중 사고를 일으킨 뒤 경찰에 체포돼 구금됐다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 타이거 우즈. [사진=로이터] 2026.03.19 psoq1337@newspim.com 사고는 이날 오후 2시를 넘긴 시점에 발생했다. 우즈가 몰던 차량은 왕복 2차선 도로에서 다른 차량과 충돌한 뒤 전복된 것으로 전해졌다. 우즈는 큰 부상을 입지 않은 것으로 확인됐다. 다만 현장에 출동한 경찰은 우즈의 상태를 확인하는 과정에서 음주 또는 약물 영향 아래 운전을 했다고 의심했고, 곧바로 체포했다. 현재까지 우즈가 술에 취한 상태였는지, 약물 복용에 따른 것인지는 명확히 밝혀지지 않았다. 우즈의 교통사고는 이번이 처음이 아니다. 그는 2021년 2월 미국 캘리포니아주 로스앤젤레스 인근에서 차량 전복 사고를 당해 다리 등에 중상을 입고 장기간 재활 치료를 받은 바 있다. 당시 경찰은 과속과 운전 부주의를 사고 원인으로 지목했으며, 음주나 약물 정황은 없다고 결론 내렸다. 타이거 우즈. [사진=로이터] 또한 우즈는 2017년에도 DUI 혐의로 체포된 전력이 있다. 당시 그는 도로변에 정차된 차량 운전석에서 잠든 채 발견됐으며, 진통제 복용 상태였다고 진술했다. 이후 법정에서 혐의를 인정하고 벌금과 보호관찰, 사회봉사 등의 처분을 받았다. 우즈는 지난해 9월 일곱 번째 허리 수술을 받은 후 선수 생활 연장을 준비해 왔다. 우즈는 다음달 9~12일 열리는 마스터스 출전 여부를 아직 고민 중인 것으로 알려졌다. 또 다음해 열리는 아일랜드 라이더 컵의 미국 단장직 승낙 여부도 이달말까지 결정해야 하는 상황이다. football1229@newspim.com 2026-03-28 08:59
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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.
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