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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능에도 오만과 편견 있다

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샤논의 법칙과 5G 필터

디지털 무선 통신과 관련한 대표적인 법칙으로 1948년 발표된 샤논의 법칙(Shannon`s Theorem)이 있다. 이 법칙에 나오는 무선 통신 채널에서 채널 용량(Channel Capacity)은 디지털 정보가 에러를 발생시키지 않고 보내질 수 있는 최대의 속도를 말한다.

 김정호 카이스트 교수

이러한 채널 용량은 또한 전송에 쓰이는 매체가 수용할 수 있는 정보의 전송 능력이라고도 할 수 있다. 이 샤논의 법칙에 의하면 채널을 통해 보내지는 데이터의 양(C, Capacity)은 그 채널의 대역폭(B, Bandwidth)에 비례한다.

이 샤논의 법칙은 다음과 같은 수식으로도 표현된다.


C = W log₂(1 + S/N)

C: 주어진 채널을 통해 신뢰성 있게 전달할 수 있는 최대 용량 (데이터 전송 용량)

W : 가용 대역폭 (주파수)

S : 수신 신호 전력, N : 잡음 전력

다른 말로 하면, 수신기의 주어진 수신신호 전력과 잡음 환경에서, 디지털 무선통신에서 최대한 데이터 전송 용량을 높이려면 전자파 고주파 대역폭으로 높여 전자파를 이용해야 한다는 뜻으로 해석된다. 즉 4차 산업혁명에서 무선으로 빅데이터를 주고 받아야 하는데 그러려면 점점 더 높은 주파수 대역을(수식에서 W) 을 사용해야 한다. 그래서 5G 통신에서는 4-6GHz 대역 혹은28 GHz 대역에서 고주파 전자파를 사용해야 한다. 아마도 미래의 6G 통신에서는 70-100GHz 대역을 사용해야 할 것으로 판단한다.

샤논의 법칙을 수식으로 표현한 강의 슬라이드. [출처: KAIST]


그런데 이러한 무선 통신에서 더욱 더 채널 통신 용량을 높이려면 채널에서 주어진 통신 주파수 대역을 더욱 세분화 해서 쪼개야 한다. 그래야 동시에 수십 명 혹은 수백 명이 같은 공간에 동시에 무선통신을 할 수 있기 때문이다. 그런데 문제는 통신 채널이 인접해 있으면 서로 전자파 간섭을 일으킨다. 그래서 각 채널이 구분이 잘 되어야 한다. 그러려면 인접한 다른 채널 주파수의 전자파를 차단(Filtering)해서 구별(Isolation)하는 기술이 필요하다. 이 고주파 부품을 필터(Filter) 라고 한다.

그래서 무선 송수신기 여러 부분에 필터가 존재한다. 필터의 크기도 충분히 작고, 가격도 작고, 인접 주파수 전자파를 충분히 차단 시키는 능력이 꼭 필요하다. 5G, 6G 통신에서는 더욱 필터의 성능이 중요하게 되었다.

그런데 이렇게 필터를 쓴다는 의미는 기술적으로 가치는 있지만 철학적, 도덕적으로 본다면 남의 이야기를 듣지 않는 태도를 의미한다. 듣고 싶은 이야기만 듣는다는 것이다. 다른 말로 필터를 잘 설계하면 ‘소 귀에 경 읽기’ 시스템이 된다. 무선 디지털 통신 시대에 데이터의 소통은 강화되지만 이웃과의 소통은 차단하는 뜻 밖의 결과를 낳는다. 필터는 ‘편견’을 낳을 수 있다.

 

인공지능 알고리즘에도 '편견' 있다

4차 산업혁명의 핵심인 인공지능에도 ‘필터’ 가 사용된다. 영상 이미지 판독에 주로 사용되는 인공지능인 CNN(Convolution Neural Network)에 필터라는 행렬 곱셈 과정이 진행된다. 인공지능에 사진이 입력되면 1차로 행렬 곱(Convolution)이 진행되면 특징(Feature)을 다음 신경망 층에서 구분하기 시작한다.

예를 들어 신경망 층에서 자동차 사진을 본다면, 처음에는 윤곽을 찾아 내고, 그 다음 층에서는 바퀴, 창문, 범퍼 등의 특징을 찾아 나간다. 한층 씩 전파(Propagation)하면서 추상화(Abstraction) 과정을 거치고 최종적으로는 차 회사 브랜드, 몇 년도 형식, 모델 넘버도 판독해 간다.

여기서 이러한 행렬 곱을 할 때 어떤 필터를 선정할 것인가에서 아직 인간의 선택 요소가 된다. 인간의 개입도 없이 완전한 자동화가 이루어 지기 위해서는 지금보다 더 많은 변수와 계산 작업이 필요하다. 필터의 선택과 같은 인간의 개입 없이 완전 인공지능을 이루려면 지금 보다 컴퓨터의 데이터 처리 속도가 100 배 증가하면서 동시에 전력소모가 100 분의 1 이하로 줄여져야 한다. 그러려면 컴퓨터에 사용되는 프로세서와 메모리의 성능 또한 100 배 향상되고, 100 배 전력 소모가 줄여야 한다.

인공지능에서 필터뿐만 아니라 다양하게 인간의 판단이 개입되고 있다. CNN에서 변수를 줄이고 컴퓨터 부담을 줄이기 위해서 추가로 추출(Pooling) 기법을 쓰기도 한다. 일정 행렬 내에서 최대값만을 취하거나, 또는 평균값 혹은 대표 값을 선택한다.

그러면 행렬 계산 양을 줄인다. 또한 활성화 함수(Activation)도 선택해야 한다. 여기에 더해서 거시적 변수(Hyper Parameter)인 층의 개수, 노드의 개수, 학습 속도, 학습 횟수도 정해야 한다. 이 모든 작업이 완전 인공지능 스스로 판단하기에는 아직 컴퓨터와 메모리 성능이 따라가지 못한다. 따라서 일정 부분 인간의 선택을 빈영해야 한다. 그러면 이러한 선택 과정에서 인간의 의지가 반영된다. 이렇게 되면 결국 인공지능에도 인간에 의한 ‘편견’이 발생한다.

 

CNN을 이용한 인공지능에서 영상 판독을 위해 효율적으로 하기 위해 쓰이고 있는 필터를 사용하는 합성곱(Convolution) 과정. [출처=Medium]

 

영상 판독을 위해 효율적으로 쓰이고 있는 인공지능 알고리즘인 CNN 의 층 구조. [출처=Towards Data Science]


인공지능의 오만과 편견 막아야 

이처럼 5G 통신과 인공지능에 필터가 사용된다. 그러면 효율은 높아지지만 편향된 시각과 판단이 필연적으로 생긴다. 여기에 더해서 인공 지능에는 학습을 위한 ‘빅데이터의 선택’에 의한 편견 문제가 남아 있다. 그 결과 학습을 위한 데이터의 선택에 따라 학습된 인공지능은 편향성을 갖게 되고 이에 따라 이념적, 종교적, 사회적 편견을 갖게 된다. 또는 인공지능은 외모, 국적, 언어, 문화에 따라서 편견을 가질 수 있다. 편견이 쌓이고 자기 확신 단계에 들면 오만이 생긴다. 이후 국가, 사회간 갈등과 전쟁의 씨앗이 될 수 있다.

영국 영화 ‘오만과 편견(Pride and Prejudice)’이 있다. 키라 나이틀리(Kiera Knightley) 가 주연한 멜로 로맨서 영화다. 1813년 출간한 영국의 소설가 제인 오스틴의 장편소설을 영화화했다. 작가는 로맨스를 이끌어나가는 한편 인물들의 위선과 허위의식을 풍자하기도 했다.

기본적인 스토리는 상류계급의 재수 없는 신사와 평범한 집안의 명랑하고 똑똑한 숙녀가, 서로 편견을 거두고 난관을 이겨내며 결혼에 골인한다는 이야기다. 영화 ‘오만과 편견’ 처럼, 4차 산업혁명에서 필연적으로 발생하는 편견의 문제가 ‘해피 엔딩’으로 맞이하기 바란다.

영화 <오만과 편견>의 주연 배우 키이라 나이틀리(오른쪽)와 매튜 맥퍼딘. [출처= Empireonline]

 

joungho@kaist.ac.kr  


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 

 

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삼성전자·SK하이닉스 2분기 실적 주목 [서울=뉴스핌] 이정아 기자 = 이번 주(27~31일) 국내 증시는 삼성전자와 SK하이닉스의 2분기 실적 발표를 최대 변수로 맞는다. 양사의 실적과 하반기 전망은 국내 반도체 업황은 물론 인공지능(AI) 투자 기대감의 지속 여부를 가늠할 핵심 지표가 될 전망이다. 같은 기간 마이크로소프트와 메타, 애플, 아마존 등 미국 빅테크 기업들도 잇따라 성적표를 공개하는 가운데 미국 연방공개시장위원회(FOMC) 결과까지 예정돼 있어 글로벌 증시의 분수령이 될 것으로 보인다. 27일 금융투자업계에 따르면, 지난주(7월 20~24일) 국내 증시는 코스피가 4.1% 상승했지만, 코스닥은 0.2% 하락하며 차별화된 흐름을 나타냈다. 이달 들어 이어진 지수 급락은 반도체 업황 악화보다 높아진 시장 기대치와 주도주 디레버리징, 단일종목 레버리지 ETF의 리밸런싱 매물이 겹친 영향이 컸다는 분석이다. 이후 외국인 저가 매수세가 유입되고 알파벳 실적이 호조를 보이면서 투자심리가 회복돼 지수는 반등에 성공했다. 시장에서는 이번 주 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯한 국내외 주요 기업들의 실적과 FOMC 결과를 확인한 뒤 투자심리가 결정될 것으로 보고 있다. 국내에서는 반도체 대장주의 성적표가 공개된다. SK하이닉스는 29일, 삼성전자는 30일 2분기 실적을 발표한다. 삼성전자와 SK하이닉스 실적 자체보다 고대역폭메모리(HBM) 수요와 AI 서버 투자 확대가 실적에 얼마나 반영됐는지, 하반기 메모리 업황과 실적 가이던스가 어떻게 제시될지에 이목이 집중되고 있다. 이재원 유안타증권 연구원은 "가장 모멘텀이 강한 반도체 업종의 낙폭이 컸던 만큼 단기적으로는 반도체가 주도주 역할을 하고 이후 다른 업종으로 순환매가 이어질 가능성이 있다"고며 "국내 기업들의 실적 모멘텀은 여전히 견조하다"고 진단했다. 미국 빅테크 실적도 AI 랠리의 지속 여부를 판가름할 핵심 변수다. 29일에는 마이크로소프트와 메타가, 30일에는 애플과 아마존이 2분기 실적을 발표한다. 시장은 클라우드 사업 성장세와 AI 인프라 투자, 자본지출(CAPEX) 확대 기조가 유지될지를 집중적으로 확인할 전망이다. 빅테크의 투자 확대가 이어질 경우 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯한 국내 AI·반도체주에도 긍정적인 영향을 미칠 가능성이 크다. 30일(한국시간)에는 미국 연방준비제도(Fed)가 FOMC 결과를 발표한다. 시장에서는 기준금리 동결 가능성을 높게 보고 있지만 제롬 파월 의장의 기자회견과 향후 통화정책 방향에 대한 발언에 따라 증시 변동성이 확대될 수 있다는 전망이 나온다. 이상준 NH투자증권 연구원은 "7월 연방공개시장위원회(FOMC)에서는 기준금리 동결이 유력한 만큼 시장의 관심은 향후 통화정책 방향보다 파월 의장의 발언에 쏠릴 것"이라며 "다만 최근 미국 고용과 물가 지표가 둔화된 가운데 연준도 선제적인 정책 신호를 자제하는 기조를 유지하고 있어 FOMC 자체가 시장에 미치는 영향은 제한적일 가능성이 크다"고 분석했다. 주요 경제지표도 대거 발표된다. 국내에서는 29일 6월 소매판매지수, 31일 6월 광공업생산이 공개돼 내수와 제조업 경기 흐름을 확인할 수 있다. 미국에서는 28일 컨퍼런스보드 소비자신뢰지수, 30일 2분기 국내총생산(GDP) 속보치와 근원 개인소비지출(PCE) 물가지수, 31일 6월 PCE 물가지수와 시카고 구매관리자지수(PMI)가 발표된다. PCE는 Fed가 통화정책 결정 과정에서 가장 중요하게 보는 물가지표인 만큼 향후 금리 경로를 가늠할 핵심 변수로 꼽힌다. 이밖에 유럽에서는 30일 2분기 GDP와 6월 실업률, 31일 7월 소비자물가지수(CPI)가 발표된다. 일본은행(BOJ)도 31일 금융정책결정회의를 열고 기준금리를 결정한다. 미국 통화정책과 AI 투자 흐름이 예상 범위에서 크게 벗어나지 않는다면 반도체를 중심으로 한 상승세가 이어질 수 있다는 전망이 나온다. [서울=뉴스핌] 류기찬 기자 = 24일 오전 서울 중구 하나은행 딜링룸 전광판에 코스피 지수가 표시되고 있다. 코스피 지수는 전장 대비 96.11포인트(1.35%) 내린 7000.78에, 코스닥 지수는 12.78포인트(1.62%) 내린 777.50에 장을 시작했다. 서울외환시장에서 달러/원 환율은 9시 기준 1475.20원에 거래중이다. 2026.07.24 ryuchan0925@newspim.com plum@newspim.com 2026-07-27 06:00
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엔비디아, 네이버 3대주주 된다 [서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 네이버가 엔비디아를 대상으로 약 1조4809억원 규모의 제3자배정 유상증자를 단행하며 글로벌 AI(인공지능) 인프라 협력을 본격화한다. 네이버는 27일 공시를 통해 엔비디아를 대상으로 1조4808억9999만9999원 규모의 제3자배정 유상증자를 결정했다고 밝혔다. 신주 발행가는 주당 20만4500원이며 발행 대상은 엔비디아다. 네이버는 27일 공시를 통해 엔비디아를 대상으로 1조4808억9999만9999원 규모의 제3자배정 유상증자를 결정했다고 밝혔다. 신주 발행가는 주당 20만4500원이며 발행 대상은 엔비디아다. [사진= 네이버] 네이버는 지난 6월 공시했던 '장래사업·경영계획(공정공시)'도 정정했다. 정정 공시에는 엔비디아의 지분 투자 내용을 새롭게 반영하고 양사의 협력 구조와 투자 계획을 구체화한 내용이 담겼다. 정정 공시에 따르면 엔비디아는 네이버 보통주를 대상으로 약 10억달러 규모의 제3자배정 유상증자에 참여할 예정이다. 네이버는 데이터센터 부지 확보와 구축·운영을 담당하고 엔비디아는 GPU 공급을 맡는 구조다. 기존 공시에 포함됐던 '글로벌 고객 발굴 및 매출·사업 리스크 공동 부담' 내용은 삭제됐다. 양사는 글로벌 AI 팩토리 구축 사업도 추진한다. 네이버는 2027년 상반기 55MW, 2027년 말 누적 100MW, 2028년 누적 200MW 규모의 AI 인프라를 구축한 뒤 최종적으로 기가와트(GW)급 AI 인프라를 확보한다는 계획이다. 첫 거점은 하이퍼스케일 데이터센터 '각 세종'으로, 향후 유럽과 중동 등 글로벌 지역으로 사업을 확대할 방침이다. AI 팩토리 구축에 필요한 90억달러 규모의 컴퓨팅 인프라는 글로벌 대체자산운용사 브룩필드자산운용(Brookfield Asset Management)이 프로젝트파이낸싱(PF) 방식으로 조성하는 방안이 추진된다. 네이버는 브룩필드를 12주간 독점 우선협상대상자로 선정해 협의를 진행할 예정이며, 직접 투자 규모는 아직 확정되지 않았다. 네이버는 이번 협력을 통해 글로벌 AI 인프라 수요 증가에 대응하는 신규 수익원을 확보하고 엔비디아와의 협력을 기반으로 최신 AI 컴퓨팅 인프라 확보와 추가 사업 협력 기회를 모색할 계획이다. 네이버는 데이터센터 부지 확보와 전력 인프라, 인허가, 세부 계약 조건 등에 따라 사업 일정과 투자 규모는 변경될 수 있으며 향후 중요 계약이 확정되는 경우 관련 규정에 따라 별도 공시할 예정이라고 설명했다. origin@newspim.com 2026-07-27 08:12
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S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

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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.
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.
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