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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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인텔, 분기 실적·3분기 전망 예상 상회 이 기사는 인공지능(AI) 번역을 바탕으로 전문 기자들의 검증과 분석을 거쳐 생성된 콘텐츠로 원문은 7월23일 로이터통신 기사입니다. [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 인텔이 23일(현지시간) 인공지능(AI) 붐에 따른 컴퓨팅 인프라 확충으로 서버용 중앙처리장치(CPU) 수요가 강할 것으로 보고, 시장 예상을 웃도는 분기 실적 전망을 내놨다. 주가는 실적 발표 후 시간 외 거래에서 급등 중이다.  인텔은 3분기 매출이 158억~168억 달러에 이를 것으로 예상했다. 이는 LSEG 집계 기준 애널리스트 평균 예상치인 151억 달러를 웃도는 수준이다. 조정 주당순이익(EPS)은 38센트로 전망해, 시장 예상치 27센트를 크게 상회했다. 인텔.[이미지=로이터 뉴스핌] 2026.07.24 mj72284@newspim.com 6월 27일 종료된 2분기 실적도 예상을 뛰어넘었다. 매출은 전년 대비 25.4% 늘어난 161억3000만 달러, 조정 EPS는 42센트를 기록했다. 시장은 144억2000만 달러의 매출액과, 21센트의 EPS를 예상했었다. 조정 매출총이익률은 41.8%로 예상치(38.8%)를 웃돌았다. 인텔은 자율 에이전트가 사용자를 대신해 컴퓨터 코딩 같은 작업을 수행하는 이른바 '에이전틱 AI' 붐의 수혜를 보고 있다. AI 에이전트로의 전환은 데이터센터 CPU 수요를 되살렸다. 인텔 경영진은 올해 초 이런 수요 급증이 예상 밖이었으며, 수요가 회사의 CPU 생산 능력을 앞질렀다고 밝힌 바 있다. 인텔의 주가는 이날 오후 4시 5분 시간 외 거래에서 8.68% 급등한 108.93달러를 가리켰다. 주가는 반도체주 전반의 매도세 속에 지난 6월 22일 사상 최고 종가 대비 25% 넘게 떨어진 상태다. 다만 올해 들어서는 여전히 170% 넘게 오른 수준을 유지하고 있다. 데이비드 진스너 최고재무책임자(CFO)는 로이터와 인터뷰에서 수요 호조에 힘입어 올해 설비투자 전망치를 기존 180억 달러에서 200억 달러로 상향했다고 밝혔다. 그는 내년에도 설비투자가 의미 있게 늘어날 것으로 예상한다며 "이는 사업 성장 기회에 대한 자신감을 보여주는 신호"라고 강조했다. 진스너 CFO는 인텔이 데이터센터 CPU와 XPU로 불리는 특수 반도체에 대해 고객사들과 다양한 장기 계약을 체결했다고 밝혔다. 계약 기간은 3~5년이며, 일부는 물량과 가격을 모두 약정하고 일부는 물량만 약정하는 형태다. 다만 그는 지출에 신중을 기하겠다고 덧붙였다.  진스너 CFO는 또 인텔이 약 300억 달러의 현금과 100억 달러 규모의 신용 한도를 보유하고 있다면서도, 현재 승인되지는 않았지만 주식 발행 가능성도 배제하지 않는다고 밝혔다. 그는 "그럴 가능성을 놓치지는 않겠다"며 "다만 현시점에 구체적 계획은 없다"고 말했다. 인텔은 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)가 AI 붐의 첫 국면을 장악하는 동안 뒤처졌으나, 립부 탄 최고경영자(CEO)가 경영 정상화를 이끌고 있다. 인텔 재기 전략의 핵심은 위탁생산(파운드리) 사업이다. 이 부문은 일론 머스크의 테슬라를 차세대 14A 공정 고객사로 확보해 '테라팹' AI 반도체 프로젝트를 맡게 되면서 대형 고객 유치 노력에 대한 신뢰를 높였다. 지난 4월에는 도널드 트럼프 미국 대통령이 애플이 인텔과 프로세서를 생산하기로 합의했다고 발표하면서 또 다른 대형 수주에 대한 기대도 커졌다. 다만 양사 모두 이 계약을 확인하지는 않았다. 한편 AI 가속기 시장을 지배하는 엔비디아도 '베라' 프로세서로 CPU 시장에 이례적으로 진출하고 있으며, 아마존과 알파벳 같은 빅테크 기업들도 Arm 기반 자체 CPU 개발을 이어가고 있다. mj72284@newspim.com 2026-07-24 05:11
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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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