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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, 온양에 46조 투자 속도 [서울=뉴스핌] 조민교 기자 = 삼성전자가 12일 충남 아산 온양사업장에서 고대역폭메모리(HBM) 첨단 패키징 공장 착공에 들어갔다. 인공지능(AI) 거품론과 엔비디아의 경영 불확실성에도 중장기 생산능력 확대에 속도를 내겠다는 전략이다. 삼성전자는 글로벌 대형 고객사 10곳과 메모리 장기공급계약(LTA)을 체결하고 추가 10곳과 협상 중이다. 고객사들의 HBM 증량 요청도 이어지고 있다. HBM은 D램을 여러 층 쌓아 만드는 제품인 만큼 공급을 늘리려면 웨이퍼 생산뿐 아니라 칩을 쌓고 연결하는 후공정 능력도 확충해야 한다. 삼성전자는 2029년 5월 온양 신공장 가동을 통해 첨단 패키징 생산 기반을 강화할 계획이다. 삼성전자와 충남도에 따르면 이날 착공한 '온양 5공장'은 약 3만1000㎡ 규모의 클린룸을 갖춘 HBM 전용 생산시설이다. 1단계에 약 6조원, 중장기적으로 총 46조원을 투입한다. 완공 후 온양사업장 연면적은 27만㎡에서 42만㎡로 56% 늘어난다. 충남도와 아산시는 도시계획 심의를 한 달가량 앞당겨 착공을 지원했다. 이날 착공식에 참석한 이재용 삼성전자 회장은 "일반 반도체를 단순 조립·검사하는 공정이 중심이던 이곳이 앞으로는 AI 반도체의 심장인 최첨단 HBM 거점으로 변모할 것"이라고 밝혔다. 전영현 삼성전자 대표이사 부회장도 "온양과 천안에 있는 반도체 생산 기반을 강화해 충청권을 세계 최고의 최첨단 패키징 글로벌 메카로 육성하겠다"고 말했다. 이재용 삼성전자 회장. [사진=KTV 캡쳐] ◆ 거품론에도 '완판'…고객사 증량 요청 줄이어 글로벌 AI 산업을 둘러싼 불확실성은 커지고 있다. 막대한 AI 투자에 비해 수익 창출이 더디다는 거품론이 확산하는 가운데 엔비디아의 경영 리스크까지 불거졌다. 엔비디아 이사회는 지난 8일(현지시간) 젠슨 황 최고경영자(CEO)가 외국 정보활동의 표적이 됐다는 의혹에 대해 독립 조사에 착수했다. 월스트리트저널(WSJ)이 11일 황 CEO의 퇴진 가능성을 보도하자 엔비디아 주가는 시간외 거래에서 9% 넘게 하락했다. 반면 삼성전자의 HBM 수요는 여전히 공급을 웃돌고 있다. 김재준 삼성전자 메모리사업부 부사장은 지난달 29일 3분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 "2027년 HBM 공급 물량은 목표 수준의 가격으로 협상이 완료돼 이미 솔드아웃된 상태"라며 "주요 고객들의 추가 HBM 공급 증량 요청이 지속 접수되고 있다"고 밝혔다. 3분기 HBM4 매출은 전 분기의 3배 이상으로 늘어 전체 HBM 매출의 60%를 차지했다. 회사는 메모리 수요 강세가 2028년에도 이어질 것으로 내다봤다. 장기공급계약 확대도 견조한 수요를 보여준다. 업계에 따르면 삼성전자는 2027년 메모리 생산 물량의 80% 가까이를 LTA로 확보한 것으로 알려졌다. 일부 계약에는 선수금 20~25%와 의무구매 조건까지 붙는 등 공급자 우위 시장이 형성되고 있다. 계약 수요도 AI 기업을 넘어 모바일·자동차·네트워크 분야로 확대되는 추세다. 삼성전자는 2030년까지 전체 메모리 생산능력의 60~70%를 장기계약으로 확보한다는 목표다. 삼성전자 HBM4E. [사진=삼성전자] ◆ 웨이퍼만으론 부족…온양이 '증량' 받칠 거점 늘어나는 HBM 주문에 대응하려면 첨단 패키징 생산능력 확충이 필수적이다. 업계에서는 삼성전자의 HBM 공급량이 향후 3년간 연평균 52% 증가해 현재의 약 3.5배에 이를 것으로 전망한다. 그러나 D램 생산을 늘리더라도 이를 쌓고 연결하는 후공정이 뒷받침되지 않으면 완제품 공급에는 한계가 있다. 범용 반도체 조립·검사 기지였던 온양을 HBM 거점으로 전환하는 이유다. 차세대 HBM으로의 전환도 후공정 수요를 키우고 있다. 삼성전자는 2027년 상반기 7세대 HBM4E 양산을 추진할 계획이다. 제품 세대가 높아질수록 칩을 정밀하게 쌓고 연결하는 기술이 중요해지는 만큼 신규 패키징 시설의 역할도 커질 전망이다. 경쟁사인 SK하이닉스도 생산시설 확충에 속도를 내고 있다. SK하이닉스는 2029년까지 D램·HBM 수요를 사실상 확보했다고 밝혔으며, 충북 청주에 20조원 규모의 첨단 패키징 공장(P&T7)을 2027년 말까지 완공할 계획이다. HBM 시장 경쟁력은 확보한 주문을 얼마나 빠르게 실제 공급으로 연결하느냐에 달려 있다. 삼성전자 온양 5공장은 2029년 가동을 시작하면 기존 천안 중심의 첨단 패키징 생산 기반을 확대하는 역할을 맡는다. 고객사들의 증량 요청이 이어지는 가운데 신규 공장 구축과 생산 안정화를 얼마나 신속하게 마무리하느냐가 HBM 공급 경쟁력을 좌우할 전망이다. mkyo@newspim.com 2026-11-12 11:38
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'스파이 의혹' 앨리스 황, 베이징 체류 확인 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 엔비디아 젠슨 황 최고경영자(CEO)와의 혼외 관계로 논란의 중심에 선 중국 스파이 의혹 인물, 앨리스 황(중국명 황러)이 본국인 중국 베이징으로 건너가 머물고 있는 것으로 확인됐다. 11일(현지시간) 블룸버그통신은 사안에 정통한 복수의 소식통을 인용해 싱가포르 '메가스피드 인터내셔널'(이하 메가스피드)의 창업자이자 젠슨 황 CEO와의 사생활 스캔들 및 스파이 의혹을 빚은 앨리스 황이 현재 중국 보안 당국이 소재를 파악한 가운데 베이징에 거주하고 있다고 보도했다. 젠슨 황과 엘리스 황.[사진=로이터 뉴스핌] 그가 언제 어떤 경위로 베이징으로 이동했는지, 현재 어떤 활동을 하고 있는지는 즉각 확인되지 않았다. 중국 외교부는 앞서 그가 스파이라는 의혹을 부인했으며, 이번 보도와 관련해서도 즉각적인 입장을 내놓지 않았다. 앨리스 황은 사모펀드와 방송 업계에서 경력을 쌓은 뒤 2023년 메가스피드를 설립했다. 이 회사는 조 바이든 전 미국 대통령이 중국을 상대로 첨단 인공지능(AI) 칩 수출에 대한 광범위한 제재를 가한 지 불과 몇 달 만에 중국 대형 비디오 게임 기업 '세븐로드 홀딩스'에서 분사했다. 세븐로드는 먼저 자사의 싱가포르 자회사를 영국령 버진아일랜드 소재 법인인 '황러'에 매각했고, 이후 앨리스 황이 경영권을 인수했다. 이어 2023년 11월, 황러 법인은 메가스피드를 싱가포르의 한 페이퍼컴퍼니(유령회사)에 다시 매각했다. 매각이 이뤄진 지 불과 며칠 만에 메가스피드는 엔비디아의 공식 클라우드 파트너(NCP)로 지정됐는데, 이는 엔비디아로부터 첨단 칩을 우선적으로 공급받을 수 있는 핵심 지위다. 무역 기록상 메가스피드는 이후 46억 달러가 넘는 엔비디아 칩을 사들여 동남아 데이터센터를 통해 알리바바 등 중국 기업들에 대여해 왔다. 미국 당국의 조사와 엔비디아 이사회의 진상 규명이 진행 중인 가운데, 핵심 당사자인 앨리스 황이 베이징에 체류 중인 것으로 확인되면서 젠슨 황 CEO의 거취 논란과 미 행정부 내 제재 갈등은 더욱 증폭될 것으로 보인다. wonjc6@newspim.com   2026-11-12 14:24
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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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