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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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동탄·기흥·구리 규제지역 묶인다 [서울=뉴스핌] 정영희 기자 = 반도체 특수와 교통 호재, 서울 인접 수요가 맞물리며 집값이 오른 경기 주요 지역이 규제지역으로 신규 지정된다. 정부는 투기적 매수를 차단하고 실수요자를 보호하기 위해 화성시 동탄구와 용인시 기흥구, 구리시를 투기과열지구 및 조정대상지역으로 지정하기로 했다. [AI 그래픽 생성=정영희 기자] 30일 국토교통부는 주거정책심의위원회 심의·의결을 거쳐 경기도 화성시 동탄구, 용인시 기흥구, 구리시 등 3곳을 투기과열지구 및 조정대상지역으로 신규 지정한다고 밝혔다. 이번 지정은 최근 이들 지역의 주택가격 상승세가 이어진 데 따른 조치다. 지정 효력은 7월 1일부터 발생한다. 화성시 동탄구와 용인시 기흥구는 최근 반도체 업계 특수에 따른 집값 상승 기대감과 GTX-A 개통 등 교통 인프라 개선 영향이 반영된 지역으로 꼽힌다. 구리시는 서울과 인접한 역세권 수요가 이어지며 가격 상승세가 지속되고 있는 상황이다. 월간 주택 매매가격 변동률을 보면 화성시 동탄구는 올해 2월 0.78%에서 상승 폭이 매월 확대되며 5월에는 1.5%대를 넘어섰다. 지난 4월과 5월 용인시 기흥구는 0.85%와 0.95% 상승했다. 구리시는 올 2월 1.77%의 상승률을 기록하더니 지난달까지 1.15%로 집계됐다. 국토부는 이들 지역의 가격 흐름과 주택시장 상황을 고려해 규제지역 신규 지정을 결정했다. 투기과열지구와 조정대상지역 지정에 따라 해당 지역에서는 주택시장 과열을 억제하기 위한 관련 규제가 적용된다. 규제지역으로 지정되면 주택구입 목적 주택담보대출 LTV가 무주택자 기준 40%로 제한되고, 유주택자는 주담대를 받을 수 없다. 대출 한도는 최대 6억원으로 묶이며 6개월 이내 전입 의무도 부과된다. 청약에서는 1순위 요건과 재당첨 제한, 전매제한이 강화되고, 조정대상지역 지정에 따라 다주택자 취득세·양도세 중과와 1세대1주택 비과세 거주요건도 적용된다. 투기과열지구 내 정비사업장에서는 조합원 지위 양도 제한과 정비사업 분양 재당첨 제한도 적용된다. 경기도도 후속 조치에 나선다. 경기도는 시·도 도시계획위원회를 거쳐 화성시 동탄구, 용인시 기흥구, 구리시를 토지거래허가구역으로 지정할 계획이다. 토지거래허가구역 지정 기간은 다음달 5일부터 2027년 12월 31일까지다. 토지거래허가구역은 '부동산 거래신고 등에 관한 법률'에 따라 지정 공고일인 6월 30일에서 5일 뒤부터 효력이 발생한다. 국토부 관계자는 "규제지역 신규 지정과 함께 부동산 시장을 교란하는 불법행위에 엄정 대응하겠다"며 "주택가격 상승 지역에 대한 모니터링도 강화할 계획"이라고 말했다. 주택시장이 조속히 안정될 수 있도록 9·7 주택공급 확대방안, 1·29 수도권 도심 6만가구 공급계획, 5월 말 발표한 매입임대 물량 확대와 비아파트 공급 확대 계획 등을 추진한다. 매입임대의 경우 내년까지 규제지역에 6만6000가구 이상을 공급한다는 계획이다. '범정부 주택공급 현장 애로해소 지원센터'를 가동해 주택건설 애로 해소를 지원하고, 현장의 목소리를 반영해 공급 방안을 보완·발전시켜 나갈 예정이다. [AI 그래픽 생성=정영희 기자] Q. 어느 지역이 규제지역으로 새로 지정되나요? A. 경기도 화성시 동탄구, 용인시 기흥구, 구리시 등 3곳이 투기과열지구 및 조정대상지역으로 신규 지정됩니다. Q. 규제지역 지정 효력은 언제부터 발생하나요? A. 투기과열지구와 조정대상지역 지정 효력은 7월1일부터 발생합니다. Q. 정부가 이들 지역을 규제지역으로 지정한 이유는 무엇인가요? A. 반도체 업계 특수에 따른 집값 상승 기대감, GTX-A 개통 등 교통 인프라 개선, 서울 인접 역세권 수요가 맞물리며 주택가격 상승세가 이어졌기 때문입니다. Q. 토지거래허가구역 지정도 함께 추진되나요? A. 경기도는 화성시 동탄구, 용인시 기흥구, 구리시를 토지거래허가구역으로 지정할 계획입니다. 지정 기간은 다음달 5일부터 2027년 12월31일까지입니다. Q. 정부는 규제지역 지정 외에 어떤 대응을 하겠다고 밝혔나요? A. 국토부는 불법행위에 엄정 대응하고 주택가격 상승 지역에 대한 모니터링을 강화하겠다고 밝혔습니다. 또 기존 주택공급 확대방안과 매입임대·비아파트 공급 확대 계획을 추진하고, 주택공급 현장 애로해소 지원센터를 가동할 예정입니다. chulsoofriend@newspim.com 2026-06-30 08:17
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李대통령 지지율 46.5% [리얼미터] [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령의 국정수행 지지율이 6주 연속 하락해 46.5%를 기록했다는 여론조사 결과가 29일 나왔다. 리얼미터가 이날 공개한 6월 4주차 주간집계(에너지경제신문 의뢰, 22∼26일 조사)을 살펴보면 이 대통령의 국정수행에 대한 긍정평가는 46.5%로 지난주보다 0.2%포인트(p) 하락했다. 6월 4주차 주간집계 이재명 대통령 국정수행 평가 [그래프=리얼미터] 부정평가는 49.5%로 역시 지난주보다 0.2%p 하락했다. '잘 모름' 응답은 4%다. 리얼미터는 "중앙선거관리위원회 투표지 부실 관리 사태가 장기화하는 가운데, 민생경제에 대한 불신이 확대된 데다 검찰 보완수사권 폐지 방침과 호남 반도체 투자 논란을 둘러싼 여야 정치 공방까지 겹치면서 지지율 하락세가 지속됐다"고 분석했다. 정당 지지도 조사(25∼26일 조사)에서는 더불어민주당이 지난주보다 0.9%p 오른 41%, 국민의힘이 0.3%p 내린 42%를 기록했다. 6월 4주차 주간집계 정당 지지도 [그래프=리얼미터] 리얼미터는 "민주당은 호남 반도체 클러스터 투자 이슈가 광주 전라와 40대 지지층 결집으로 이어지며 지지율 상승을 견인했다"고 분석했다. 지역별로 보면 광주·전라에서 9.2%p 올랐고, 대전·세종·충청에서 6.8%p 올랐다.  국민의힘에 대해서는 "장동혁 대표 거취를 둘러싼 당내 갈등이 지속되면서 서울·충청권과 중도층에서 지지 이탈이 발생했다"면서도 "보수층과 영남권 핵심 지지층의 결집으로 소폭 하락에 그친 것으로 보인다"고 해석했다. 지역별로는  인천·경기에서 3.4%p, 부산·울산·경남에서 3.5%p, 대구·경북에서 3.9%p 올랐고, 대전·세종·충청에서 10.0%p, 광주·전라에서 8.9%p, 서울에서 6.7%p 내렸다.  이어 조국혁신당 3.7%, 개혁신당 2.8%, 진보당 1.5%로 집계됐다. 기타 정당은 2.1%, 무당층은 6.9%다. 두 조사는 모두 무선 100% 자동응답 방식으로 이뤄졌다. 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. the13ook@newspim.com 2026-06-29 08:41
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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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