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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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삼성 페덱 vs KIA 네일, 1차전 선발 그대로 [서울=뉴스핌] 유다연 기자=삼성과 KIA가 오는 26일로 연기된 플레이오프(PO·5전 3선승제) 1차전에서 선발을 그대로 예고했다.  [서울=뉴스핌] (좌측부터) 삼성 크리스 페덱과 KIA 제임스 네일이 오는 26일 플레이오프 1차전 선발로 나선다. [사진=삼성 라이온즈, KIA 타이거즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com KBO는 25일 "지난 23일부터 내린 비는 이날 오후 12시 10분 현재에도 계속 내리고 있다. 일기예보상에도 저녁까지 비 예보가 있고, 비가 그치더라도 그라운드 정비에 약 1시간 정도 소요된다. 방수포를 걷어낸 후 다시 비가 내릴 경우 다음 날 경기 개최에 영향을 끼칠 우려가 있다"고 말했다. 이어 "따라서, 금일 경기는 우천 및 그라운드 사정, 선수단 및 관중 보호 차원에서 취소하고, 26일 오후 6시 30분에 개최 예정"이라고 덧붙였다. 해당 공지에 따라 삼성과 KIA의 PO 1차전은 오는 26일 오후 6시 30분으로 연기됐다. 삼성과 KIA는 연기된 PO 1차전 선발로 크리스 페덱과 제임스 네일을 그대로 예고했다. [서울=뉴스핌] 삼성 크리스 패덱이 25일 KIA와 플레이오프(PO·5전 3선승제)를 위해 정장을 차려입고 왔다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com 당초 삼성은 김지찬(중견수)-김성윤(우익수)-구자욱(지명타자)-르윈 디아즈(1루수)-강민호(포수)-박승규(좌익수)-김영웅(3루수)-이재현(유격수)-류지혁(2루수)의 라인업을 예고했다. KIA는 박정우(중견수)-박재현(좌익수)-김도영(3루수)-해럴드 카스트로(1루수)-나성범(우익수)-김선빈(2루수)-한준수(지명타자)-김태군(포수)-하주석(유격수)으로 선발 라인업을 꾸렸다. 이날 경기 취소 후 KIA 이범호 감독은 "타선은 지금 그대로 갈 생각이다. 상대성이 굉장히 중요한 것 같다"며 "내일(26일) 선수들의 컨디션을 확인해야겠지만, 아무래도 이 라인업이 가장 유리하지 않을까 싶다"고 밝혔다. 페덱은 시즌 중반 영입된 삼성 외국인 선수로, 올 시즌 13경기 7승 3패, 평균자책점 2.95를 기록했다. 올 시즌까지 미국 메이저리그(MLB) 마운드에서 공을 던졌던 페덱은 MLB 통산 132경기(119경기 선발) 32승 43패, 1홀드, 3세이브, 평균자책점 4.83을 기록했다. MLB 출신인 만큼 큰 기대를 모았던 페덱은 유독 KIA에는 2경기 2패, 평균자책점 5.25로 부진했다. 특히 KIA 김태군 상대로 3타수 2피안타(1피홈런) 6타점에 가장 약한 모습을 보였다. 이번 준플레이오프(준PO·5전 3선승제)에서 3경기 3안타(3홈런) 8타점 4득점을 기록한 김도영은 페덱 상대 타율 0.167, 6타수 1안타(1홈런) 2삼진 1타점 1득점을 냈다.  [서울=뉴스핌] KIA 제임스 네일이 오는 26일로 연기된 삼성과 2026 KBO리그 플레이오프(PO·5전 3선승제)에서 선발로 나선다. [사진=KIA 타이거즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com 네일은 KIA의 1선발 외국인으로 지난 2024시즌부터 마운드에서 굳건한 모습을 보여줬다. 네일은 올 시즌 31경기 13승 7패, 평균자책점 3.49를 기록했다. 삼성을 상대로는 4경기 2승, 평균자책점 3.24를 기록했다. 삼성 테이블세터를 이룬 김성윤이 네일 상대 타율 0.800, 10타수 8안타 2타점 2득점으로 극강의 모습을 보였다. 포수, 5번 타자로 예고된 강민호는 상대 타율 0.500, 4안타(1홈런) 1타점 1득점을 기록했다. 삼성과 KIA는 지난 2024년 10월 21일 광주 KIA챔피언스필드에서 열린 한국시리즈(KS·7전 4선승제) 1차전에서 삼성이 1-0으로 앞선 6회 무사 1, 2루 상황에서 우천으로 인한 서스펜디드가 선언됐다. 포스트시즌 사상 첫 서스펜디드 경기였다. 당시 삼성 원태인은 5이닝 무실점 투구를 보여줬고, 김헌곤의 선제 솔로포로 삼성이 리드를 잡았다. 하지만 이튿날은 날씨와 그라운드 사정으로 경기가 진행되지 못했다. 결국 23일 재개된 경기에서 삼성은 무사 1, 2루 기회를 살리지 못했고, KIA에 1-5로 역전패를 당했다. [서울=뉴스핌] 플레이오프 1차전이 열리기로 예정된 대구 삼성라이온즈파크 그라운드가 비로 젖었다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.10.25 willowdy@newspim.com 바로 이어 열린 2차전에서 분위기를 가져간 KIA는 8-3으로 승리를 챙겼다. 삼성은 3차전에서야 첫 승을 챙기긴 했지만, 이미 분위기를 내준 상태로 1승 4패로 KS를 마무리했다. 10년 만의 우승을 코앞에서 놓쳤다. 이번엔 가을 태풍이 삼성과 KIA의 PO 1차전 25일 경기를 허락하지 않았다. 이번 비가 양 팀에 어떻게 작용할지도 눈길을 끈다.  willowdy@newspim.com 2026-10-25 14:44
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李대통령 취임 1주년 연설문집 발간 [서울=뉴스핌] 이영종 통일북한전문기자 = 청와대가 이재명 대통령 취임 이후 1년간의 연설과 주요 메시지를 종합한 '이재명 대통령 연설문집' 제1권을 발간했다고 25일 밝혔다. 총 386쪽 분량의 이번 연설문집에는 이 대통령의 국정 운영 철학과 주요 정책 기조가 담긴 각종 공식 행사 연설문은 물론, 국민과 소통해 온 SNS 메시지까지 폭넓게 수록됐다. 이재명 대통령 [사진=청와대] 구체적으로는 지난해 6월 4일 열린 대통령 취임 선서문부터 올해 5월 30일 지방선거 참여를 독려하는 SNS 메시지에 이르기까지 지난 1년 동안 발신된 주요 메시지가 망라됐다. 책의 권두에는 국정 운영의 결정적 순간들을 담은 화보 사진이 함께 실렸다. 연설문집은 온·오프라인을 통해 국민 누구나 접할 수 있도록 무료로 배포된다. 실물 책자는 입법·사법·행정부 및 지방자치단체, 공공기관, 주요 국공립·대학 도서관 등에 배포될 예정이다. 온라인 전자책(e-Book)은 청와대 홈페이지를 비롯해 정부 정책브리핑, 정책주간지 'K-공감' 웹사이트, 그리고 시중 주요 온라인 서점(교보문고·예스24·알라딘·구글북스·애플i북스·리디북스·밀리의 서재 등)에서 무료로 다운로드할 수 있다. 특히 이번 전자책에는 디지털 편의성을 강화해 연설 당시의 생중계 영상 링크를 바로 연결해 볼 수 있도록 구성했다. 아울러 노인과 장애인 등 정보 취약계층을 배려해 음성 변환용 코드를 탑재하는 등 접근성을 대폭 높였다. yjlee@newspim.com 2026-10-25 16:11
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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.
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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