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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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"AI 랠리 아직 끝나지 않았다" [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 글로벌 증시가 반도체주 급락 충격에서 벗어나 반등에 나서고 있다. 브로드컴(AVGO)의 실적 전망 실망으로 촉발된 AI(인공지능) 관련주 매도세가 진정되면서 투자심리가 회복되고 있지만, 월가에서는 향후에도 높은 변동성이 이어질 수 있다는 경고가 나오고 있다. 9일(현지시간) 미국 주가지수 선물은 상승세를 나타냈다. 기술주 중심의 나스닥100 선물은 0.7% 올랐고 유럽 기술주도 이틀 연속 상승하며 지난주 낙폭 일부를 만회했다. 한국 코스피도 기술주 반등에 힘입어 8% 넘게 급등했다. 앞서 글로벌 증시는 지난 금요일 브로드컴의 실망스러운 전망이 AI 관련주 전반의 고평가 우려를 자극하면서 큰 폭의 조정을 겪었다. 미국 반도체주 급락은 아시아와 유럽 증시로 확산되며 글로벌 기술주 전반을 흔들었다. 하지만 월가에서는 이번 조정을 강세장 종료 신호가 아닌 '건강한 숨 고르기'로 보는 시각이 우세하다. 브로드컴 간판 [사진=블룸버그통신] ◆ "조정은 매수 기회" 미국 에드워즈자산운용의 로버트 에드워즈 최고투자책임자(CIO)는 최근 기술주 조정을 "투자자들에게 주어진 선물"이라고 평가했다. 그는 "급격한 하락이 나올 때마다 강한 매수세가 유입되고 있다"며 "매출 성장과 기업 이익 증가라는 강력한 펀더멘털은 여전히 살아 있다"고 말했다. 에드워즈는 올해 말 S&P500 지수가 7700포인트까지 상승할 것으로 전망했다. 다만 차기 미 연방준비제도(Fed·연준) 의장 인선 불확실성과 호르무즈 해협 재개방 지연 등이 변수로 작용할 경우 7~12% 수준의 조정이 나타날 수 있다고 내다봤다. 그는 "강세장에서는 급등과 급락이 반복된다"며 "변동성은 강세장에 참여하기 위해 치러야 하는 입장료"라고 강조했다. ◆ "성장 스토리 훼손 아니다" 일부 전문가들은 최근 조정을 기술주 거품 붕괴가 아닌 가격 재조정 과정으로 해석했다. 컬럼비아 스레드니들 인베스트먼트의 앤서니 윌리스 수석 이코노미스트는 "최근 약세는 성장 스토리의 붕괴가 아니라 시장이 지나치게 낙관적이었던 가격 수준을 재평가하는 과정"이라고 분석했다. 그는 "AI 낙관론에 힘입어 미국 증시는 9주 연속 상승했지만 예상보다 강한 고용지표가 발표되면서 투자자들이 금리 전망을 다시 점검하기 시작했다"고 설명했다. 이어 "AI 산업의 다음 성장 단계에 필요한 막대한 투자 비용과 과도하게 집중된 투자 포지션도 최근 조정의 배경"이라고 덧붙였다. ◆ 씨티 "AI 강세론자와 약세론자 충돌" 씨티그룹은 최근 조정 이후 미국 증시 수급 구조가 오히려 더 건전해졌다고 평가했다. 씨티는 올해 말 S&P500 목표치를 기존 7700포인트에서 8100포인트로 상향 조정했다. 이는 현재 수준보다 약 10% 높은 수치다. 다만 시장 내부에서는 AI 강세론자와 약세론자가 첨예하게 맞서고 있다고 진단했다. 지난주 미국 증시에서는 147억달러 규모의 신규 공매도 포지션이 구축된 반면 47억8000만달러 규모의 신규 매수 포지션도 유입됐다. 씨티는 "거시경제 둔화를 우려하는 투자자들과 AI 관련주 조정을 매수 기회로 보는 투자자들이 동시에 시장에 존재하고 있다"고 분석했다. 특히 현재 나스닥 매수 포지션의 72%가 여전히 수익 구간에 있는 만큼 이번 주 예정된 주요 기술기업 실적이 기대에 못 미칠 경우 차익실현 매물이 다시 출회될 수 있다고 경고했다. 그럼에도 월가의 전반적인 시각은 여전히 낙관적이다. AI 투자 확대와 견조한 기업 실적, 대형 IPO 기대감 등이 미국 증시의 상승 흐름을 지탱할 것이라는 전망이 우세하다. 다만 전문가들은 "강세장은 이어지겠지만 변동성 역시 더욱 커질 것"이라고 입을 모으고 있다. koinwon@newspim.com 2026-06-09 21:57
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앤스로픽, '클로드 페이블 5' 출시 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 인공지능(AI) 스타트업 앤스로픽이 자사 미토스(Mythos)급 AI 모델의 일반 공개 버전을 출시했다. 지난 4월 출시 직후 AI가 인간을 향한 사이버 무기로 사용될 수 있다는 충격을 준 후 안전장치가 강화된 버전이다. 앤스로픽은 9일(현지시간) 미토스급 AI 모델의 공개 버전인 '클로드 페이블 5(Claude Fable 5)'를 출시한다고 밝혔다. 다만 사이버보안 같은 위험 분야에서의 사용은 차단하는 안전장치를 적용했다. 4월 미토스 프리뷰 출시가 소프트웨어 결함을 찾아내는 능력으로 전 세계에 충격파를 보낸 지 두 달 만이다. 당시 미토스 프리뷰는 인기 소프트웨어들에서 수천 건의 이전에 알려지지 않은 보안 취약점을 자동으로 찾아내며 전 세계에 충격을 안겼다. 이러한 능력은 보안 강화에 활용될 수 있지만, 사용자 의도에 따라 곧바로 강력한 사이버 무기로 변할 수 있기 때문이다. 앤스로픽이 이날 공개한 클로드 페이블 5는 광범위한 사용을 위해 만든 가장 강력한 모델로 소프트웨어 엔지니어링과 분석에서의 성능이 강조됐다. 노트북 디스플레이에 표시된 앤스로픽 로고 [사진=블룸버그통신] 앤스로픽은 공식 발표문에서 "클로드 페이블 5는 일반 사용을 위해 안전하게 만들어진 미토스급 모델"이라고 설명했다. 이 모델은 앤스로픽의 기업 고객과 유료 가입자가 사용할 수 있다. 회사는 사이버보안과 생물학을 포함한 특정 고위험 분야에서 응답을 차단하는 새 안전장치 덕분에 광범위한 출시가 가능해졌다고 밝혔다. 앤스로픽은 같은 날 가드레일이 제거된 '클로드 미토스 5(Claude Mythos 5)'도 함께 출시했다. 다만 이 모델은 소규모 사이버 방어 인프라 제공업체들을 대상으로만 출시된다. 회사는 클로드 미토스 5를 초기에 미 정부와 협력하는 '프로젝트 글래스윙(Project Glasswing)'을 통해 배포할 계획이라고 설명했다. 기존 클로드 미토스 프리뷰의 업그레이드 버전이다. 클로드 미토스 프리뷰에 접근 권한이 있던 사용자들은 새 클로드 미토스 5로 업그레이드할 수 있다. 회사는 시간이 지남에 따라 더 광범위한 신뢰 접근 프로그램(Trusted Access Program)을 통해 클로드 미토스 5의 접근을 확대할 계획이라고 밝혔다. 클로드 페이블 5는 앤스로픽이 미 증권거래위원회(SEC)에 IPO 사업설명서를 비공개 신청했다고 발표한 지 수일 만에 나왔다.  앤스로픽은 지난해 약 100억 달러의 연간 매출에서 5월에는 매출 런레이트가 470억 달러로 증가했다고 밝혔다. 최근 9650억 달러 기업 가치로 자금 조달 라운드를 마무리하면서 3월 말 8520억 달러로 평가된 주요 경쟁사 오픈AI를 추월했다.  mj72284@newspim.com 2026-06-10 02:37
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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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