전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 생활경제

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능에도 오만과 편견 있다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

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 

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
내년 건강보험료 안 오른다 [세종=뉴스핌] 신도경 기자 = 정부가 내년 건강보험료율을 동결하기로 했다. 보건복지부는 8일 제15차 건강보험정책심의위원회를 열고 이같이 밝혔다. 복지부는 내년 건강보험료율을 동결해 올해와 동일한 7.19%로 결정했다. 지역가입자의 재산보험료부과점수당 금액도 올해와 동일한 211.5원으로 정했다. 이형훈 보건복지부 제2차관이 28일 오후 서울 종로구 정부서울청사에서 범부처 자살예방대책 '긴급대응 강화방안' 발표를 하고 있다.2026.07.28. [사진 = 뉴스핌DB] 복지부는 동결을 결정한 이유에 대해 최근 지역·필수·공공의료 강화, 건강보험 보장 혁신방안 등 추진에 따른 지출 소요를 고려했다고 밝혔다. 현재 건강보험 재정은 최근 5년간 당기수지 흑자, 준비금 3.5개월분을 보유하는 등 안정적으로 운영하고 있다. 내년도 정부지원이 약 1조1000억원 증액된 부분도 고려됐다. 최근 반도체 산업 호황으로 인해 보험료 수입 증가가 기대되는 점 등을 종합적으로 판단해 동결 결정을 내렸다. 기사 이해를 돕기 위해 생성형 AI로 제작한 이미지 [일러스트=제미나이] 복지부는 "국민들께서 납부하신 보험료가 꼭 필요한 의료서비스에 효과적으로 사용될 수 있도록 지출효율화 과제를 적극적으로 발굴·추진하겠다"며 "지역·필수·공공의료 강화, 희귀·중증난치질환 등 국민 의료비 부담 완화도 지속적으로 추진해 나가겠다"고 설명했다. sdk1991@newspim.com 2026-09-08 14:09
사진
2차 국민성장펀드 30일 출시 [서울=뉴스핌] 김양섭 기자 = 금융위원회는 오는 30일부터 총 6000억원 규모의 '제2차 국민참여성장펀드'를 출시한다고 8일 밝혔다. 판매는 10월 15일까지 2주간(10영업일) 진행되며, 24개 은행과 증권사 영업점 및 온라인 채널을 통해 선착순 판매된다. ◆ 자펀드 운용사 10곳 선정…총 7200억 규모 조성 2차 펀드는 1차와 동일한 사모재간접공모펀드 구조다. 미래에셋·삼성·KB자산운용 등 공모펀드 운용사 3곳이 모집한 국민 자금 6000억원에 후순위 재정지원액 1200억원이 더해져 총 7200억원 규모로 실제 자펀드에 출자·운용된다. 실제 투자 운용을 담당할 자펀드 운용사로는 대형(1200억원) 2개사(디에스, 한국투자밸류), 중형(800억원) 4개사(브레인, KB, 쿼드, 트러스톤), 소형(400억원) 4개사(DB, NH헤지, 토러스, 하나) 등 총 10개사가 최종 선정됐다. 국민이 가입하는 3개 공모펀드는 10개 자펀드의 운용 수익을 동일하게 공유하므로 어느 판매사에서 가입하더라도 동일한 포트폴리오와 수익률을 적용받는다. [자료=금융위] ◆ 반도체·AI 등 첨단전략산업 집중 투자 주목적 투자 대상은 반도체, 이차전지, 바이오, AI, 방산, 로봇 등 12개 첨단전략산업 및 관련 기업이다. 개별 자펀드는 결성 금액의 60% 이상을 해당 분야에 투입해야 한다. 특히 자펀드 결성액의 30% 이상은 비상장기업(최소 10%) 및 코스닥 기술특례상장사(최소 10%)의 유상증자나 메자닌 등 신규 자금 공급 방식으로 투자된다. 유망 첨단기술 기업이 스케일업 단계에서 겪는 '죽음의 계곡(Death Valley)'을 극복할 수 있도록 신규 자금을 원활히 공급하겠다는 취지다. 나머지 40% 이내 자금은 운용사 자율 투자를 허용해 수익성과 안정성을 함께 도모한다. [자료=금융위] ◆ 서민 배정 물량 50%로 확대…소득공제·분리과세 혜택 금융당국은 청년과 서민의 참여 기회를 넓히기 위해 서민(근로소득 5000만원 이하 등) 전용 배정 물량을 기존 20%에서 50%(3000억원)로 대폭 확대했다. 판매 첫 주에는 온라인 판매 비중(은행 40%, 증권 60%)을 제한해 영업점 방문 고객의 가입 기회도 보장한다. 전용계좌를 통해 가입할 경우 최대 1800만원의 소득공제와 배당소득에 대한 9.9% 분리과세(최대 5년) 혜택을 받을 수 있다. 가입 한도는 연간 최대 1억원(5년간 2억원)이다. 다만 이번 2차 펀드는 1차 펀드 미가입자를 우선 지원하기 위해 1차 펀드 가입자의 재가입이 제한된다. 만기 5년의 환매금지형 상품으로 중도 환매가 불가능하다는 점도 유의해야 한다. 한편 이번 2차 펀드 가입 시에는 공공마이데이터 전산 시스템 개편을 통해 국세청 소득증빙 서류가 자동 제출되도록 절차가 간소화돼 고객 편의성이 대폭 개선될 전망이다. 다만, 24개 판매사 중 20개사(은행 10개사 전부, 증권 10개사)는 공공마이데이터 제도를 활용하고, 나머지 4개사는 개인정보보호위원회가 지원하는 사전협의 절차를 거쳐 스크레이핑 방식을 이용한다. [사진=금융위원회] ssup825@newspim.com 2026-09-08 12:00
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
안다쇼핑
Top으로 이동