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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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尹, '한덕수 재판 위증' 1심 무죄 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 윤석열 전 대통령이 28일 한덕수 전 국무총리 재판에 증인으로 출석해 위증했다는 혐의 사건 1심에서 무죄를 선고받았다. 현재 총 8개의 형사재판을 받고 있는 윤 전 대통령이 법원에서 무죄를 선고받은 것은 이번이 처음이다. 서울중앙지법 형사합의32부(재판장 류경진)는 이날 오전 위증 혐의를 받는 윤 전 대통령에게 무죄를 선고했다. 윤석열 전 대통령이 28일 한덕수 전 국무총리 재판에 증인으로 출석해 위증했다는 혐의 사건 1심에서 무죄를 선고받았다. 현재 총 8개의 형사재판을 받고 있는 윤 전 대통령이 법원에서 무죄를 선고받은 것은 이번이 처음이다. 윤석열 전 대통령 [사진=뉴스핌DB] 윤 전 대통령은 지난해 11월 한 전 총리의 내란 중요임무 종사 혐의 재판에 증인으로 출석해 처음부터 국무회의를 거쳐 계엄 선포를 하려 했던 것처럼 허위로 증언한 혐의를 받는다. 윤 전 대통령은 처음부터 국무위원을 불러야 한다고 생각했느냐는 질문에, 당연히 요건은 갖춰야 했다며 원래부터 그렇게 하려 했다는 취지로 답했다. 그러나 윤 전 대통령이 한 전 총리의 건의를 받고 나서야 국무회의를 열려고 했다는 것이 특검 측 시각이다. 이날 재판부는 "피고인이 한덕수 등 6명과 처음으로 집무실에서 회동했을 당시 2차로 연락받고 온 최상목에게 교부할 계엄 문건이 미리 준비된 점, 피고인이 (1차) 회동을 마치자마자 김정환 (전 대통령실 수행실장)에게 최상목 등 국무위원 6명을 특정해 대통령실로 오라고 연락한 걸 보면 6인 회동 이후 국무위원을 2차로 소집할 계획을 가지고 있었던 걸로 보인다"고 판단했다. 또한 "김용현이 계엄 직후 검찰 조사에서 피고인이 계엄할 때 뭐가 필요한지 물어봐서 계엄 선포문, 국무회의 안건 상정, 포고령 등을 얘기한 적이 있다고 했다"며 "피고인은 한덕수의 건의와 상관없이 처음부터 국무위원 소집하려고 했을 가능성이 높아 보인다"고 덧붙였다. 재판부는 "위증죄는 경험한 사실에 관해 기억에 반하는 사실을 진술할 때 성립하며 주관적 평가 등은 위증죄의 대상이 아니다"며 "당시 국무회의가 법률상 심의에 해당할 수 있는지는 별론으로 하고, 처음부터 의사정족수를 갖춘 국무회의를 소집할 생각이 있었다는 피고인의 진술은 피고인의 의견 내지 주관적 평가에 불과해 위증죄의 대상이 될 수 없다"고 했다. 약 7분 동안 진행된 선고 내내 서 있던 윤 전 대통령은 무죄의 공시를 원하느냐는 재판장의 질문에 고개를 끄덕인 뒤 퇴정했다. 윤 전 대통령은 현재 총 8개의 형사재판을 받고 있다. 이중 내란 우두머리 혐의 1심에서 무기징역, 체포방해 혐의 항소심에서 징역 7년을 각각 선고받았다. 나머지 재판들은 현재 1심 심리가 진행 중이거나 선고를 앞두고 있다. hong90@newspim.com 2026-05-28 10:58
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서울 정원오 48.8% 오세훈 41.4% [서울=뉴스핌] 박서영 기자 = 6·3 지방선거가 1주일 앞으로 다가온 가운데 서울시장 선거에 출마한 정원오 더불어민주당 후보와 오세훈 국민의힘 후보 지지도 차이가 7.4%포인트(p)인 것으로 27일 조사됐다. 종합뉴스통신사 뉴스핌이 리얼미터에 의뢰해 지난 24~25일 서울 18살 이상 803명을 대상으로 실시한 후보 지지도 조사 결과, 정 후보 48.8%, 오 후보 41.4%다. 두 사람의 격차는 근소하게 오차범위 밖이다. ◆"정원오, 과반 가까운 지지율 확보"…"오세훈, 여전히 경쟁력 유지"  김정철 개혁신당 후보는 1.9%, 기타 후보 2.2%, '없음' 2.4%, '잘 모름' 3.4%였다. 리얼미터는 "정 후보가 과반인 50%에 가까운 지지율을 확보하며 우위를 점한 가운데, 최근 서울 민심의 변화 흐름과 정권 안정론이 일정 부분 반영된 결과"라며 "오 후보도 40%대 초반의 지지율을 보이며 여전히 경쟁력을 유지한 것으로 조사됐다"고 분석했다.  지역별로는 ▲동북권(강북구, 광진구, 노원구, 도봉구, 동대문구, 성동구, 성북구, 중랑구) 정 후보 54.8%, 오 후보 35.5% ▲서북권(마포구, 서대문구, 용산구, 은평구, 종로구, 중구) 정 후보 49.9%, 오 후보 39.0% ▲서남권(강서구, 관악구, 구로구, 금천구, 동작구, 양천구, 영등포구) 정 후보 49.9%, 오 후보 41.4% ▲동남권(강남구, 강동구, 서초구, 송파구) 정 후보 38.0%, 오 후보 51.6%였다. 강남구와 강동구, 서초구, 송파구의 서울 동남권을 제외한 모든 지역서 정 후보가 크게 앞서는 흐름이다.  연령별로는 ▲18~29살 정 후보 36.5%, 오 후보 43.8% ▲30대 정 후보 35.6%, 오 후보 55.1% ▲40대 정 후보 56.0%, 오 후보 32.8% ▲50대 정 후보 69.1%, 오 후보 24.6% ▲60대 정 후보 53.7%, 오 후보 40.8% ▲70세 이상 정 후보 41.7%, 오 후보 52.4%다. 20대와 30대, 70살 이상에서는 오 후보, 40대와 50대, 60대에서는 정 후보가 많이 앞섰다.  ◆'적극 투표층' 정 후보 53.6%, 오 후보 40.6%…격차 더 벌어져  성별로는 ▲남성 정 후보 46.7%, 오 후보 43.5% ▲여성 정 후보 50.8%, 오 후보 39.5%다.  정 후보는 여성 유권자에서 크게 앞섰다.  지지 정당별로는 민주당 지지층의 91.8%가 정 후보, 국민의힘 지지층 89.9%가 오 후보를 지지했다. 조국혁신당 지지층은 정 후보 70.9%, 오 후보 22.5%, 진보당 지지층은 정 후보 56.2%, 오 후보 8.0%다. 개혁신당 지지층은 정 후보 19.3%, 오 후보 61.9%, 김 후보 12.0%로 조사됐다. 투표 의향 별로는 '적극 투표층'에서 정 후보 53.6%, 오 후보 40.6%였다. 이번 조사는 무선 전화 가상번호(100%)를 활용한 자동응답(ARS) 방식으로 진행됐다. 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.5%p, 응답률은 6.7%다. 성별·연령대·권역별 인구 비례에 따른 가중치를 줬다. 2026년 4월 말 행정안전부 주민등록인구통계를 기준으로 했다. 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. seo00@newspim.com 2026-05-27 05:00
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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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