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
7월까지 계란 2112만개 수입 [세종=뉴스핌] 김기랑 기자 = 계란 가격 상승세가 이어지는 가운데 정부가 미국산·태국산 신선란 2112만개를 추가 공급하는 등 수급 안정 대책을 확대한다. 또 계란 가공품 할당관세 물량을 두 배로 늘리고 적용 기간도 연말까지 연장할 예정이다. 농림축산식품부는 계란 생산 감소에 따른 가격 상승으로 소비자 부담이 커지고 있는 상황을 고려해 신선란 공급을 확대한다고 19일 밝혔다. 농식품부는 7월까지 미국산과 태국산 신선란 약 2112만개를 시장에 공급할 계획이다. 매주 448만개 이상을 순차적으로 도입해 이마트와 롯데마트 등 대형 유통업체에 우선 공급하고, 중소 유통업체를 통해 동네 빵집과 슈퍼마켓 등에도 공급할 예정이다. 9일 서울시내 한 대형마트를 찾은 소비자가 계란을 고르고 있다. [사진=뉴스핌DB] 우선 이번 주말부터 미국산 신선란 112만개를 이마트와 롯데마트에서 순차적으로 판매한다. 정부는 계란 가공품 수입 확대를 위해 할당관세 적용 기간을 기존 6월에서 12월까지로 연장하고, 적용 물량도 4000톤(t)에서 8000t으로 늘릴 방침이다. 농식품부는 지난해 겨울 발생한 고병원성 조류인플루엔자(HPAI)로 인한 산란계 살처분과 사육밀도 개선 등의 영향으로 계란 생산량이 감소하면서 가격 상승세가 이어지고 있다고 설명했다. 실제 계란 산지가격은 6월 중순 기준 특란 30구당 6263원으로 평년보다 24.1%, 지난해보다 8.5% 각각 높다. 소비자가격도 7506원으로 평년 대비 9.3%, 전년 대비 7.1% 각각 상승한 상태다. 다만 수급 여건은 점차 개선될 것으로 전망된다. 6월 산란계 사육 마릿수는 7879만수로 평년보다 4.6%, 지난해보다 0.4% 각각 증가했다. 1~5월 병아리 입식도 전년보다 12.8% 늘어 7월 일일 계란 생산량은 4900만개 수준까지 회복될 것으로 예상된다. 농식품부는 생산 회복 효과가 실제 시장 공급과 가격 안정으로 이어지기까지 시간이 필요한 만큼 할인 지원 사업 확대와 농협 납품단가 인하를 병행하고, 여름철 폭염에 따른 수급 불안에 대비해 신선란 수입 물량 추가 확대도 검토하고 있다. 이재식 농식품부 축산정책관은 "국내 산란계 마릿수는 꾸준히 증가하고 있으며 계란 생산도 점차 회복되고 있다"며 "국내 생산 기반 확충과 농가 경영 안정을 지원하는 한편, 소비자 물가 안정을 위해 수급 상황을 면밀히 점검하고 필요한 조치를 신속히 추진하겠다"고 강조했다. rang@newspim.com  2026-06-19 11:00
사진
'군기누설' 김용현 1심 징역 3년 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄 당시 노상원 전 국군정보사령관에게 정보사 명단을 전달한 혐의로 기소된 김용현 전 국방부 장관이 1심에서 징역 3년을 선고받았다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 19일 김 전 장관의 군형법상 군기누설 및 개인정보보호법 위반 혐의 사건의 1심 선고기일을 열었다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 19일 12·3 비상계엄 당시 노상원 전 국군정보사령관에게 정보사 명단을 전달한 혐의로 기소된 김용현 전 국방부 장관의 1심에서 징역 3년을 선고했다. 사진은 김 전 장관. [사진=뉴스핌 DB] 재판부는 양형이유에 대해 "피고인은 국방부 장관으로서 군사기밀과 군인의 개인정보를 보호할 책임이 있는 위치에 있었고, 누구보다 군사기밀과 특수임무 수행 인력의 신상정보 보호 필요성을 잘 알고 있었다"며 "그럼에도 민간인인 노상원이 관련 인적사항에 접근할 수 있도록 하는 데 결정적인 역할을 했다"고 지적했다. 그러면서 "이 사건 군기누설 범행에 대해 피고인에게 가장 엄중한 책임을 묻지 않을 수 없다"며 "나아가 아무런 실체적 요건을 갖추지 못한 계엄이 선포 단계에 이르는 동력 중 하나가 됐고, 단순한 군기누설이나 개인정보보호법 위반을 넘어 위헌·위법한 계엄 선포라는 중대한 결과를 초래했다"고 판시했다.  pmk1459@newspim.com 2026-06-19 15:00
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