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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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UAE "바라카 원전, 드론 피격" [서울=뉴스핌] 오상용 기자 = 아랍에미리티(UAE)의 아부다비 당국은 17일 "알다프라 지역에 위치한 바라카 원자력 발전소에서 드론 공격에 의한 화재가 발생했다"고 밝혔다. 로이터에 따르면 아부다비 공보국은 "원전 내부 경계선 바깥에 위치한 발전기가 드론 공격을 당했다"며 "당국이 화재 발생에 대응하고 있다"고 알렸다. 이어 "인명 피해는 보고되지 않았고 방사선 안전 수준에도 영향이 없다"며 "연방 원자력 당국은 발전소의 주요 시스템이 정상적으로 작동하고 있음을 확인했다"고 전했다. 해당 드론이 어디서 발사됐는지에 대해서는 아직 알려진 게 없다.  앞서 이란 최고지도자의 수석 고문인 모하마드 모흐베르는 자신의 X 계정에 "이란은 수년간 걸프 국가(이웃 아랍 국가)들을 친구이자 형제로 여겼지만, 그들은 독립성을 버리고 팔레스타인과 이란의 적들에게 자신들 조국의 운명을 맡겼다"고 비난했다. 그는 "이란은 미 중부사령부의 임대 전초 기지(중동 역내 미군 기지)들에 대해 전면적 대응을 하지 않았지만 이런 자제가 영원하지는 않을 것"이라고 했다. 모흐베르 고문은 해당 게시글에 #쿠웨이트와 #아랍에미리트(UAE)라는 해시태그를 붙여 자신의 비난이 쿠웨이트와 UAE에 맞춰져 있음을 시사했다. 지난 13일 쿠웨이트 당국은 부비얀섬에 침투하려던 이란 이슬람혁명수비대 대원 4명을 체포했다고 발표, 이란과 긴장 수위를 높였다. 이번 전쟁에서 UAE는 중동 내 가장 두드러진 반(反)이란 노선을 취하고 있다. 지난달 이스라엘과 공조해 이란 본토 공격을 감행한 것으로 알려져 있다. UAE 당국은 공식적으로는 부인했지만, 주요 외신들을 통해서는 베냐민 네타냐후 이스라엘 총리가 전쟁 중 UAE를 은밀히 방문했다는 보도도 나온 바 있다. 지난 1일(현지시간) 아랍에미리트(UAE) 두바이 제벨알리 항만 인근에서 연기가 솟고 있는 모습. [사진=로이터 뉴스핌] osy75@newspim.com 2026-05-17 19:52
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北 내고향축구단, 19일 기자회견 [서울=뉴스핌] 남정훈 기자 = 수원FC 위민과의 남북 맞대결을 앞둔 북한 여자축구 클럽팀 내고향여자축구단이 17일 오후 인천국제공항을 통해 한국 땅을 밟았다. 내고향여자축구단은 2025-2026 아시아축구연맹(AFC) 여자 챔피언스리그(AWCL) 4강전 참가를 위해 방한했다. 통일부는 지난 14일 내고향여자축구단의 남한 방문을 승인했고, 대한축구협회가 통보한 선수단 및 관계자 총 39명이 이날 입국했다. [영종도=뉴스핌] 이형석 기자 = 북한 내고향축구단이 17일 오후 인천공항을 통해 방남하고 있다. 2026.05.17 leehs@newspim.com 북한 여자 축구 클럽팀이 한국을 찾은 것은 이번이 처음이다. 북한 축구팀의 방한 자체도 2018년 강원도 춘천·인제에서 열린 아리스포츠컵 국제축구대회 참가 이후 8년 만이며, 성인 여자 축구팀 기준으로는 2014 인천 아시안게임 이후 12년 만이다. 당시 북한 여자대표팀은 금메달을 차지했고, 남자대표팀은 은메달을 획득한 바 있다. 내고향여자축구단은 지난 13일부터 16일까지 중국 베이징에서 경유지 캠프를 차리며 현지 훈련을 진행했고, 이날 한국에 입성했다. 입국 직후에는 숙소로 이동했으며, 이후 훈련 일정은 비공개로 진행될 예정이다. 아시아축구연맹(AFC) 규정상 공식 훈련 이전 비공개 훈련은 문제 없다. 북한 평양을 연고로 한 내고향여자축구단은 2012년 창단된 기업형 구단이다. 소비재 기업 '내고향'의 후원을 받고 있으며, 북한 여자축구 1부 리그에서 여러 차례 우승한 강호로 평가받는다. 이번 대회에서도 강력한 우승 후보로 꼽힌다. [영종도=뉴스핌] 이형석 기자 = 북한 내고향축구단이 17일 오후 인천공항을 통해 방남하고 있다. 2026.05.17 leehs@newspim.com 실제 내고향여자축구단은 예선리그를 3전 전승으로 통과했고, 이 대회 조별리그 C조에서는 2승 1패로 8강 토너먼트에 진출했다. 특히 조별리그에서 성사된 수원FC 위민과의 첫 남북 클럽 맞대결에서는 3-0 완승을 거두며 강한 인상을 남겼다. 이어 8강에서는 베트남 호찌민을 3-0으로 완파하고 준결승 무대까지 올랐다. 수원FC 위민에는 한국 여자 축구의 전설 지소연을 비롯해 김혜리, 최유리 등 전·현직 한국 국가대표가 포진해 있다. 지난 3월 대회 8강전에서는 디펜딩 챔피언 우한 장다(중국)를 4-0으로 완파하며 준결승에 올랐다. 남북 클럽팀의 맞대결은 오는 20일 오후 7시 수원종합운동장에서 열린다. 승리 팀은 23일 오후 2시 같은 장소에서 멜버른 시티(호주)와 도쿄 베르디 벨레자(일본) 경기 승자와 결승전을 치른다. 이번 대회는 여자축구 클럽 차원의 남북 대결이라는 점에서 큰 관심을 받고 있다. 대한축구협회에 따르면 4강전 티켓은 예매 시작 약 12시간 만에 일반 판매분 7087장 모두 매진됐다. [영종도=뉴스핌] 이형석 기자 = 방남한 북한 내고향축구단이 17일 오후 인천공항에서 버스에 탑승하고 있다. 2026.05.17 leehs@newspim.com 내고향여자축구단은 오는 19일 수원종합운동장에서 공식 훈련과 기자회견을 진행하며 한국 팬들에게 처음 공개된다. 다만 대회 규정상 공식 기자회견은 팀별로 따로 열려 수원FC 위민 선수단과 직접 만나는 장면은 경기 당일까지 미뤄질 예정이다. 20일 경기 종료 후에는 공동취재구역(믹스트존)이 운영된다. 내고향여자축구단 선수단도 규정에 따라 해당 구역을 지나가야 하지만, 인터뷰 요청에 응하지 않을 가능성도 있다. 한편 통일부는 이번 준결승전 현장 응원이 남북 상호 이해 증진에 도움이 된다고 판단해 남북협력기금 3억원 지원을 결정했다. 지원금에는 경기 티켓과 응원도구 제작, 남북교류협력지원협회의 행정 비용 등이 포함된 것으로 알려졌다.  wcn05002@newspim.com 2026-05-17 15:48
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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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