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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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與 '지명직 최고위원 2인' 누구 [서울=뉴스핌] 박서영 기자 = 김민석 더불어민주당 대표가 취임 이틀 만에 사무총장·정책위의장 등 핵심 당직 인선을 단행하면서, 당대표가 권한을 가진 지명직 최고위원 2명 인선에 관심이 쏠리고 있다. 특히 지명직 2명의 인선에 따라 현재 3명(최민희, 이성윤, 한민수 최고위원), 2명(박선원, 서미화 최고위원)으로 나뉜 지도부 내 계파 역학구도에 변화가 가능하다는 점에서 더욱 이목이 집중된다. 이와 별도로 당 안팎에서는 청년·노동계 대표성 강화에 대한 필요성이 제기되고 있다. 청년, 노동계 발탁은 김 대표의 공약이기도 하다. [대전=뉴스핌] 장동규 기자 = 김민석 더불어민주당 신임 대표가 17일 대전시 유성구 대전컨벤션센터(DCC) 제2전시장에서 열린 '더불어민주당, 제3차 정기전국당원대회'에서 당기를 흔들고 있다. 2026.08.17 jk31@newspim.com ◆김민석, 핵심 당직 인선 마무리…'능력주의' 기조 선명 김 대표는 지난 18일 4선 한정애 의원을 당 살림을 총괄하는 사무총장에, 3선 권칠승 의원을 당 정책을 총괄하는 정책위의장에 각각 임명했다. 김 대표는 당선 직후인 지난 17일에는 당대표 비서실장에 김태선 의원을, 수석대변인에 박성준 의원을 임명한 데 이어 '당 4역' 인선까지 이틀 만에 마무리하며 지도부 구성에 속도를 냈다. 박성준 수석대변인은 "인선의 기본 원칙과 기준은 능력"라며 "능력을 최우선으로 고려했다"고 밝혔다. 과거 지도부에서 흔히 볼 수 있었던 지역과 계파를 안배한 '기계적 탕평'과는 차별화된 행보로 해석된다. 한정애 사무총장과 권칠승 정책위의장은 모두 문재인 정부에서 장관(한정애 환경부 장관, 권칠승 중소벤처기업부 장관)을 지낸 실무 능력이 검증된 중진들이면서도 계파색이 옅다는 공통점이 있다. 이는 전당대회 과정에서 깊어진 당내 갈등을 수습하면서도 2028년 총선 대비 조직·정책 역량을 강화하겠다는 김 대표의 의중이 반영된 결과로 풀이된다. 특히 한 사무총장은 전임 정청래 대표 체제에서 정책위의장을 역임했다. 김 대표도 전날 전남광주 국립5·18민주묘지 참배 일정을 마친 후 취재진과 만나 "당 운영의 최우선 가치는 능력"이라며 인위적 통합보다는 '실력'으로 당을 이끌어가겠다는 뜻을 재차 밝혔다. 김민석 민주당 대표와 최고위원들이 부산 현장 최고위원회를 마친 후 함께 손을 잡았다. [사진=김민석 페이스북] ◆김민석, '청년 1명 + 노동계 1명' 공언...청년은 경선 방식 가능성 높아 민주당 최고위원회는 당대표와 원내대표, 선출직 최고위원 5명, 지명직 최고위원 2명 총 9명으로 구성된다. 당내에서는 지명직 최고위원 중 1석을 청년에 배정하는 방안을 사실상 확정한 것으로 보고 있다. 나머지 1석에는 노동계를 대표할 수 있는 인사가 기용될 가능성이 거론된다. 김 대표는 지난 10일 경선기간 중 기자회견에서 "지명직 최고위원 가운데 한 명은 청년 선출 최고위원으로 하고, 또 한 명은 노동계를 대표하는 최고위원으로 지명하겠다"며 "바로 노동계 의견을 들어 지도부에 모시고 함께 상의하겠다"고 약속한 바 있다. 최민희 최고위원도 이날 부산에서 열린 첫 최고위원회의에서 "민주적 절차를 거쳐서 청년 최고위원을 선출했으면 좋겠다"며 경선 방식을 제안했다. 당 안팎에선 청년 최고위원 후보군으로 김형남 전 군인권센터 사무국장(1989년생), 정민철 전 민주당 정책위원회 부의장(2001년생), 신인규 변호사(1986년생), 김규현 변호사(1985년생) 등이 거론되고 있다. 노동계 후보군은 아직 구체적으로 거론되는 인물은 없으나, 김 대표가 노동계 의견을 청취하겠다고 밝힌 만큼 공식, 비공식 논의가 이어질 것으로 보인다. [대전=뉴스핌] 장동규 기자 = 김민석 더불어민주당 대표와 한민수, 이성윤, 서미화, 박선원, 최민희 최고위원이 17일 대전시 유성구 대전컨벤션센터(DCC) 제2전시장에서 열린 '더불어민주당, 제3차 정기전국당원대회'에서 당선 인사를 하고 있다. 2026.08.17 jk31@newspim.com ◆과거식 여성·호남 배려 인선 불필요..."전문성과 이력에 집중할 것" 전망도  과거 민주당 지도부에서는 관행적인 탕평을 위해 여성 또는 호남권 인사를 지명직 최고위원으로 임명하는 경우가 많았다. 그러나 이번에는 상황이 다르다는 게 여권의 예상이다. 현재 선출직 최고위원 5명 가운데 호남 출신이 다수를 차지하고 있어 호남권 추가 인선은 필요하지 않다는 관측이 우세하다. 최민희 최고위원을 제외하고 박선원(전남 나주), 서미화(전남 무안), 이성윤(전북 고창), 한민수(전북 익산) 최고위원은 모두 출생지가 호남이다.  민주당 관계자는 기자에게 "이번 최고위원에는 여성과 장애인 인사가 이미 포함됐다. 게다가 호남 출신 인사가 다수 들어갔기 때문에 지명직 최고위원의 경우 과거처럼 지역 배분에 초첨이 맞춰지지 않을 가능성이 크다"고 귀띔했다. 이 관계자는 이어 "영남권 목소리가 없다는 점은 아쉬운 부분"이라며 "김 대표가 계속 능력을 강조한 만큼 분야별 전문성이나 이력에 집중할 것"이라고 전망했다. seo00@newspim.com 2026-08-20 06:00
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이강인, A마드리드 데뷔전 결승골 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이보다 짜릿한 데뷔전이 있을 수 있을까. 이강인이 라리가 복귀전이자 아틀레티코 마드리드 이적 후 첫 라리가 공식전에서 환상적인 결승골을 터뜨리며 팀의 개막전 완승을 이끌었다. 이강인은 20일(한국시간) 스페인 마드리드 리야드 에어 메트로폴리타노에서 열린 말라가와의 2026-27시즌 라리가 1라운드에서 후반 12분 교체 투입된 지 13분 만에 선제 결승골을 작렬시켰다. 아틀레티코 마드리드는 이강인의 선제 결승골과 바에나의 쐐기골로 말라가를 2-0으로 꺾으며 승점 3을 챙겼다.  [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이강인이 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣고 기뻐하고 있다.2026.08.20 psoq1337@newspim.com 전반전 아틀레티코는 말라가의 촘촘한 수비벽에 고전하며 0-0으로 마쳤다. 디에고 시메오네 감독은 후반 시작과 함께 마르코스 요렌테를 투입하며 변화를 꾀했지만 공격 활로는 쉽게 열리지 않았다. 후반 12분 시메오네 감독은 승부수를 던졌다. 카를로스 마르틴, 호드리고 멘도사, 아르나우 오르티스를 빼고 이강인과 줄리아노 시메오네, 알렉스 바에나를 동시에 투입했다. 이강인은 루크만과 투톱을 이루며 처진 공격수 역할로 나섰다. 투입 직후 이강인은 존재감을 과시했다. 후반 14분 30여m 거리에서 과감한 왼발 중거리슛을 날렸다. 후반 20분에는 페널티아크에서 왼발 감아차기 슈팅으로 또 한 번 골문을 겨냥했다. 이어 날카로운 크로스로 코너킥을 유도하며 아틀레티코 공격에 활력을 불어넣었다. [마드리드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=이강인이 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣고 동료들의 축하를 받고 있다. 2026.8.20 psoq1337@newspim.com 후반 25분. 오른쪽 측면에서 다비드 한츠코의 롱패스를 가슴으로 컨트롤한 이강인은 중앙으로 파고들며 수비 3명을 순식간에 제친 뒤 페널티아크 오른쪽에서 왼발 감아차기 슈팅을 날렸다. 공은 말라가 골문 오른쪽 상단으로 정확히 빨려 들어갔다. 아틀레티코 홈 팬들의 우레 같은 환호가 터져 나왔고 이강인은 홈 관중 앞에서 무릎 슬라이딩을 하며 어퍼컷을 날렸다. 이강인의 이번 데뷔골은 2023년 6월 4일 마요르카전에서 마지막 라리가 골을 기록한 지 정확히 1173일 만에 터진 스페인 1부 리그 복귀골이기도 하다. 이강인의 골로 기선을 제압한 아틀레티코는 경기 흐름을 완전히 장악했다. 후반 28분에는 루크먼에게 환상적인 침투 패스를 찔러줬지만 루크먼의 슈팅이 상대 골키퍼 선방에 막히며 어시스트는 무산됐다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이강인이 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣고 동료의 축하를 받고 있다. 2026.08.20 psoq1337@newspim.com 이강인은 경기 막판까지 헌신적인 플레이를 이어갔다. 후반 28분 아데몰라 루크먼에게 같은 침투 패스를 찔러 넣으며 기회를 창출했다. 후반 40분에는 강력한 태클로 상대 공격을 끊어내며 역습의 발판을 마련했다. 후반 42분 역습 과정에서 유려한 드리블로 상대의 반칙과 경고를 유도했다. 후반 40분에는 쐐기골이 터졌다. 알렉스 바에나가 페널티박스 왼쪽 바깥에서 얻어낸 프리킥을 직접 오른발로 골문 오른쪽 상단에 꽂아넣으며 2-0을 만들었다. 경기 종료 후 이강인은 '매치 MVP'에 선정됐다. 33분을 소화하며 1골 1도움에 버금가는 활약으로 아틀레티코의 개막전 승리를 견인한 공로를 인정받았다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣은 이강인. [사진=아틀레티코 마드리드 SNS] 2026.08.20 psoq1337@newspim.com 올여름 파리 생제르맹(PSG)을 떠나 아틀레티코 마드리드로 이적한 이강인은 병역법상 해외 출국 문제로 뒤늦게 팀에 합류하며 프리시즌을 충분히 소화하지 못했다. 이로 인해 개막전 선발 명단에서 제외됐지만 교체 카드로 투입되자마자 팀의 공격 전개를 완전히 바꿔놓았다. 이강인의 데뷔골은 올 시즌 아틀레티코 마드리드의 첫 번째 라리가 득점이기도 하다. 3년 만에 돌아온 스페인 무대에서 자신의 가치를 제대로 입증한 이강인은 새 시즌 AT 마드리드 공격의 핵심 첨병 역할을 예고했다. psoq1337@newspim.com 2026-08-20 06:43
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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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