전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 라이브
KYD 디데이
산업 생활경제

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능은 2진법 세상

기사입력 : 2019년09월30일 08:00

최종수정 : 2019년09월30일 08:00

 

김정호 교수.

10진법의 기원과 응용

우리는 태어나서부터 자연스럽게 '10진법'을 기초로 해서 숫자를 배우고, 산수를 계산한다. 10진법에서는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 이렇게 열 가지를 사용한다. 그리고 초등학교 2~3학년 때 10진법 구구단을 외운다. 10진법과 평생을 같이한다.

이렇게 우리의 계산과 수학이 대부분 10진법을 기반으로 하는 이유는 인간의 손가락이 10개이기 때문이다. 아기에게 숫자를 가르칠 때, 또는 손가락으로 숫자를 표현할 때, 열 개의 손가락으로 표현한다. 아마 우리 인간의 손가락 숫자가 달랐으면 10진법이 사용되지 않았을 것이다. 만약 손가락이 12개였으면 12진법이 주로 사용되었을 것이다.

10진법의 연장으로 대학에서 공학 관련 숫자를 표현할 때, 큰 범위의 숫자를 10의 지수로 표현한다. 예를 들어 10의 3승인 1000의 단위를 킬로(K)로 표시하고, 10의 6승인 백만 단위를 메가(M), 10의 9승인 10억 단위를 기가(G)로 표시한다. K, M, G 단위 모두 10의 지수의 또 다른 표현이다. 이렇게 아주 큰 자연의 숫자를 10이 몇 번 곱한 수인가 하는 기준으로 크기를 표현한다.

빅데이터 시대를 맞아 더 큰 숫자가 필요하게 됐다. 그래서 10의 12승인 테라(Tera) 단위와 10의 15승인 페타(Peta) 단위, 10의 18승인 제타(Zeta) 단위도 쓰이기 시작했다. 빅데이터 시대를 맞자 미래에는 10의 100승 단위도 필요할 전망이다. 이는 공학에서 10의 지수가 유용하게 쓰이는 예이다.

반대로 공학에서 큰 단위를 줄여 간단히 표현하고자 할 때, 로그(log) 함수를 사용한다. 로그 함수를 사용하면 아주 큰 지수 함수를 단순한 대수 숫자로 표현할 수 있다. 그래서 로드 함수를 이용하면 복잡한 곱셈 계산을 간단한 덧셈으로 변환하고, 복잡한 나눗셈 계산을 간단한 뺄셈으로 변환한다.

더 나아가 로그 함수는 복잡한 삼각함수의 주파수와 위상 계산을 간단한 대수 덧셈 뺄셈 계산으로 바꿔주는 편리한 함수이다. 이렇게 로그 함수의 밑수를 10으로 선택하면, log(10의 12승, 테라)=12가 된다. 10의 12승의 큰 숫자를 간단히 12로 표현할 수 있다.

결국 빅데이터인 테라 단위를 12라는 간단한 숫자로 바꾸게 된다. 그 단위를 dB(데시벨)로 표현한다. 그래서 빅데이터도 로그함수에서는 18밖에 되지 않는다. 로그 함수가 빅데이터 시대에 잘 쓰이는 함수이다.

손가락 5개인 손의 사진. [출처=KAIST]

그런데 이와 같은 10진법의 단점도 있다. 또 10진수 지수 함수나 로그 함수의 미적분은 불편하다. 반면에 자연로그 및 자연 상수(e=2.7182818284)를 기초로 지수나 로그 함수를 만들면 미적분이 더욱 간편해진다. 그러면 지수 함수의 미분도 자신의 지수함수가 된다. 공학에서 유용한 성질이다.

다음으로 10진법에서는 10의 약수가 1, 2, 5, 10 이다. 10의 배수는 이들의 약수 조합의 곱으로 표현된다. 여기에 소수는 2와 5이다. 그래서 2와 5의 곱 형태가 된다. 하지만 자연의 중요한 소수인 2와 3이 빠져있다. 그래서 자연수를 완전히 표현하는데 부자연스럽다.

반면에 12의 약수는 1, 2, 3, 4, 6, 12 이고 여기에 포함된 소수가 2, 3이다. 그래서 12진법이 유용한 경우도 있다. 야드파운드법의 피트-인치가 12진법 활용의 대표적 사례이다.

역사적으로도 프랑스 혁명 시기에 도량형을 개선하려고 했지만, 시간만큼은 10진법으로 바꾸지 못했다. 이처럼 진법은 역사, 자연과 인간의 환경을 반영한다.

이러한 장단점에도 불구하고 우리가 실생활에서 대부분 10진법을 주로 사용하는 이유는 우리의 두 손 손가락 개수가 인공지능 시대에도 여전히 10이기 때문이다.

인공지능은 2진법 수학

그런데 인공지능은 손가락이 2개인 지능이다. 그래서 0, 1 두 가지 디지털 숫자만 있는 2진법을 사용한다. 그 이유는 인공지능은 학습에 필요한 데이터 자체가 디지털로 표현되어 있기 때문이다. 데이터를 표현할 때 2진수인 데이터 값은 0과 1로 표현한다. 데이터의 생산자인 센서도 물리 값 자체는 아날로그이지만, 최종 끝에는 디지털 값으로 변환한다.

그래서 센서 출력을 디지털로 표시하고, 저장장치인 메모리에도 0과 1로 표현된다. 센서와 저장장치 사이의 데이터 통신도 그대로 디지털로 한다. 4차 산업혁명 데이터 전체가 디지털로 이루어져 있고, 디지털은 바로 2진수이다.

이렇게 인공지능 계산이 2진수 계산인 것은 그 계산 장치인 실리콘 프로세서와 메모리가 2진수 계산만 할 수 있기 때문이다. 인간처럼 10진수 계산을 하지 못한다. 실리콘 반도체의 스위칭 특성과 메모리가 저장 기능은 0과 1만 생산하고 보관한다. 결국 인공지능은 2진법 세상이다. 인공지능에는 손가락이 디지털 0과 1인 두 가지 상태만 존재하기 때문이다.

2진수 수학(Boolean Algebra)의 기본 논리. [출처=KAIST]

여기에 더해 인공지능 알고리즘을 계산하기 위해서는 행렬의 곱셈과 덧셈, 저장이 순차적으로 진행된다. 이 인공지능 계산도 실리콘 프로세서 내에서 2진수 논리 연산의 연속으로 이뤄진다.

이러한 2진수 연산은 2진수의 논리인 AND, OR, NOT의 조합으로 이뤄진다. 컴퓨터 내에서는 이렇게 2진수의 논리를 실리콘 트랜지스터 회로로 구현하고, 그 묶음으로 곱셈, 덧셈을 한다. 이를 모아서 인공지능 계산 학습과 판단을 한다. 그러니 인공지능은 완전히 2진법 세상이다.

2진법 수학을 이용해 설계한 기초 컴퓨터 논리 회로도. [출처=KAIST]


초등학교부터 2진법 산수 필요

인공지능 시대인 미래에는 4가지 직업만 남을 전망이다. 아주 기초적인 육체노동을 하거나, 소프트웨어 코딩을 하거나, 소프트웨어 관리를 하거나, 소프트웨어를 이용한 사업을 운영하는 직업이다.

그러려면 소프트웨어 코딩 능력이 필요하고, 인공지능 알고리즘과 컴퓨터에 대한 이해가 필수적이다. 그런데 코딩, 인공지능, 컴퓨터 모두 2진법으로 운영된다.

따라서 미래에 우리가 직업을 갖기 위해서는 10진법처럼 2진법을 자연스럽게 이해하고 써야 할 수도 있다. 초등학생이 10진법 구구단을 외우듯이, 미래에는 초등학생이 2진법 구구단을 외워야 할 수도 있다.

세상에 고정된 것은 없다. 상상력과 창의력, 유연함이 직업의 경쟁력이 된다. 2진법 세계에서는 손가락이 10개 나오는 장갑보다는 벙어리장갑이 더 어울린다. 잎이 떨어지고 겨울이 다가오기 전에 디지털 장갑이 필요하다.

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수] joungho@kaist.ac.kr

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
국민의힘 42.1%·민주 41.3% '재역전' [서울=뉴스핌] 한태희 기자 = 30대와 서울 민심이 요동치며 국민의힘 지지율이 더불어민주당(민주당) 지지율을 오차 범위 안에서 다시 앞선 것으로 조사됐다. 종합뉴스통신사 뉴스핌이 여론조사 전문기관 미디어리서치에 의뢰해 지난 26일 낮 12시30분부터 밤 10시까지 전국 만 18세 이상 남녀 1002명을 대상으로 진행해 발표한 자동 응답시스템(ARS) 조사에서 '어느 정당을 지지하거나 약간이라도 더 호감을 가지고 있냐'는 질문에 국민의힘 지지율은 직전 조사(39.7%) 대비 2.4%포인트(p) 오른 42.1%로 나타났다. 민주당 지지율은 직전 조사(42.3%) 대비 1%p 떨어진 41.3%다. 같은 기간 조국혁신당은 3.5%→2.8%로 0.7%p 하락했다. 개혁신당은 2.3%에서 2.0%로 0.3%p 떨어졌다. 진보당은 0.7%에서 0.9%로 0.2%p 올랐다. 기타 다른 정당은 3.1%에서 1.9%로 1.2%p 하락했다. 지지 정당 없음은 7.6%에서 8.1%로 0.5%p 늘었고 잘모름은 0.6%에서 0.9%로 0.3%p 올랐다. [서울=뉴스핌] 한태희 기자 = 2025.02.27 ace@newspim.com 연령별로 보면 만 18~29세와 30대, 60대 이상은 국민의힘 지지도가 높았다. 40~50대는 민주당을 더 지지했다. 지난 조사와 비교하면 30대에서 국민의힘 지지도가 민주당을 다시 앞섰다. 만 18~29세 정당 지지도를 보면 국민의힘 45%, 민주당 34.6%, 개혁신당 5.8%, 조국혁신당 3.1%, 진보당 1.9%, 기타 다른 정당 0.6%, 지지 정당 없음 8.1%, 잘모름 0.8% 등이다. 직전 조사와 비교하면 국민의힘은 39.6%에서 45%로 5.4%p 올랐고 민주당은 36.9%에서 34.6%로 2.3%p 떨어졌다. 30대는 국민의힘 41.3%, 민주당 35.4%, 개혁신당 3.6%, 조국혁신당 3.3%, 기타 다른 정당 4.5%, 지지 정당 없음 11.3%, 잘모름 0.7% 등이다. 직전 조사 대비 국민의힘은 35.2%에서 41.3%로 6.1%p 올랐고 민주당은 41.3%에서 35.4%로 5.9%p 하락했다. 40대는 민주당 54.1%, 국민의힘 30.3%, 조국혁신당 2.6%, 개혁신당 1.1%, 기타 다른 정당 2.8%, 지지 정당 없음 7.0%, 잘모름 2.1% 등이다. 50대는 민주당 46.8%, 국민의힘 36.6%, 조국혁신당 4.6%, 개혁신당 0.9%, 기타 다른 정당 1.2%, 지지 정당 없음 8.0%, 잘모름 0.5% 등이다. 60대는 국민의힘 46.3%, 민주당 39.7%, 조국혁신당 2.2%, 개혁신당 1.1%, 기타 다른 정당 1.6%, 지지 정당 없음 8.5%, 잘모름 0.6% 등이다. 70대 이상은 국민의힘 56%, 민주당 34%, 조국혁신당 0.6%, 진보당 2.0%, 기타 다른 정당 1.1%, 지지 정당 없음 5.7%, 잘모름 0.6% 등이다. 지역별로 보면 직전 조사와 비교해 서울에서 국민의힘이 민주당을 다시 앞섰다. 서울은 국민의힘 43.7%, 민주당 35.4%, 개혁신당 3.8%, 조국혁신당 3.1%, 진보당 1.0%, 기타 다른 정당 2.1%, 지지 정당 없음 9.7%, 잘모름 1.2% 등이다. 경기·인천은 민주당 45.8%, 국민의힘 38.7%, 조국혁신당 2.0%, 개혁신당 1.7%, 진보당 0.9%, 기타 다른 정당 0.6%, 지지 정당 없음 10.0%, 잘모름 0.3% 등이다. 대전·충청·세종은 국민의힘 43.5%, 민주당 39.2%, 조국혁신당 1.8%, 개혁신당 2.6%, 진보당 0.8%, 기타 다른 정당 5.6%, 지지 정당 없음 6.6% 등이다. 강원·제주는 국민의힘 39.4%, 민주당 35.7%, 조국혁신당 8.8%, 진보당 2.4%, 기타 다른 정당 2.4%, 지지 정당 없음 8.8%, 잘모름 2.4% 등이다. 부산·울산·경남은 국민의힘 48.8%, 민주당 36.7%, 조국혁신당 4.0%, 개혁신당 0.6%, 기타 다른 정당 2.9%, 지지 정당 없음 4.6%, 잘모름 2.4% 등이다. 대구·경북은 국민의힘 53.4%, 민주당 31.1%, 조국혁신당 2.8%, 개혁신당 1.0%, 진보당 1.0%, 기타 다른 정당 1.5%, 지지 정당 없음 8.3%, 잘모름 0.9% 등이다. 광주·전남·전북은 민주당 59.6%, 국민의힘 28.5%, 조국혁신당 1.9%, 개혁신당 3.1%, 진보당 0.9%, 기타 다른 정당 0.9%, 지지 정당 없음 5.1% 등이다. 성별로 보면 남성은 국민의힘 41.8%, 민주당 41.4%, 개혁신당 2.7%, 조국혁신당 4.0%, 진보당 0.8%, 기타 다른 정당 1.5%, 지지 정당 없음 7.1%, 잘모름 0.6% 등이다. 여성은 국민의힘 42.5%, 민주당 41.2%, 조국혁신당 1.6%, 개혁신당 1.3%, 진보당 0.9%, 기타 다른 정당 2.3%, 지지 정당 없음 9.0%, 잘모름 1.1% 등이다. 박상병 정치평론가는 "40~70대 이상은 지지하는 정당 입장이 확실한 반면 20~30대는 여론이 유동적"이라며 "여론조사 추이는 과대 표집이 줄어들고 비정상적인 모습이 정상으로 가는 과정"이라고 분석했다. 이번 조사는 무선 무작위 전화걸기(RDD) 활용 ARS를 통해 진행됐다. 신뢰 수준은 95%, 표본 오차는 ±3.1%p. 응답률은 6.2%다. 자세한 조사 개요 및 내용은 미디어리서치 홈페이지와 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다.   ace@newspim.com 2025-02-27 12:00
사진
임기단축 개헌..."동의 안해" 55.5% [서울=뉴스핌] 이바름 기자 = 윤석열 대통령이 탄핵심판 최후진술에서 언급한 '복귀 후 임기단축 개헌 추진'에 대해 '동의하지 않는다'는 답변이 과반을 차지했다는 여론조사 결과가 27일 공개됐다. 종합뉴스통신사 뉴스핌이 미디어리서치에 의뢰해 지난 26일 전국 만 18세 이상 남녀 1002명을 대상으로 진행한 ARS(자동 응답시스템) 조사에서 '윤 대통령의 최후진술에서 임기단축 개헌 추진 언급'에 55.5%는 '동의하지 않는다'고 응답했다. '동의한다'는 34.0%, '잘모름'은 10.4%로 나타났다. '동의하지 않는다'는 응답은 연령별로 70대 이상, 지역별로는 부산·울산·경남을 제외한 모든 분류에서 50%를 넘었다. 연령별로는 40대가 67.6%로 비율이 가장 높았고, 50대(62.2%), 30대(57.2%), 60대(53.4%), 만18세~29세(50.9%) 순이었다. 유일하게 70대 이상은 '동의한다'가 44.3%로 '동의하지 않는다' 38.6%를 앞섰다. 지역별로는 광주·전남·전북 64.5%, 대전·충청·세종 60.8%, 경기·인천 58.4%, 대구·경북 56.9%, 강원·제주 54.2, 서울 53.0%가 '동의하지 않는다'고 답변했다. 부산·울산·경남만 '동의한다'는 대답이 43.4%로 '동의하지 않는다' 42.2%보다 우세했다. 지지정당별로는 역시나 정치 성향에 따라 갈렸다. 더불어민주당 지지자 87.5%가 '동의하지 않는다'를 선택했다. 국민의힘 지지자는 64.3%가 '동의한다'고 했다. 조국혁신당 지지자는 71.9%가 '동의하지 않는다'고 대답했다. 개혁신당 지지자는 '동의하지 않는다'가 41.5%, '동의한다'는 38.7%로 나타났다. 진보당 지지자는 '동의하지 않는다' 56.5%, '동의한다' 43.5%였다. '지지정당없음'에서는 '동의하지 않는다' 64.9%, '동의한다' 23.7%였다. 박상병 정치평론가는 "대통령이 복귀하지 못하고 탄핵이 될 거라고 보고 있는 것"이라며 "복귀한다고 하더라도 집권 기간이 2년이나 남아 있는데 개헌이 성사될 가능성이 없다, 신뢰가 낮다고 보는 거"라고 분석했다. 이번 조사는 무선 RDD(무작위 전화 걸기) 활용 ARS를 통해 진행됐다. 신뢰 수준은 95%, 표본 오차는 ±3.1%p, 응답률은 6.2%다. 자세한 조사 개요 및 내용은 미디어리서치 홈페이지와 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다. right@newspim.com 2025-02-27 12:00
안다쇼핑
Top으로 이동