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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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'내란 가담' 박성재 1심 징역 25년형 [서울=뉴스핌] 박민경 기자 = 12·3 비상계엄에 가담한 혐의로 기소된 박성재 전 법무부 장관에게 중형이 선고됐다. 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 22일 내란 중요임무 종사, 직권남용권리행사방해 등 혐의로 재판에 넘겨진 박 전 장관에게 징역 25년을 선고했다. 재판부는 박 전 장관이 증거를 인멸할 우려가 있다고 보고 법정구속했다. 계엄 해제 직후 이뤄진 '안가 회동'에서 계엄에 관한 논의가 없었다는 취지로 국회에서 위증한 혐의로 함께 기소된 이완규 전 법제처장에게 공소기각 판결했다. 12·3 비상계엄에 가담한 혐의로 기소된 박성재 전 법무부 장관에게 중형이 선고됐다. 사진은 내란중요임무종사 혐의로 기소된 박 전 장관이 22일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 1심 선고 공판에 출석하고 있는 모습. [사진=뉴스핌DB] 재판부는 박 전 장관이 2024년 12월 3일 비상계엄 선포 직후 법무부 간부 회의를 소집해 검사 파견을 검토하고 교정시설 점검 등을 지시한 행위를 윤석열 전 대통령의 내란 범죄에 가담한 것으로 판단, 내란 중요임무 종사 혐의를 유죄로 인정했다. 재판부는 "피고인은 국무위원으로서 헌법과 법률을 준수하고 수호할 헌법적 의무를 부담한다"며 "그럼에도 12·3 내란이 성공할지도 모른다는 생각에 의무를 외면하고 가담을 선택했다"고 지적했다. 교정시설 수용 여력 점검, 출국금지 담당 직원 출근을 지시하며 직권을 남용한 혐의도 유죄로 판단했다. 비상계엄 해제 직후 법무부 검찰과에 계엄을 정당화하는 논리가 담긴 '권한 남용 문건'을 작성하게 한 직권남용 혐의 역시 유죄로 봤다. 재판부는 양형이유에 대해 "12·3 비상계엄은 윤석열 전 대통령의 위헌·위법한 비상계엄 선포와 포고령 발령, 군·경을 동원한 국회 통제 시도 등으로 이뤄진 내란행위에 해당한다"며 "권력 핵심부가 주도한 '위로부터의 내란'이자, 친위 쿠데타의 성격을 가진다"고 밝혔다. 이어 "국제사회에서 대한민국의 위상을 훼손하고 수십 년간 쌓아온 민주주의 성과를 위협한 중대한 범죄"라며 "비상계엄이 조기에 실패한 것은 시민과 국회의 대응 덕분일 뿐, 피고인들의 행위가 가볍다고 볼 수는 없다"고 지적했다. 아울러 "피고인은 수사기관과 법정에서 서슴없이 허위 진술하거나 '아무런 기억이 나지 않는다'고 진술했다"며 "신문 과정에서 '많은 책임감을 느끼고 죄송하다'고 했으나, 이런 태도에 비추어 그 진정성을 인정하기 어렵다"고 판시했다. [서울=뉴스핌] 사진공동취재단 = 12.3 비상계엄 해제 직후 안가 회동과 관련해 국회에서 위증한 혐의를 받는 이완규 전 법제처장이 22일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 1심 선고 공판에 출석하고 있다. 2026.06.22 photo@newspim.com 다만 김건희 여사로부터 서울중앙지검에 명품 가방 수수 사건 전담 수사팀이 구성된 경위를 파악해달라는 취지의 청탁을 받은 후 하급자에게 부적절한 지시를 내린 혐의(청탁금지법 위반)에 대해선 공소기각을 선고했다. 이 사건이 내란 특검법에서 정한 수사 대상에 해당하지 않으므로 특검에게 수사권과 공소권이 없다는 판단이다. 재판부는 같은 이유로 이 전 처장의 국회증언감정법 위반 혐의에 대해서도 공소기각을 선고했다. 내란 특검팀(특별검사 조은석)은 지난 4월 열린 결심공판에서 박 전 장관에게 징역 20년, 이 전 처장에게 징역 3년을 각각 구형한 바 있다. 장우성 특검보는 박 전 장관 1심 선고와 관련해 "위헌·위법한 비상계엄 선포를 막고 헌정질서를 수호해야 할 법무부 장관의 책무를 확인한 판결"이라며 "김건희 여사 수사무마 청탁금지법 위반 혐의와 이완규 전 법제처장 공소기각 부분은 종합특검 수사 대상 해당 여부를 검토해 인계할 수 있고, 이번 사건에 대한 항소 가능성은 낮다"고 말했다. pmk1459@newspim.com 2026-06-22 16:10
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李대통령 지지율, 5주 연속 하락세 [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령의 국정수행 지지율이 5주 연속으로 하락하면서 취임 이후 처음으로 40%대 지지율을 기록했다.  여론조사 전문기관인 리얼미터가 22일 공개한 6월 3주차 주간집계(에너지경제신문 의뢰, 15~19일 조사, 무선 100% 임의번호 자동응답(ARS)방식, 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지 참조) 결과를 보면 이 대통령 국정수행 긍정평가는 46.7%로 지난주보다 4.8%포인트(p) 하락했다. 이 대통령의 지지율이 50% 미만으로 떨어진 것은 취임 후 처음이다. 이재명 대통령 6월 3주차 국정수행 평가. [그래프=리얼미터] 부정평가는 49.7%로 5.5%p 올랐다. 긍·부정 평가가 오차범위 안이었다. '잘 모르겠다' 3.6%였다. 리얼미터는 6·3 지방선거 투표용지 부족 사태로 인한 책임론 확산과 집권 여당 더불어민주당 당권 갈등이 정국 전반의 부정적 영향을 준 것으로 분석했다. 특히 이 대통령의 유럽 순방 성과와 코스피 9000선 돌파에도 되레 자산시장 양극화 우려가 커지면서 중도층과 수도권을 중심으로 지지층 이탈이 나타났다고 리얼미터는 판단했다. 권역별로는 대구·경북(9.9%p) 하락세가 가장 컸고, 인천·경기(7.6%p), 서울(7.4%p)도 큰 낙폭을 보였다. 연령대별로는 50대(9.1%p) 지지층의 이탈이 가장 많았고, 20대(6.2%p)와 40대(5.5%p)에서도 하락세가 두드러졌다. 6월 3주차 정당 지지도. [그래프=리얼미터] 정당 지지도(18~19일 조사)에서는 민주당이 40.1%로 2.1%p 올랐고 국민의힘이 42.3%로 2.0%p 떨어졌다. 이어 개혁신당 3.4%, 조국혁신당 2.9%, 진보당 1.7% 순으로 조사됐다. 무당층은 7.7%였다. 리얼미터는 국민의힘 지지율이 하락한 것은 선거관리 부실 사태를 전면 재선거·사전투표 폐지로 확대한 것을 부정 요인으로 꼽았다. 장동혁 국민의힘 대표를 향한 사퇴 요구로 당내 갈등이 불거지며 보수층 결집력이 약화한 것으로 봤다. 민주당은 선거 부실 관리에 대한 여야 국정조사 합의 등 수습 국면과 정청래 민주당 대표가 이 대통령의 순방 성과를 치켜세우며 '단합'을 부각하고 있는 것이 지지층 결집으로 이어졌다고 분석했다. the13ook@newspim.com 2026-06-22 10:18
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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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