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[김정호의 4차혁명 오딧세이] '인공지능 시대' 수능 수학이 가야할 길

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공학을 위한 수학 40년의 탐험

필자가 중고등학교 때 가장 좋아했던 과목이 수학이었다. 그런 배경으로 이과를 선택하고 나중에 공대로 진학하게 된다. 중학교 때는 직각 삼각형 해석에 필요한 ‘피타고라스 정리’를 증명한다고 방학 때 끙끙했던 기억도 난다. 고등학교 때는 수학책으로 ‘수학의 정석’과 ‘해법 수학’ 문제를 풀면서 좋아했다. 특히 수업 중간의 쉬는 시간이면 어려운 문제 1개씩 풀면서 10분을 지내기도 했다.

      김정호 교수

대학 입학 시험에는 본고사 수학 시험을 치렀다. 필자의 기억에 8개의 문제가 나왔는데 1개 문제를 손 대지 못하고 답을 구하지 못했다. 나중에 대학을 들어가고, 전공을 하면서 보니 아주 간단한 문제였는데, 고등학생에게는 조금 어려운 방법으로 풀어야 한다.

그 문제는 f(x)= sin(x)+sin(2x)+sin(3x)+…. +sin(nx) 의 삼각함수 수열의 합을 구하는 문제였다. 그냥 삼각함수 합의 공식으로 풀려면 불가능한데, 복소수를 이용한 삼각함수의 정의를 이용하면 쉽게 풀 수 있다. 삼각함수는 지수 함수를 복소수로 표현하면 되고, 복소수 지수함수 수열의 덧셈은 간단한 수식으로 구해진다. 이 문제를 풀려면, 삼각함수, 복소수, 수열을 개념을 통합해야 하는 문제였다.

대학에 들어 가서도 전공 필수를 제외하고 수학과, 물리학과, 전산학과 과목들을 두루 수강했다. 그 중에서 수강한 수학과목이 공업수학(Engineering Mathematics), 선형대수(Linear Algebra), 미분방정식(Differential Equation), 미분기하학(Differential Geometry) 등의 과목들이었고, 더해서 개인적으로는 물리수학(Mathematics for Physics), 복소수 해석(Complex Analysis) 책을 사서 혼자 공부하기도 했다. 그러고 보면 수학 과목을 좋아했던 것은 사실로 보인다.

이러한 중학교, 고등학교, 대학교에서 수학을 통해서 논리력, 사고력, 상상력, 창의력을 키워온 것 같다. 하지만 공학의 전문 영역에 들어온 지난 30년 동안에 이러한 고급 수학을 직접 쓴 경우는 거의 없었다.

매일 매일의 연구에는 아주 간단한 미적분, 벡터, 행렬 곱셈 정도만 쓰인다. 그것도 개념의 설정이 중요하고 융합이 중요하다. 미적분도 sin(x) 의 미분이 cos(x) 라는 정도만 필요하다. 그보다 수학의 개념을 잘 파악하는 것이 중요하다. 복잡하고 어려운 수학은 컴퓨터가 다 풀어 준다. 그래서 점점 수학용 소프트웨어인 MATLAB(수학, 그래픽, 프로그래밍 소프트웨어)이나 컴퓨터와 지내는 시간이 점점 늘어나고 있다.

1978년 1월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘해법 수학’ 광고, [출처=네이버 블로그]
1979년 7월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘수학의 정석’ 광고, [출처=네이버 블로그]


4차 산업혁명 인공지능에 필요한 수학

4차 산업혁명을 맞아 인공지능이 큰 주제로 등장하고 있다. 인공지능 기술이 가져올 미래 사회의 변화는 상당히 크게 나타날 전망이다. 1차 산업혁명이 노동을 대체한 ‘기계 혁명’ 이라고 한다면, 2차 산업혁명은 전기에너지 기반한 ‘대량생산 혁명’으로 불릴 수 있고, 3차 산업혁명은 인터넷 기초한 ‘정보혁명’ 이라면 4차 산업혁명은 빅데이터를 기반한 ‘인공지능 혁명’으로 생각한다.

그럼 인공지능 알고리즘을 개발하거나 이용하는 개발자 입장에서 필요한 수학은 무엇일까? 아쉽게도 대부분의 인공지능 개발자와 사용자에 필요한 수학은 고등학교 수준의 ‘행렬’ 과 ‘미적분의 개념’ 정도이다. 고등학교 교과서 내용의 개념만 이해해도 된다고 생각한다.

빅데이터 시대의 디지털 데이터 자체가 행렬이다. 영상 이미지 데이터도 그렇고 빅데이터를 저장하는 반도체 메모리도 2차원적인 배열이다. 행렬 곱셈, 덧셈 원리와 절차만 알면 된다. 이 내용은 잘 설명하면 중학생도 이해 할 수 있다. 다양한 신경세포(Node)와 연결층(Layer)을 머리 속에 상상의 연결선 그래프로 그릴 수 있으면 된다. 연결선 그래프를 행렬 수식으로 표현할 수 있으면 된다. 이 과정은 딥러닝 구조의 설계와 학습 과정 설계에서 사용된다.

인공지능은 학습을 통해서 지능이 증가하게 된다. 그 학습은 빅데이터를 이용하게 되고, 그래서 데이터가 클수록 인공지능이 똑똑해 진다. 이러한 인공지능의 종류인 지도학습(Supervised Learning)에서는 학습과정에서 데이터를 입력하고 정답을 가르치게 된다. 정답이 틀리고 오차가 생기면 그 오차를 줄이기 위해서 인공지능 연결선의 가중치 값(Weight)들을 고쳐 나가게 된다.

이 과정을 역방향 학습(Back Propagation)이라고 한다. 이때 오차를 최소화 하기 위해서 미분과 함수 기울기의 개념이 들어간다. 신경세포에 들어가는 함수를 활성화 함수(Activation function)라고 하는데 이 함수의 기울기(Gradient) 값이 사용된다. 그런데 이 활성화 함수도 간단한 삼각함수와 지수 함수의 조합으로 이루어져 있다. 그러니 이 활성화 함수의 미분도 고등학교 수학의 범위를 크게 벗어나지 않는다. 인공지능 프로그램을 사용하는 입장에서는 고등학교 수학의 개념만 잘 알아도 된다.

그런데 고급 인공지능 알고리즘에 확률과 통계 고급 수학이 쓰이기도 한다. 인공지능에 모든 경우의 수를 학습하기 어렵기 때문에 확률과 통계의 힘을 필요로 하는 경우가 많기 때문이다. 아예 수학 수식 해를 구하기 보다는 난수(Random Number)를 만들어 내고 이 난수를 이용해서 수학의 답을 구하기도 한다. 세상에는 정확한 수식으로 답을 구할 수 없는 문제가 많기 때문이다. 그래서 인공지능의 기초 혁신에는 확률과 통계가 더 중요한 수학이 된다. 인공지능 수학자가 되려면 대학, 대학원에서 확률과 통계를 전공해도 좋다.

인공지능 알고리즘 학습 과정(Back Propagation)에서 오차를 줄이기 위한 최소점 (Global minimum)찾기 미분 과정의 설명, [출처=rasbt.github.io]]
인공지능에 사용되는 활성화 함수의 다양한 종류, [출처=Toward Data Science]


갈 길을 잃은 대입 수능 수학 시험

인공지능을 이용한 프로그램을 짜다가 보면, 개발자는 개념의 설정과 구조의 설계를 하고 실제 수학 문제는 전용 소프트웨어가 풀어준다. 논리적 사고력을 바탕으로 일의 순서를 정하고 그림이나 차트로 표현한다. 그리면 쉽게 컴퓨터 코딩으로 전환 가능하다. 그러니 개념과 절차의 설계, 구조의 설정이 중요하다. 컴퓨터는 복잡한 수학 문제, 많은 영의 수학 계산을 인간보다 휠씬 빠르고 정확하게 푼다. 그러니 양과 속도에서 인간이 경쟁하기 어렵다. 그래서 인간의 생각의 힘이 중요하다.

최근 대학 입학 수능 문제를 보면, 학생의 변별력을 위해서 그리고 입시 공정성을 위해서 빠르게 많은 문제를 푸는 능력이 중요한 것으로 보인다. 이제 4차 산업혁명 시대에는 그것은 컴퓨터가 할 일이다. 현재의 대학 입학 수능 시험 문제 출제 의도는 4차 산업혁명과 인공지능 시대를 역행한다. 지금의 대학 입시 수학 교육과 문제 풀이 방식은 오히려 맑고 밝은 두뇌를 가진 우리 청소년의 창의적인 뇌를 점점 퇴화시키고 있다.

2018년 수능 수학 문제 [출처=m.metroseoul.co.kr]

 

joungho@kaist.ac.kr   


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

 

[뉴스핌 베스트 기사]

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젠슨 황 스캔들 불똥 튄 백악관? [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 젠슨 황 엔비디아 전 최고경영자(CEO)와 중국 정보요원 의혹 여성 간의 불륜 스캔들 파장이 백악관에 번지며, 도널드 트럼프 대통령의 핵심 참모들이 이번 정치적 난맥상의 책임을 하워드 러트닉 상무장관에게 돌리기 시작했다. 12일(현지시간) 밤 월스트리트저널(WSJ)은 사안에 정통한 복수의 소식통을 인용해 러트닉 장관이 반도체 수출 통제를 지연시킨 행보, 퇴임하는 황 전 CEO와의 오랜 친분, 그리고 기존 행정부 인사들과의 불화 등을 이유로 행정부 내부의 집중 포화를 맞고 있다고 보도했다. 2026년 9월 2일(현지시간) 미국 노스캐롤라이나주 채플힐에서 열린 주요 20개국(G20) 혁신 장관 회의에서 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)(좌)와 악수하는 하워드 러트닉 미국 상무부 장관의 모습. [사진=로이터 뉴스핌] 러트닉 장관을 향한 압박은 황 전 CEO의 스캔들이 대통령 내각으로까지 번지고 있음을 보여준다. 소식통들에 따르면 이날 트럼프 대통령의 일부 참모들은 러트닉 장관을 둘러싼 내부의 거센 비판을 어떻게 수습할지 논의했다. 트럼프 대통령의 일부 정치적 측근들은 이미 대통령에게 러트닉 장관의 경질 방안을 건의한 것으로 전해졌다. 백악관은 성명을 통해 트럼프 대통령이 "상무장관과 그가 현대 역사상 가장 혁신적인 상무장관으로서 직무를 수행할 능력에 대해 전폭적인 신뢰를 유지하고 있다"고 밝혔으나, 추가 논평 요청에는 응하지 않았다. 상무부와 재무부 대변인 역시 논평을 거부했다. 비판론자들은 상무부가 미국산 인공지능(AI) 반도체의 동남아시아 수출 단속을 가로막으면서, 중국 정보원으로 의심받는 앨리스 황 같은 인물이 엔비디아와 사업할 수 있는 틈을 열어줬다고 지적한다. 실제로 상무부는 2024년부터 앨리스 황이 임원으로 있던 메가스피드 인터내셔널(이하 '메가스피드')의 반도체 수출통제 규정 위반 여부를 조사해 왔지만 블랙리스트(수출통제 명단) 등재까지는 나아가지 않아 국무부와 국가안보회의(NSC) 관계자들의 불만을 샀다. 현재 법무부는 앨리스 황과 연관된 다수의 수사를 주도하고 있다. 러트닉 장관은 트럼프 행정부 내에서 황 전 CEO와 가장 가까운 인사 중 한 명으로, AI 정책 결정 시 수시로 그에게 자문하고 그를 미국의 위대한 경영자 중 한 명으로 치켜세웠다. 황 전 CEO 역시 지난해 "러트닉은 행정부에서 내가 가장 자주 대화하는 인물"이라고 밝혔으며, 상무부는 이 발언 영상을 공식 소셜미디어에 게시하기도 했다. 트럼프 대통령의 일부 측근들은 러트닉 장관이 수출 통제에 소극적으로 대응함으로써 엔비디아와 황 전 CEO에게 방패막이 역할을 해줬다고 대통령과 고위 참모들에게 호소해 왔다. 정작 트럼프 대통령 본인도 중국 기업들이 미국산 반도체에 계속 의존하도록 만드는 것이 더 중요하다는 황 전 CEO의 논리에 동조하며 고강도 수출 제한에 반대해 왔고, 황 전 CEO의 불륜 사실을 보고받고도 조치를 취하지 않았다. 그럼에도 참모들은 지난해 관세 정책 혼선 등에 대한 기존 불만까지 더해 러트닉 장관에게 이번 사태의 책임을 집중시키는 모양새다. 행정부의 갈등은 최근 백악관 집무실 회의에서 폭발했다. 소식통들에 따르면 이 자리에서 스콧 베선트 재무장관과 고위 관리들은 상무부가 중국 및 안보 우려국으로의 엔비디아 칩 판매를 막지 못한 점을 놓고 러트닉 장관을 강하게 추궁했다. 2024년 대선 승리 후 정권 인수기 당시 재무장관 자리를 놓고 경쟁했던 두 장관은 그동안 산발적으로 충돌해 왔다. 황 전 CEO 스캔들로 행정부와 엔비디아의 유착 의혹이 불거지자 베선트 장관 등은 러트닉 장관에게 책임을 돌리려 했으나, 행정부 내 다른 인사들은 재무부 역시 앨리스 황이나 메가스피드를 제재하지 않았다며 베선트 장관에게 역공을 가했단 전언이다. 의회의 초당적 압박도 거세지고 있다. 수출 통제를 관할하는 상원 은행위원회의 팀 스콧 위원장(공화·사우스캐롤라이나)은 12일 밤 황 전 CEO와 러트닉 장관에게 다음 달 3일 청문회 출석을 요구하는 서한을 발송했다. 내년 민주당이 다수당이 돼 차기 상원 은행위원장으로 유력시되는 엘리자베스 워런 상원 은행위 민주당 간사(매사추세츠)도 조사를 예고한 상태다. wonjc6@newspim.com   2026-11-13 11:02
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엔비디아 급락에 개미들 역대급 '줍줍' [시드니=뉴스핌] 권지언 특파원 = 젠슨 황 최고경영자(CEO)의 사임 소식에 급락한 엔비디아 주식을 개인투자자들이 기록적인 규모로 사들였다고 12일(현지시각) 야후 파이낸스가 보도했다. 과거 급락 이후 반등한 사례가 적지 않지만, 황 전 CEO의 퇴진으로 경영 리더십 공백이 부각된 만큼 주가가 바닥을 확인했다고 단정하기는 이르다는 분석도 나온다. 반다 리서치에 따르면 이날 뉴욕증시에서 엔비디아 주식은 거래 시작 후 첫 30분 동안 개인투자자들로부터 순매수 기준 1억1100만달러의 자금이 유입됐다. 이는 엔비디아의 장 초반 매수 규모로는 역대 최대이며, 평소보다 40배 이상 많은 수준이다. 이번 주 미국 주식과 상장지수펀드(ETF)에 유입된 개인투자자 매수 자금 가운데 엔비디아가 차지한 비중은 61%에 달했다. 엔비디아 주가 상승에 베팅하는 레버리지 펀드에도 자금이 몰렸지만, 하락에 베팅하는 펀드에는 자금 유입이 없었다. 반다 리서치는 "개인투자자들의 자금 흐름이 사실상 한 방향으로 쏠려 있다"고 분석했다. 공인재무분석사(CFA)이자 공인시장기술분석사(CMT)인 마이크 자카르디도 이번 매수세를 두고 "역사상 가장 극적인 '뉴스에 매수하기' 사례 중 하나"라고 평가했다. 앞서 엔비디아 주가는 황 전 CEO의 사임 소식이 전해진 뒤 장 초반 최대 14% 급락해 2025년 6월 이후 최저치로 밀렸다. 이후 낙폭의 절반 이상을 만회했지만, 후임 CEO가 정해지지 않은 상황에서 투자자들의 불확실성은 여전하다. 엔비디아는 오는 17일 분기 실적을 발표할 예정이다. [AI 차트=권지언 기자] ◆ 과거 급락 후 반등 사례…기술적 지표는 과매도 차트상으로는 매수세가 유입될 수 있는 가격대에 도달했다는 분석이 나온다. 엔비디아 주가는 장중 한때 153달러 아래로 떨어졌다. 이 가격은 2024년 말부터 2025년 6월까지 주가 상승을 제한했던 저항선이다. 이후 1년여 만에 가장 많은 거래량을 동반하며 반등했다. 과거 저항선이 지지선으로 바뀌는 현상은 매수세가 유입되고 있음을 보여주는 전형적인 기술적 신호로 해석된다. 다만 이날 저점을 다시 밑돌면 이러한 반등 구도는 훼손될 수 있다. 모멘텀 지표도 과매도 신호를 나타내고 있다. 일간 차트에서는 과매도 영역에 깊숙이 진입했고, 주간 차트에서도 과매도 수준에 근접했다. 엔비디아 주가는 2022년 9월 이후 최악의 월간 성적을 기록할 가능성이 있다. 알파트렌즈의 브라이언 섀넌 창업자는 엔비디아 주가가 투매에 가까워지고 있다고 평가하면서도, 반등을 신뢰하기 위해서는 주가가 5일 이동평균선인 약 175달러를 웃도는 수준에서 거래를 마쳐야 한다고 지적했다. 과거 사례도 반등 가능성을 뒷받침한다. 엔비디아 주가는 이번 급락의 저점에서 10월 사상 최고치 대비 38% 하락했다. 이는 코로나19 팬데믹과 관세 충격 당시의 급락 폭에 근접한다. 당시 두 차례 급락 이후 주가는 모두 3개월 안에 사상 최고치를 경신했다. 2018년과 2022년 하락은 더 깊었으며, 이전 고점을 회복하는 데 7~14개월이 걸렸다. 2010년 이후 엔비디아 주가가 하루 10% 이상 하락한 뒤 장 마감 때 낙폭의 절반 이상을 만회한 사례는 여섯 차례였다. 이 중 2022년 1월을 제외한 다섯 차례에는 1년 뒤 주가가 상승했다. 다만 2022년 1월 사례는 이후 더 깊은 하락세로 이어졌다. ◆ 월가 매수 의견 유지에도 황의 공백은 부담 월가에서는 엔비디아에 대한 긍정적 시각을 유지하는 움직임이 이어지고 있다. 로젠블랫의 케빈 캐시디 애널리스트는 투자의견 '매수'를 유지하며 "직원과 공급업체, 고객들이 회사를 중심으로 뭉칠 것으로 예상한다"고 밝혔다. 골드만삭스의 제임스 슈나이더 애널리스트 역시 '매수' 의견을 유지했지만, 황 전 CEO의 퇴진은 "주가에 의미 있는 수준이지만 제한적인 부정적 요인"이라고 평가했다. 황 전 CEO의 공백이 부담으로 꼽히는 것은 그가 엔비디아의 주요 사업 전략과 대규모 투자 결정을 이끌어 온 핵심 인물이기 때문이다. 엔비디아가 고객사 자금 조달을 지원하는 이른바 '엔비디아 은행'식 거래도 황 전 CEO의 구상에서 나왔다. 언컨벤셔널 AI의 나빈 라오 CEO는 야후 파이낸스 인베스트 행사에서 "주가를 방어한다는 것은 결국 해당 기업을 운영하는 인물의 비전에 베팅하는 것과 비슷하다"고 말했다. 반면 더블라인 캐피털의 제프리 건드라크 CEO는 아직 주가 바닥을 판단하기에는 이르다는 입장이다. 그는 같은 행사에서 "극심한 공포가 지배하는 환경에 진입하기 전까지는 관심을 두지 않을 것"이라고 말했다. kwonjiun@newspim.com 2026-11-13 10:59
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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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