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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능 필수지식 '이산수학' 아시나요

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1, 2차 산업혁명에 기여한 '미적분학'

전자공학에서 대학 2, 3 학년때 배우는 가장 기초적인 과목이 전자기학, 전기회로, 전자공학이다. 그리고 반도체 물성이론도 같이 배운다. 이 과목들에서 반도체로 이루어진 프로세서, 센서, 메모리, 무선통신 반도체 회로를 설계하고 제작하는데 필요한 기본 이론을 얻는다. 그래서 2, 3 학년 과목들이 제일 중요하다.

        김정호 교수

이러한 과목에 사용되는 가장 중요한 수학적 방법론이 미적분학이다. 단순히 미분, 적분 문제 해법을 넘어서 미분으로 이루어진 미분방정식, 적분으로 이루어진 적분 방정식을 푸는 연습을 하게 된다. 특히 전자기학에서는 경계 조건과 구조의 대칭을 이용한 벡터의 미분방정식을 많이 풀게 된다.

이러한 이론은 5G 무선통신용 전송선, 안테나 설계에 활용된다. 전기 및 전자 회로 문제에서는 시간의 변화에 대한 미분 방정식을 많이 푼다. 전자 소자의 특성이 전압 또는 전류의 미분으로 표현되기 때문이다. 회로 미분 방정식은 초기 시작점의 전류 전압 조건을 이용해서 미분 방정식 문제를 푸는데, 경우에 따라 주파수 영역으로 이동해서 대수적으로 문제를 풀기도 한다.

이처럼 기존의 공학에 필요한 수학은 미적분이 많이 활용되었다. 미적분학이 자연과 공학 문제에 대한 모델 수립, 수학적 해법을 제공하면서 동시에 공학 문제에 대한 통찰력과 이해력을 키워준다. 하지만 요즘 실제 공학 문제가 이렇게 단순한 선형 미분방정식으로 표현되는 경우는 이제 거의 없다.

예를 들어 반도체 내부만 하더라도 수억 또는 수조 개의 트랜지스터가 있게 되는데, 인간이 미분 방정식으로 동시에 모두 풀기 불가능하다. 그래서 대부분 요즈음은 컴퓨터로 미분방정식을 풀고 있다. 그래서 MATLAB으로 알려진 수학 전용 소프트웨어를 잘 사용해야 한다. 이제는 미적분의 개념만 잘 알면 된다.

전자파 해석, 안테나 설계에 사용되는 Maxwell Equation들. 미적분 방정식으로 표현되어 있다. [출처: Researchgate]


인공지능 알고리즘에 꼭 필요한 '이산수학'

요즈음 4차 산업혁명에 필요한 빅데이터는 모두 ‘0’ 과 ‘1’ 의 2진수로 표현되는 디지털 신호로 표시된다. 특히 인공지능을 위한 알고리즘 계산도 컴퓨터 내에서 디지털 신호 계산으로 이루어 진다. 신경세포(Perceptron)에서의 덧셈, 곱셈 작업도 모두 디지털 계산으로 구현된다. 데이터도, 계산도, 저장도 모두 디지털 반도체에서 이루어지고 있다. 이처럼 데이터가 디지털인 이유는 반도체 메모리 저장 장치 자체가 디지털 소자이기 때문이다. 또한 데이터 전송을 위한 광통신 네트워크, 무선 통신도 모두 디지털 신호 전송으로 수행된다. 따라서 4차 산업혁명의 토대는 ‘0’과 ‘1’로 표현되는 2진수 수학에 있다고 본다. 그 수학을 ‘이산수학(Discrete Mathematics)’라고 부른다.

기존의 미적분학은 연속되는 함수의 기울기를 구하거나 면적을 구한다. 그런데 디지털 신호는 ‘0’ 과 ‘1’은 급격하게 불연속적으로 신호가 변화한다. 그 변화 시점에서 함수 값이 불연속적이다. 그러니 그 불연속 시점에서 함수를 미분하면 무한대가 된다. 따라서 디지털 신호 처리와 인공지능 알고리즘의 구현과 해석은 기존의 미적분으로 해결할 수가 없다. 그래서 디지털 신호의 해석에 가장 필요한 수학이 ‘이산수학(Discrete Mathematics)’가 되고 있다. 이산수학은 ‘2 진수 수학’ 혹은 ‘디지털 수학’이라고 부를 수도 있다.

이산수학에서는 디지털 세계의 기본적인 개념, 원리, 법칙을 활용하여 실생활에서 일어나는 디지털 상황의 문제를 수학적으로 정의 할 수 있는 능력을 배양한다. 그리고 이를 바탕으로 논리적으로 사고하고 합리적으로 문제를 해결하는 능력과 태도를 기를 수 있다. 특히 디지털 이산적 개념을 적용하는 디지털 컴퓨터 사용이 지속적으로 증가함에 따라 요구되는 컴퓨터공학, 정보통신, 소프트웨어 등의 정보기술(IT) 분야에서 이산수학을 바탕으로 시스템을 설계하거나 컴퓨터를 이용해 문제를 해결하는 방법을 학습 할 수 있다.

추가적으로 이산수학과 관련된 지식은 인공지능 알고리즘과 학습 방법을 개발하고, 인공지능 머신러닝의 구조를 설계하는데 학문적 기반이 된다. 예를 들어 디지털 행렬 계산과 논리회로도 이산수학에 포함된다. 결국 이산수학은 인공지능의 수학적 토대가 된다.

이산 수학을 이용한 논리 계산을 위한 기본 수식들, [출처: KAIST]
연속 함수 수학과 이산 수학의 비교, [출처: 네이버 블로그]

 

수학도 바뀐다 

여기에 더해 이산수학이 컴퓨터 소프트웨어 제작에 필요한 논리적 사고력을 함양하는 데 큰 도움이 된다. 컴퓨터 프소프트웨어의 가장 기본적인 구조인 제어문, 반복문, 서브루틴의 개념에는 순차적인 논리 사고가 필요하며, 이산수학으로 단련되어 논리적 사고를 할 수 있는 프로그래머가 더 높은 생산성과 훌륭한 성과물을 보인다. 마지막으로 컴퓨터 프로그램 제작을 위한 추상화와 알고리즘에 이산수학의 이론들이 실제로 사용된다.

이산수학은 디지털 정보이론, 그래프이론, 알고리즘과 같은 이산적인 분야를 다룬다. 이처럼 이산 수학은 컴퓨터 과학의 기초이론으로서 가장 중요한 위치를 차지하고 있다. 더 나아가 이산수학의 개념은 4차 산업혁명의 빅데이터, 인공지능에 필요한 수학적 근간이 된다고 말할 수 있다.

특히 인공지능 연구에 필요한 기초 수학이 디지털 미적분, 행렬, 확률과 통계이다. 더 나아가 전문가가 되기 위해서는 디지털 게임이론, 정보이론 등도 필요하다. 여기에 꼭 기초가 되는 수학이 이산수학이다. 그래서 앞으로 이산수학이 전공을 불문하고 대학 1,2 학년 때 꼭 필수적으로 수강해야 하는 과목으로 생각한다. 1,2,3 차 산업에 필요한 수학이 있었고, 이제 4차 산업혁명에 더욱 중요한 수학이 새로이 등장하고 있다. 이산수학이 그 중의 기초이다.

이산수학에 기초한 디지털 세계에서의 문제 추상화, 모델링, 계산 과정, [출처=KAIST]

 

joungho@kaist.ac.kr 

  

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]  

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車보험 '8주룰' 10일부터 시행 [서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 자동차보험 경상환자의 장기치료 필요성을 별도로 심사하는 이른바 '8주룰' 시행이 하루 앞으로 다가왔다. 앞으로 자동차 사고로 타박상이나 염좌 등 가벼운 부상을 입은 환자가 8주를 넘겨 치료받으려면 양·한방 전문 의료인의 검토를 거쳐야 한다. 시행을 앞두고 운전자들 사이에서는 언제 발생한 사고부터 새 기준이 적용되는지, 8주가 지나면 치료가 중단되는 것인지 등을 두고 혼선이 예상된다. 8일 보험업계에 따르면 개정 자동차손해배상 보장법 시행령은 오는 10일부터 시행된다. 제도 적용 여부를 가르는 기준은 치료를 시작한 날짜나 8주가 도래하는 시점이 아닌 '사고 발생일'이다. 실제 첫 심사 대상은 9월 10일 사고 환자가 8주를 넘기는 11월 초부터 나올 전망이다. [서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = [AI일러스트] 2026.09.08 yunyun@newspim.com 이에 따라 9일까지 발생한 사고로 치료 중인 환자는 치료기간이 8주를 넘어가더라도 기존 보상 절차를 따른다. 반면 새 제도 적용 대상인 상해등급 12~14급 경상환자가 8주를 넘겨 치료를 계속하려면 자동차손해배상진흥원(자배원)의 치료 필요성 검토를 받아야 한다. 당분간 사고일에 따라 서로 다른 보상 절차가 적용되는 과도기도 불가피하다. 9일 발생한 사고는 이후 치료기간이 8주를 넘겨도 새 심사 대상이 아니지만, 10일 사고부터는 새 기준을 적용받기 때문이다. 사고 후 8주가 지났다고 해서 치료비 지급이 자동으로 중단되는 것은 아니다. 환자가 진단서 등 필요한 자료를 제출하면 보험회사나 자동차공제조합이 자배원에 검토를 요청한다. 자배원은 전문 의료인의 판단을 거쳐 결과를 환자와 보험사 등에 통보하고, 치료 필요성이 인정되면 자동차보험으로 치료를 계속 받을 수 있다. 검토 결과에 이의가 있을 경우 공제분쟁조정분과위원회를 통해 한 차례 더 전문 의료인의 심의를 받을 수 있다. 환자가 직접 신청하거나 보험회사 등을 통해 신청하는 방식 모두 가능하다. 고속도로 모습 [사진=뉴스핌DB] 심사 대상도 모든 경상환자는 아니다. 상해등급 12~14급 가운데 척추 염좌, 팔다리 관절의 근육·힘줄 단순 염좌, 흉부 타박상, 손발가락 관절 염좌, 팔다리의 단순 타박상 등이 대상이다. 임산부와 만 7세 이하 영유아는 별도 검토 없이 치료를 계속 받을 수 있다. 환자의 비용 부담을 줄이기 위한 장치도 마련됐다. 진단서 등 검토 서류 발급 비용과 심사가 끝날 때까지의 치료비는 보험회사와 공제조합이 부담한다. 검토가 지연되더라도 해당 기간의 치료비를 환자에게 부담시키지 않는다. 자배원은 의과·한의과 전문의 약 200명을 심사위원으로 위촉해 장기치료 필요성을 판단할 계획이다. 종합병원 근무 경력 등 일정 요건을 갖춘 의료진을 중심으로 심사 인력을 구성한다. 당국은 환자가 제도를 알지 못해 필요한 절차를 놓치는 것을 막기 위해 안내 체계도 강화했다. 금융감독원은 보험 가입·갱신 단계에서 새 보상 절차를 알리고, 사고 접수 직후에 이어 치료 3~4주차와 6~7주차에도 관련 내용을 다시 안내하도록 보험사 절차를 정비했다. 정부가 8주 초과 장기치료에 별도 검토 절차를 도입한 것은 경상환자 수는 줄어든 반면 치료비는 빠르게 늘고 있다는 판단에서다. 국토부에 따르면 자동차보험 경상환자는 2019년 155만4000명에서 2024년 148만8000명으로 감소했지만 같은 기간 치료비는 1조원에서 1조4100억원으로 늘었다. 연평균 증가율은 7.0%다. 제도 효과가 실제 보험금 지급이나 손해율에 반영되기까지는 시간이 필요할 것으로 보인다. 첫 심사가 11월부터 시작되는 데다 기존 사고 환자는 이전 보상 체계를 적용받아 올해 안에는 제도 효과가 제한적으로 나타날 가능성이 크다. 보험업계 관계자는 "시행 초기에는 기존 사고 환자와 새 제도 적용 환자를 사고일 기준으로 구분해 관리해야 하는 만큼 사실상 두 개의 보상 체계가 동시에 운영된다"며 "첫 심사가 시작되는 11월 이후부터 실제 심사 건수와 치료기간 변화 등을 지켜봐야 제도 효과를 판단할 수 있을 것"이라고 말했다.   yunyun@newspim.com 2026-09-09 06:00
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메타, 개인용 AI 에이전트 '뮤즈' 공개 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 메타플랫폼스가 8일(현지시간) 개인용 인공지능(AI) 에이전트 '뮤즈(Muse)'를 공개했다. 질문에 답하는 데 그치지 않고 사용자를 대신해 실제로 일을 처리하는 서비스다. 뮤즈는 이메일 발송이나 여행 예약 같은 개별 작업은 물론 장기 목표를 계획으로 바꾸는 작업까지 맡는다. 사용자가 목표를 알려주면 맞춤형 계획을 세우고 시간과 자원을 조율한 뒤 스스로 진행한다. 브라우저를 열어 양식을 채우고 사용자를 대신해 협상도 한다. 메타는 자사 최신 모델 '뮤즈 스파크'가 이 서비스를 구동한다고 밝혔다. 실제 업무를 수행하는 에이전트 작업을 위해 만든 모델이라는 설명이다. 시간이 걸리는 작업은 앱을 닫은 뒤에도 이어진다. 상황이 바뀌거나 승인이 필요할 때 다시 사용자를 찾는다. 이메일을 보내거나 결제를 하기 전이 그런 경우다. 메타는 사용 사례로 차를 더 비싸게 파는 일과 요금을 낮추는 일, 일정 변화에 맞춰 운동 계획을 조정하는 일 등을 들었다. 결제는 스트라이프가 만든 링크(Link)로 할 수 있다. 뮤즈는 링크의 구매 보호를 적용받는 첫 AI 에이전트다. 파손이나 분실, 가격 하락, 무료 반품 등이 대상이다. 링크의 에이전트용 지갑은 일회용 카드를 만들어내 실제 카드 정보가 노출되지 않도록 한다. 쇼피파이의 간편결제 숍페이도 결제 수단으로 추가된다. 비밀번호 관리 서비스 1패스워드와도 연동해 이용자가 이미 쓰고 있는 로그인 정보를 뮤즈가 활용할 수 있게 할 계획이다. 뮤즈 구동 화면.[사진=메타플랫폼스]  2026.09.09 mj72284@newspim.com 메타는 뮤즈의 보안 구조를 강조했다. 뮤즈는 '뮤즈 시큐어 VM'이라는 전용 가상머신에서 돌아간다. 클라우드에 있는 독립된 컴퓨터로, 다른 사용자의 에이전트가 접근할 수 없도록 분리돼 있다. 사용자가 연결한 서비스의 데이터와 인증 정보도 이곳에 저장된다. 같은 장치 안에는 '센티널'이라는 별도 감시 에이전트가 시스템 수준에서 분리돼 작동한다. 센티널이 승인하지 않으면 뮤즈가 하는 어떤 작업도 인터넷에 닿지 않는다. 필요할 때는 사용자에게 허락을 구한다. 뮤즈는 사용자의 비밀번호와 결제 수단을 볼 수 없다. 사용자가 제공한 인증 정보는 보안 저장소에 들어가며, 뮤즈는 내용을 보지 않고 사용만 한다. 사용자가 브라우저에 직접 입력한 비밀번호도 마찬가지다. 이메일 발송이나 구매처럼 민감한 작업 전에는 반드시 사용자에게 확인을 받는다. 수행한 작업과 계획 중인 작업의 전체 기록도 보여준다. 연결할 앱과 권한 범위는 사용자가 정한다. 이메일이라면 읽기만 허용할지 대신 보내는 것까지 허용할지 고를 수 있다. 권한 변경이나 연결 해제도 언제든 가능하다. 메타는 사용자가 자사 AI 모델 학습에 대화 내용을 쓰지 않도록 거부할 수 있으며, 뮤즈의 대화나 가상머신 안의 데이터를 광고 시스템과 공유하지 않는다고 밝혔다. 기억한 내용도 사용자가 잊으라고 지시할 수 있다. 메타는 올해 안에 '뮤즈 컨피덴셜 VM'을 내놓을 계획이다. 가상머신 전체를 사용자만 가진 열쇠로 암호화해 메타조차 접근할 수 없도록 하는 방식이다. 뮤즈는 미국에서 iOS와 안드로이드, 웹사이트(muse.ai)를 통해 순차 공개된다. AI 스마트 글래스에도 곧 적용된다. 대부분의 기능은 무료이며 더 많은 작업을 원하는 사용자를 위한 구독제도 마련됐다.   mj72284@newspim.com 2026-09-09 04:21
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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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