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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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애플, 폴더블 '아이폰 듀오' 공개 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 애플이 첫 폴더블(접이식) 아이폰인 '아이폰 듀오'를 공개했다. 가격은 256GB 기준 1999달러(약 267만6000원)로 책정됐다. 역대 아이폰 가운데 가장 비싸다. 애플은 9일(현지시간) 캘리포니아주 쿠퍼티노 본사 스티브 잡스 극장에서 열린 신제품 발표 행사에서 아이폰 듀오를 선보였다. 가격은 256GB 기준 1999달러다. 512GB, 1TB, 2TB 저장용량도 나온다. 색상은 스타 화이트와 나이트 스카이 두 가지로, 사전 주문은 10월 16일, 판매는 같은 달 23일 시작한다. 한국과 미국, 중국, 일본 등 70여 개국이 대상이며, 나머지 28개국은 10월 30일부터 판매한다. 이번 발표는 존 터너스 최고경영자(CEO) 체제의 첫 신제품 공개다. 2017년 아이폰X에서 물리 홈버튼을 없앤 이후 애플 주력 제품에 가해진 가장 큰 변화이기도 하다. 아이폰은 직전 회계연도에 2096억 달러의 매출을 올려 애플 전체 매출의 절반을 조금 넘겼다. 터너스 CEO는 "아이폰 듀오는 초대 아이폰 이후 아이폰에 가해진 가장 혁신적인 변화"라며 "하드웨어와 소프트웨어를 함께 설계했을 때 무엇이 가능한지 보여준다"고 말했다. 애플이 9일(현지시간) 공개한 폴더블 아이폰 듀오.[사진=애플] 2026.09.10 mj72284@newspim.com 아이폰 듀오는 펼치면 7.6인치 내부 화면이 나타난다. 아이폰18프로맥스보다 50% 크다. 애플은 펼친 상태에서 역대 가장 얇은 아이폰이라고 설명했다. 접으면 여권과 비슷한 크기가 되고, 5.4인치 외부 화면이 18프로 화면 면적의 90%를 제공한다. 두 화면의 화면비를 같게 맞춰 접고 펼칠 때 콘텐츠가 이어지도록 했다. 눈부심을 줄이는 나노 텍스처 처리로 접힌 자국도 덜 보이게 했다. 내구성에도 공을 들였다. 본체는 5등급 티타늄으로 만들었고 힌지는 100개가 넘는 부품으로 구성했다. 전면 세라믹 실드 2는 이전 세대보다 긁힘 저항이 3배 강하며, 방수와 방진 등급은 IP68이다. 접히는 화면 아래위로 강화유리를 배치하고 층이 책장처럼 미끄러지도록 전용 접착제를 써서 구부러질 때 받는 힘을 분산시켰다. 칩은 아이폰18프로와 같은 A20 프로다. 애플은 자체 설계한 증기 챔버를 더해 아이폰17프로보다 지속 성능이 최대 35% 높다고 강조했다. 배터리는 양쪽에 하나씩 배치해 하나처럼 작동하도록 했으며, 영상 재생 시간은 내부 화면 기준 최대 31시간, 외부 화면 기준 최대 44시간이다. 물리 유심 없이 eSIM만 지원한다. 카메라는 4800만 화소 퓨전 메인과 4800만 화소 퓨전 울트라 와이드를 넣었다. 접히는 구조를 활용한 기능도 추가했다. 외부 화면에 실시간 미리보기를 띄워 촬영 대상이 자세를 확인할 수 있는 듀오 프리뷰, 피사체가 자세를 잡으면 자동으로 촬영하는 스마트 테이크 등이다. 운영체제(OS)는 아이폰 듀오에 맞춘 iOS 27이다. 두 개의 앱을 나란히 띄우는 분할 화면 기능이 아이폰에 처음 들어갔다. 넷플릭스와 줌, 슬랙 등은 이미 접이식 화면에 맞춘 기능을 적용했다. 새 시리(Siri) AI는 14일 iOS 27과 함께 영어 베타로 공개되며, 한국어는 10월에 지원한다. 가격 부담에도 시장 전망은 공급 부족 쪽에 무게가 실린다. 로이터통신에 따르면 삼성전자와 화웨이가 2019년부터 폴더블폰을 판매해 왔지만 기술 애호가 중심의 틈새시장에 머물러 왔다. 그럼에도 시장조사업체 인터내셔널데이터코퍼레이션(IDC) 등은 애플이 생산하는 물량이 모두 팔릴 것으로 보고, 내년 말까지 이 시장에서 40% 점유율을 확보할 것으로 예상했다. 애플은 아이폰18프로와 18프로맥스도 내놨다. 시작 가격은 각각 1199달러와 1299달러로 전작보다 100달러씩 올랐다. 사전 주문은 12일, 판매는 18일부터다. 색상은 블랙과 실버, 글레이셔에 신규 색상인 버건디를 더한 네 가지다. 프로 모델의 핵심은 카메라다. 4800만 화소 퓨전 메인 카메라에 아이폰 최초로 가변 조리개를 넣었다. 레이저로 자른 여섯 개의 날개가 조리개를 조절해 어두운 곳에서는 f/1.48까지 열고, 단체 사진에서는 f/4까지 좁혀 뒷줄까지 초점을 맞춘다. 조리개와 셔터 속도, 화이트밸런스를 직접 조작하는 프로 컨트롤도 추가됐다. 사진의 진위를 증명하는 '애플 레퍼런스 이미지'도 도입했다. 촬영 순간 센서가 기록한 데이터에 서명을 남겨 수정 불가능한 원본을 따로 만들고, 사진 앱에서 편집본과 나란히 비교할 수 있게 하는 방식이다. AI로 생성하거나 편집한 이미지를 식별하는 신스ID(SynthID) 표준도 연내 지원한다. 다만 이 기능은 규제 문제로 중국에서는 출시 시점에 제공되지 않으며, 유럽연합(EU)에서는 촬영 기능이 빠진다. 애플은 이날 에어팟5와 애플워치 시리즈12도 함께 내놨다. 에어팟5는 129달러로 오픈형 구조에 노이즈 캔슬링을 넣었고, 애플워치 시리즈12는 새 건강 센서로 심박수와 회복도를 측정한다. 두 제품 모두 18일 판매를 시작한다. mj72284@newspim.com 2026-09-10 03:40
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메타, AI 에이전트 '뮤즈' 호평 [서울=뉴스핌] 김현영 기자 = 메타 플랫폼스(종목코드: META) 주가가 9일(현지시간) 뉴욕증시 장 초반 657.86달러까지 오르며 전일 종가 613.48달러 대비 한때 7.23% 급등했다. 전날 저녁 공개한 개인용 AI 에이전트 '뮤즈(Muse)'에 월가 애널리스트들이 긍정적인 평가를 내놓으면서 투자 심리가 빠르게 개선된 결과다. 메타 플랫폼스 로고 조형물 [사진=블룸버그] ◆ AI 투자, 드디어 수익화 시동 메타는 8일 저녁 '뮤즈'를 계층형 소비자 구독 상품으로 선보이며, 그동안 막대한 자금을 쏟아부은 AI 인프라 투자를 소비자 매출로 연결할 구체적인 로드맵을 처음으로 제시했다. 그간 시장에서는 메타의 설비투자가 실질적인 매출 성과로 이어지지 못하고 있다는 우려가 꾸준히 제기돼 왔던 만큼, 이번 발표는 그 답변으로 받아들여지는 분위기다. 실제로 이번 주가 상승은 AI 관련주 전반에 대한 매수세라기보다 메타 개별 종목에 대한 재평가 성격이 짙다는 분석이 나온다. 미즈호증권은 뮤즈가 완성도 높은 기능성과 무료 제공 방식을 앞세워 사용자 유치에 강점을 가질 수 있다고 평가했다. 키뱅크 역시 목표주가 780달러를 유지하며, 시장이 메타의 AI 시장 내 입지와 제품 주기를 여전히 과소평가하고 있다고 진단했다. ◆ 30조 달러 시장을 노리는 메타의 무기 애널리스트들이 메타를 주목하는 배경에는 방대한 소비자 접점이 자리한다. 모간스탠리는 전자상거래·여행·디지털 광고·일상 물류 등을 아우르는 소비자용 AI 에이전트 시장 규모를 약 30조 달러로 추산했으며, 이 시장에서의 성패는 유통망과 소비자 데이터 접근성에 좌우될 가능성이 크다고 봤다. 페이스북, 인스타그램, 왓츠앱, 메신저 등 이용자 기반을 이미 확보한 메타가 이 부문에서 유리한 위치에 있다는 설명이다. 여기에 별도의 선결제 비용 없이 제공되는 점, 전용 보안 가상머신 '뮤즈 시큐어 VM' 등 프라이버시 보호 기능도 초기 사용자 확보에 도움이 될 요소로 꼽힌다. ◆ 신중론도 여전 다만 이번 출시만으로 주가의 지속적인 재평가가 보장되는 것은 아니라는 신중한 시각도 공존한다. 과거 페이스북 쇼핑이나 메타버스 사업이 초기 기대에 미치지 못했던 전례가 있는 만큼, 투자자들은 실제 사용자 확보와 참여도에 대한 증거를 먼저 확인하려 할 것으로 보인다. 키뱅크는 사용자 참여도를 성공의 1차 척도로 보고 수익화는 시간을 두고 뒤따를 것으로 전망했으며, 모간스탠리 역시 뮤즈를 아직 기업가치에 반영되지 않은 장기 수익 상승 요인으로 지목하면서도 확실한 이용 행태 데이터가 관건이라고 덧붙였다. ◆ 알파벳에도 번지는 긴장감 이번 출시는 구글 모회사 알파벳(GOOG)에도 파장을 미칠 전망이다. 쇼핑·여행·일정 관리 등 전통적으로 검색에서 시작되던 소비자 활동이 AI 에이전트로 옮겨갈 가능성이 있기 때문이다. 모간스탠리는 뮤즈가 성공적으로 안착할 경우 검색 시장에 새로운 위협 요인이 될 수 있다고 밝히며, 알파벳이 제미나이 개발 속도를 유지해야 한다는 압박이 커질 것으로 내다봤다. kimhyun01@newspim.com 2026-09-10 00:39
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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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