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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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프로야구 삼성, 12년 만에 한국시리즈 우승 *AI를 활용해 정리한 경기 내용입니다. 상단의 'AI MY 뉴스' 로그인을 통해 뉴스핌의 차세대 AI 콘텐츠 서비스를 활용해보기 바랍니다. [서울=뉴스핌] 유다연 기자=12년의 기다림이 끝났다. 삼성이 정규시즌 1위 KT 위즈를 꺾고 2014년 이후 12년 만에 한국시리즈(KS·7전 4선승제) 정상에 복귀했다. 삼성은 8일 대구삼성라이온즈파크에서 열린 KT와의 2026 KBO KS 5차전에서 12-1로 대승을 거뒀다. [서울=뉴스핌] 유다연 기자= 삼성 라이온즈가 8일 대구 삼성라이온즈파크에서 열린 2026 KBO 한국시리즈 5차전에서 12-1로 이겼다. 이날 우승으로 삼성은 12년 만에 KS 정상자리에 올랐다. 그래픽은 독자의 이해를 돕기 위해 삼성 선수들 사진과 함께 만든 AI그래픽. (명령어: 삼성 라이온즈 12년 만의 우승을 AI그래픽으로 제작해줘.)[사진=삼성 라이온즈][그래픽=챗 GPT] 2026.11.08 willowdy@newspim.com 지난 3일 수원에서 열린 1차전에서 7-8로 패했던 삼성은 2차전 연장 12회 혈투 끝에 승리하며 시리즈 균형을 맞췄다. 이후 안방에서 열린 3~5차전을 모두 쓸어 담으며 시리즈 전적 4승 1패로 우승을 확정했다. 이로써 삼성은 2002년, 2005년, 2006년, 2011~2014년에 이어 통산 8번째 KS 우승을 차지했다. 1985년 전·후기 통합우승까지 포함하면 구단 통산 9번째 우승이다. 특히 정규시즌 2위였던 삼성은 1위 KT를 제압하면서 2018년 SK(현 SSG) 이후 8년 만에 '업셋 우승'을 달성했다. 반면 KT는 2021년 창단 첫 통합우승 이후 5년 만에 두 번째 통합우승을 노렸으나 삼성의 기세를 넘지 못했다. 삼성의 주장 구자욱은 KS 최우수선수(MVP)에 선정되며 우승의 기쁨을 더했다. [서울=뉴스핌] 삼성 구자욱이 8일 대구 삼성 라이온즈파크에서 열린 KT와 2026 KBO 한국시리즈 5차전 득점을 기록해 포효하고 있다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.11.08 willowdy@newspim.com 이날 선취점은 KT의 몫이었다. KT는 2회초 1사 1, 2루 기회를 놓쳤지만 3회초 선제점을 뽑아냈다. 선두타자 한승택이 유격수를 맞고 외야로 빠져나가는 안타로 출루했고, 권동진의 좌중간 안타와 최원준의 희생번트를 묶어 1사 2, 3루 기회를 잡았다. 이어 장진혁이 중견수 희생플라이를 날려 1-0으로 앞서갔다. 하지만 삼성은 곧바로 승부를 뒤집었다. 3회말 1사 후 김지찬이 스트레이트 볼넷으로 출루했다. 2사 후 타석에 들어선 구자욱이 우익선상 1타점 2루타를 터뜨리며 1-1 동점을 만들었다. 이어 르윈 디아즈가 오른쪽 담장을 직격하는 1타점 적시타를 날려 2-1로 역전했다. 계속된 공격에서 최형우의 우전 안타로 기회를 이어간 삼성은 김영웅의 좌중간 적시타까지 터지면서 3-1로 달아났다. 디아즈의 적시타는 이날 결승타가 됐다. KT는 4회초 1사 2루, 5회초 1사 1, 2루 기회를 잡았지만 후속타 불발로 추격에 실패했다. 위기를 넘긴 삼성은 5회말 타선이 폭발하며 사실상 승부를 결정지었다. 삼성은 5회말 박승규가 상대 유격수의 포구 실책으로 출루하며 공격의 물꼬를 텄다. 이후 구자욱의 우전 안타로 1사 1, 2루 기회를 잡았다. 디아즈가 3루수 뜬공으로 물러났지만 최형우가 우익선상 1타점 적시타를 날리며 4-1로 달아났다. 이어 김영웅의 타구가 상대 2루수의 몸을 맞고 굴절되면서 내야안타가 됐고, 2루 주자 구자욱이 홈을 밟아 5-1을 만들었다. [서울=뉴스핌] 삼성 강민호가 8일 대구 삼성라이온즈파크에서 열린 KT와 2026 KBO KS 5차전에서 적시타를 기록 후 환호하고 있다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.11.08 willowdy@newspim.com 삼성의 공세는 멈추지 않았다. 이재현이 좌익선상 1타점 2루타를 터뜨리며 점수 차를 5점으로 벌렸다. KT는 류지혁을 자동 고의4구로 내보내며 만루 작전을 선택했다. 그러나 수비 실책이 뼈아팠다. 강민호가 2루수 앞으로 병살타성 땅볼을 쳤지만 KT의 2루수와 유격수 사이에서 송구와 포구가 제대로 이뤄지지 않았다. 그 사이 주자 2명이 홈을 밟으며 점수는 8-1까지 벌어졌다. 기세가 오른 삼성은 계속된 1, 3루에서 김지찬이 우중간을 가르는 2타점 3루타를 터뜨려 두 자릿수 득점을 완성했다. 이어 상대 투수 손동현의 폭투로 1점을 추가했다. 삼성은 5회말에만 8점을 몰아치며 11-1로 달아났다. 반면 KT는 연이은 수비 실책과 마운드 붕괴로 추격 동력을 잃었다. 삼성은 8회말에도 추가점을 뽑았다. 박승규의 투수 오른쪽 내야안타와 구자욱의 중전 안타로 만든 1사 1, 3루에서 김영웅의 타구가 유격수 권동진의 몸을 맞고 외야로 빠져나가면서 12-1을 만들었다. 이 과정에서 타구에 맞은 권동진은 구급차로 이송됐다. 마운드에서는 선발 원태인과 크리스 페덱이 KT 타선을 1점으로 묶으며 우승을 합작했다. [서울=뉴스핌] 삼성 원태인과 강민호가 8일 대구 삼성 라이온즈파크에서 열린 2026 KBO KS 5차전에서 마운드를 내려오며 대화하고 있다. [사진=삼성 라이온즈] 2026.11.08 willowdy@newspim.com 원태인은 5이닝 동안 4피안타 2사사구 5탈삼진 1실점을 기록하며 승리투수가 됐다. 3회 선취점을 허용했지만 추가 실점 없이 5회까지 마운드를 지키며 팀의 역전승에 발판을 마련했다. 삼성은 6회부터 선발 자원인 페덱을 투입하며 굳히기에 나섰다. 페덱은 4이닝 동안 안타와 사사구를 단 한 개도 허용하지 않는 퍼펙트 투구를 펼쳤다. 탈삼진 4개를 곁들이며 KT의 반격을 원천 봉쇄하고 우승을 확정했다. 반면 KT 선발 데이비스 대니엘은 3이닝 5피안타 2사사구 4탈삼진 3실점으로 패전투수가 됐다. 뒤이어 등판한 고영표도 1.1이닝 5피안타 1사사구 1탈삼진 8실점(2자책점)으로 무너지면서 팀의 패배를 막지 못했다. 정규시즌 1위로 KS에 직행했던 KT는 1차전 승리 이후 4연패를 당하며 안방에서 우승 트로피를 들어 올리겠다는 목표를 이루지 못했다. 반면 정규시즌 2위로 플레이오프부터 가을야구를 시작한 삼성은 KIA를 꺾고 KS에 진출한 데 이어 KT까지 제압했다. 12년 만에 다시 정상에 오른 삼성은 대구 홈팬들 앞에서 통산 9번째 우승의 기쁨을 만끽했다. *위 내용은 생성형 AI로 작성한 경기 상보 [명령어 : 11월 8일 대구 KT-삼성 KS 5차전 경기 내용을 정리해줘=CHAT GPT] willowdy@newspim.com 2026-11-08 17:21
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엔비디아 '젠슨 황 장녀' 방한 돌연 취소? [서울=뉴스핌] 백승은 기자 = 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)의 장녀 매디슨 황 엔비디아 수석이사가 한국 방문 계획을 돌연 취소했다. 9일 IT업계에 따르면 매디슨 황 엔비디아 옴니버스·로보틱스 제품 마케팅 수석이사는 방한 일정을 취소했다. 단 구체적인 사유는 공개되지 않았다. 지난 8월 LG 데이터팩토리를 방문한 매디슨 황 엔비디아 수석이사 [사진=뉴스핌DB] 이번 방한은 9~10일 열리는 '엔비디아 AI 데이 서울 2026' 행사에 참석하기 위함이었다. 그렇지만 방한 일정이 취소되며 배경훈 부총리 겸 과학기술정보통신부 장관과의 면담 등 국내 주요 일정이 모두 무산됐다. 단 행사는 예정대로 진행된다. 국내 기업 협력 행사에는 엔비디아의 다른 임원이 대신 참석할 예정이다. 업계에서는 젠슨 황 CEO 주변 인물의 '중국 스파이' 연루 의혹이 방한 취소에 영향을 미친 게 아니냐는 관측이 제기된다.  100wins@newspim.com 2026-11-08 11:39
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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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