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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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메타, '뮤즈' 기업용으로 확대 [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 개인용 인공지능(AI) 에이전트 '뮤즈(Muse)'로 흥행에 성공한 메타(META)가 기업 시장으로 보폭을 넓힌다. 슬랙과 줌, 아사나 등 기업들이 이미 사용하는 업무용 소프트웨어에 뮤즈를 연결해 업무 처리부터 신규 고객 확보까지 맡긴다는 구상이다. 메타는 29일(현지시간) '중소기업용 뮤즈(Muse for Small Business)'를 공개했다. 중소기업용 뮤즈는 아사나, 줌, 인튜이트, 박스, 캔바, 세일즈포스의 슬랙 등과 연동된다. 메타 광고 계정과 업무용 인스타그램·페이스북 프로필에도 연결할 수 있다. 메타는 "뮤즈에 사업 운영이나 신규 고객 확보 같은 목표를 주면 이를 수행한다"고 설명했다. 기업이 별도의 AI 시스템을 구축하지 않고도 기존에 사용하는 업무 도구에 뮤즈를 연결해 각종 작업을 맡길 수 있다는 의미다. 구체적인 가격 정책은 공개하지 않았다. 개인용 뮤즈는 현재 일정 사용량까지 무료로 제공되고, 이를 초과하면 구독료를 내는 방식이다. 오픈AI 로고 이미지 [사진=블룸버그통신] 이번 발표는 메타가 전날 새로운 기업용 플랫폼을 출시하고 이를 이끌 인물로 몽고DB(MDB)의 CJ 데사이 최고경영자(CEO)를 영입한다고 밝힌 데 이어 나왔다. 새 플랫폼에는 뮤즈 에이전트와 비즈니스 에이전트, 코딩 도구 등이 포함될 예정이다. 메타가 개인용 AI에서 기업 시장으로 빠르게 영역을 넓히면서 오픈AI·앤스로픽과의 경쟁도 본격화할 전망이다. 이번 발표는 오픈AI가 개발자 행사를 개최하는 시점에 나왔다. 메타가 우선 겨냥하는 것은 중소기업 시장이다. 회사에 따르면 페이스북을 이용하는 중소기업은 2억곳에 달한다. 이미 확보한 방대한 기업 고객을 뮤즈 이용자로 끌어들일 수 있다는 얘기다. 메타는 "중소기업들은 거의 20년 동안 우리 앱을 이용해 성장해왔다"며 "이들은 아이디어가 부족한 것이 아니라 시간이 부족하다고 말했다"고 밝혔다. 이어 "기업들이 이미 사용하는 도구로 업무를 처리할 수 있도록 중소기업용 뮤즈를 만들었다"고 설명했다. 이번 서비스 확대는 AI를 새로운 수익원으로 키우려는 마크 저커버그 메타 최고경영자(CEO)의 전략과 맞닿아 있다. 그동안 메타 매출의 대부분은 디지털 광고에서 나왔다. 메타는 지난해 AI 인재 확보에도 수십억달러를 쏟아부었다. 대표적으로 스케일AI 창업자 알렉산더 왕을 영입했으며, 왕이 이끄는 조직은 지난 4월부터 '뮤즈 스파크(Muse Spark)' 계열의 AI 모델을 잇달아 공개했다. 저커버그 CEO는 지난주 열린 '메타 커넥트' 행사에서 뮤즈를 자신의 AI 전략의 "핵심(centerpiece)"이라고 표현했다. 개인용 뮤즈의 초기 흥행도 기업 시장 진출에 힘을 싣고 있다. 지난 8일 출시된 뮤즈는 애플 앱스토어 1위에 오르며 챗GPT를 제쳤다. 에버코어의 마크 마하니는 뮤즈 이용자가 향후 6~12개월 안에 1억명에 이를 것으로 전망했다. 뮤즈 흥행에 힘입어 메타 주가는 9월 들어 25% 상승했다. 다만 최근 두 거래일 동안에는 상승분 일부를 반납했다. 전날 메타 주가는 4.79% 하락한 715.62달러로 마감한 뒤 개장 전 거래에서는 0.9%가량 상승했다. koinwon@newspim.com 2026-09-29 20:08
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롯데백화점 광고 모델 '제니' 카드 [서울=뉴스핌] 김용석 기자 = 롯데백화점이 광고 모델을 10년만에 다시 꺼내 들었다. 방한 외국인 특수로 상반기 외국인 매출이 6400억원까지 불어난 국면에서, 상품이나 특정 행사가 아닌 백화점 자체를 알리는 브랜드 광고에 글로벌 아티스트 제니를 앞세운 것이다. 롯데백화점 브랜드 앰배서더로 선정된 제니. [사진= 롯데백화점] 롯데백화점은 제니를 브랜드 앰배서더로 선정하고 10월부터 본격적인 마케팅에 나선다고 29일 밝혔다. 국내는 물론 롯데몰 웨스트레이크 하노이를 포함한 베트남·인도네시아 해외 점포 4곳, 외국인 관광객이 몰리는 인천공항 수하물 수취 구역과 서울역까지 접점을 넓힌다. 롯데백화점이 오랜 기간 모델을 두지 않다가 이번에 다시 꺼낸 것은 고객 구성이 달라졌기 때문으로 풀이된다. 국내 고객 대상 전속모델로는 외국인 비중이 29%까지 커진 본점과 해외 점포를 아우르기 어려워, 해외 인지도를 갖춘 글로벌 아티스트가 필요해졌다는 분석이다. 배경에는 외국인 소비 비중의 급팽창이 있다. 롯데백화점의 올해 1~6월 외국인 매출은 6400억원으로 전년 동기 대비 125% 늘었다. 같은 기간 신세계백화점은 5800억원(120%↑), 현대백화점은 5000억원(112%↑)이었다. 3사 가운데 규모가 가장 크다. 소공동 본점은 2분기 외국인 매출이 전년 동기 대비 120% 늘면서 전체 매출에서 차지하는 비중이 지난해 2분기 17%에서 올해 29%까지 확대됐다. 외국인 유입세도 이어지고 있다. 문화체육관광부에 따르면 올해 1~8월 누적 방한 외국인은 1505만명으로 전년 동기보다 21.6% 늘었고, 관광 분야 카드 소비액은 14조180억원으로 48.5% 증가했다. 이 가운데 베트남은 40만7000명(10.5%↑), 인도네시아는 29만5000명(22.5%↑)이 한국을 찾았다. 두 나라는 롯데백화점이 해외 점포를 운영하는 곳이다. 현지 점포와 국내 공항·서울역 광고에 같은 모델을 쓰는 것은 방한 전 인지도를 방한 후 구매로 연결하겠다는 구상이다. 경쟁사 신세계는 명품관 리뉴얼 효과가 본격화된 본점의 2분기 매출이 전년 동기 대비 77% 늘었고 외국인 매출은 4배가량 증가했다. 신세계 명동 본점은 신세계스퀘어를 통해 BTS 등 K팝 콘텐츠를 선보였고, 현대백화점은 외국인에게 맞춤형 쇼핑 정보를 제공하는 AI 쇼핑 어시스턴트 '헤이디 글로벌'을 도입했다. 정현석 롯데백화점 대표는 "앰배서더가 가진 글로벌 영향력과 롯데백화점의 브랜드 가치를 결합해 전 세계 고객과 소통하는 접점을 넓히고, 글로벌 리테일 시장에서 롯데백화점만의 존재감을 더욱 선명하게 만들어 나가고자 한다"고 밝혔다. 롯데는 하반기 명동 본점과 잠실점을 축으로 타운화에 속도를 내고, 영플라자 외관 초대형 미디어파사드 설치와 외국인 전용 멤버십 등 계열사 연계 마케팅을 확대할 방침이다. 공간 개편에 글로벌 스타의 얼굴을 입혀 브랜드 인지도까지 끌어올리겠다는 계획이다. fineview@newspim.com 2026-09-30 06:22
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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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