전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
홈 산업 생활경제

속보

더보기

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

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

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]  

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
미래에셋운용 이어 대신증권도 해킹 사고 [서울=뉴스핌] 김가희 기자 =금융투자업계에서 해킹에 따른 정보 유출 사고가 잇따르고 있다. 대신증권에서 고객 3만8490명의 개인(신용)정보가 유출된 데 이어 미래에셋자산운용에서도 일부 업무용 시스템을 통한 정보 유출이 발생했다. 금융당국은 금융회사에 사이버 공격 대응체계 강화와 정보보안 투자 확대를 주문했다. 28일 금융투자업계에 따르면 대신증권은 지난 17일 비대면 투자일임 계좌 개설과 연계된 서버에서 외부인의 비정상적인 접근을 확인했다. 회사는 공격자 IP와 우회 접속 경로를 차단한 뒤 접속 기록을 분석했고, 이달 26일 고객 정보 유출 사실을 확인했다. [서울=뉴스핌] 이건주 기자 = 이찬진 금융감독원장이 28일 오전 서울 여의도 금융감독원에서 열린 은행지주 이사회 의장 간담회에서 모두발언을 하고 있다. 2026.10.28 kunjoo@newspim.com 유출된 정보는 고객명과 이메일, 주소, 통신사 식별정보, 은행명, 입출금 계좌번호, 대신증권 종합계좌번호, 휴대전화번호 등 8개 항목이다. 이 가운데 계좌번호와 휴대전화번호 등 일부 정보는 암호화돼 있었다. 대신증권은 현재까지 2차 피해나 핵심 업무 시스템에 대한 불법 접근 정황은 확인되지 않았다고 밝혔다. 미래에셋자산운용에서도 일부 웹 시스템에 대한 외부 IP의 비정상적인 접근으로 정보 유출이 발생했다. 회사는 이상 접근을 확인한 뒤 관련 경로를 차단하고 긴급 대응에 나섰으며, 외부 보안 전문업체와 함께 침해 원인과 영향을 조사하고 있다. 미래에셋자산운용은 이번 사고가 일반 고객이나 투자자 대상 시스템이 아닌 일부 업무용 시스템에서 발생했다고 설명했다. 현재까지 주민등록번호와 여권번호 등 고유식별정보나 민감정보, 개인신용정보가 유출된 정황은 확인되지 않았다. 금전 피해나 서버·데이터베이스에 대한 직접 침투 흔적도 없으며, 홈페이지 등 주요 서비스는 정상 운영 중이라고 밝혔다. 회사는 취약 기능을 일시적으로 비활성화하고 해외 접속과 공격 IP를 차단하는 등 보안 조치를 시행했다. 외부에서 생성된 계정을 비활성화하고, 피해 가능성이 있는 계정에 대해서도 비밀번호 변경 안내 등 보호 조치를 진행했다. 개인정보보호위원회에 관련 내용을 신고하고 법정 기한 내 정보주체에게 개별 통지할 계획이다. 다만 피해 인원과 구체적인 유출 정보 항목은 아직 공개되지 않았다. 금융감독원에 따르면 지난 14일 기준 은행과 저축은행, 상호금융, 여신전문금융회사 등 금융회사 16곳에서 침해사고가 발생했다. 공격 대상이 전자금융거래와 직접 관련이 없는 영업지원 시스템 등 비핵심 업무시설로 확대되는 양상도 나타나고 있다. 이찬진 금융감독원장은 이날 서울 여의도 금융감독원에서 열린 은행지주 이사회 의장 간담회에서 금융투자업계를 포함한 주요 금융회사들의 해킹 사고를 언급하며 정보보안 강화 필요성을 강조했다. 이 원장은 "사이버 공격의 방식이 나날이 고도화되는 가운데 공격 대상이 비핵심시설로 확대되는 등 전방위적 양상을 보이고 있다"며 "IT 보안을 부수적 업무로 간주하거나 IT 보안 투자를 비용으로 인식해 충분한 인력과 자원을 투입하지 않는 행태가 더 이상 반복돼서는 안 된다"고 말했다. 이어 금융회사 이사회가 정보보안 역량 강화에 앞장서야 한다고 강조했다. 인공지능(AI)이 해킹 도구로 활용되면서 취약점 탐지가 쉬워지고 동시다발적인 공격이 일상화할 수 있는 만큼, 금융회사들이 자율적인 방어체계를 신속하게 구축해야 한다는 취지다. rkgml925@newspim.com 2026-10-28 11:00
사진
SK하이닉스, 3Q 영업익 83조 '역대 최대' [서울=뉴스핌] 조민교 기자 = SK하이닉스가 인공지능(AI) 메모리 호황에 힘입어 분기 매출 100조원 시대를 열었다. 영업이익도 83조원을 넘어서며 역대 최대 실적을 새로 썼다. 여기에 올해 약 100조원 규모의 주주환원을 추진하기로 하면서 사상 최대 실적의 성과를 주주들과 나누는 데도 속도를 낸다. 그동안 주주환원 방안으로 거론됐던 일본 키옥시아 투자 수익이 실제 특별배당으로 연결됐다. AI 인포그래픽. [사진=조민교 기자] ◆ AI 메모리 호황에 영업익 83조…이익률 80% 달성 SK하이닉스는 28일 올해 3분기 연결 기준 매출 104조6155억원, 영업이익 83조3338억원을 기록했다고 밝혔다. 전분기 대비 각각 32%, 38% 증가한 수치로 모두 역대 최대다. 순이익은 39조7756억원, 영업이익률은 80%에 달했다. 매출 100원당 80원을 영업이익으로 남긴 셈이다. 실적 성장은 AI 메모리 수요 확대와 가격 상승이 이끌었다. D램에서는 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 출하가 본격화되고 서버용 DDR5 판매가 크게 늘었다. 낸드에서도 321단 TLC 기반 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD) 판매가 확대되며 고부가 제품 중심의 성장세가 이어졌다. SK하이닉스는 이러한 성장세가 당분간 지속될 것으로 보고 있다. AI 투자가 빅테크를 넘어 일반 기업과 국가 단위로 확산하는 반면, 반도체 생산시설 확충에는 상당한 시간이 필요한 만큼 2030년까지 메모리 공급 부족이 이어질 것이라는 전망이다. 이에 따라 연말까지 청주 M15X의 생산능력을 최대한 끌어올려 HBM4 공급을 확대한다. 4분기에는 HBM4가 출하량과 매출 모두에서 HBM3E를 넘어 주력 제품으로 자리 잡을 것으로 예상했다. 미래 수요도 상당 부분 확보했다. 현재 글로벌 클라우드 서비스 제공업체(CSP)를 포함한 14개 고객사와 장기공급계약(LTA)을 체결했으며, 계약 물량은 2027년과 2028년 전체 생산능력의 50% 이상에 해당한다. 계약 가격은 합의된 범위에서 시장 상황을 반영하도록 설계했다. 회사는 이를 바탕으로 내년 용인 1기 팹 가동 등 설비투자 규모를 올해보다 크게 늘릴 계획이다. SK하이닉스 HBM 개발 연혁 [사진=SK하이닉스] ◆ 키옥시아 투자 수익 특별배당 현실화…100조 주주환원 사상 최대 실적에 따른 주주환원도 본격화한다. SK하이닉스는 올해 현금배당 30조원 이상, 자사주 매입 및 소각 60조원 이상 등 약 100조원 규모의 주주환원을 추진한다고 밝혔다. 잉여현금흐름(FCF)의 50% 이상을 주주들에게 돌려주겠다는 기존 약속을 이행하기 위한 조치다. 특히 주목할 부분은 키옥시아 투자 수익의 환원이다. 그동안 거론됐던 키옥시아 투자 성과의 주주환원이 실제 특별배당으로 구체화됐다. SK하이닉스는 올해 키옥시아 투자로 실현한 수익의 대부분을 주주들에게 돌려주기로 했다. 이날 이사회에서 결의한 3분기 현금배당은 총 14조원으로 주당 2만원이다. 이 가운데 1만원은 실적 개선에 따른 배당이며, 나머지 1만원은 키옥시아 투자 수익을 반영한 특별배당이다. 반도체 사업에서 벌어들인 이익뿐 아니라 투자로 확보한 수익까지 주주와 공유하는 구조다. 자사주 매입도 이어간다. 지난 8월 발표한 40조원 규모의 자사주 매입을 지난주 완료했으며 조만간 소각할 예정이다. 이날 추가로 결의한 자사주 매입 20조원 중 10조원은 주주환원 목적으로 전량 소각하고, 나머지 10조원은 임직원 보상에 활용한다. 임직원 보상용 자사주는 주주환원 규모에 포함되지 않는다. SK하이닉스는 앞으로도 영업실적을 바탕으로 배당 규모를 결정하되 대규모 투자 수익이 발생하면 특별배당으로 추가 환원하고, 자사주 매입도 매 분기 이어간다는 방침이다. mkyo@newspim.com 2026-10-28 08:50
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
안다쇼핑
Top으로 이동