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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능의 치매

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김정호 교수.

인간의 치매

뇌 질환은 개인과 가족, 그리고 사회에 치명적인 질환이다. 뇌는 외부 신호를 읽고, 기억하고, 판단하므로 인간의 장기 중에서 가장 중요한 부분이기 때문이다. 뇌 질환은 뇌 외부의 충격이 원인일 수도 있고, 뇌 내부에 의해 생길 수도 있다.

뇌 외상에 의한 질환의 경우, 교통사고가 원인인 경우가 많다. 뇌 내상의 경우, 뇌혈관 손상이 대표적인 원인이다. 그래서 오토바이를 탈 경우 꼭 헬멧을 써야 하고, 길거리에서 자전거를 탈 때도 꼭 헬멧을 써야 한다. 그리고 혈압약, 고지혈증약이 필요하다.

이와 같은 내외적인 뇌 손상 말고 인간 생활에 큰 제약을 주는 또 다른 뇌 질환이 ‘치매’이다. 치매는 성장기에는 정상적인 지적 수준을 유지하다가 후천적으로 뇌의 인지기능 손상과 인격의 변화가 발생한다.

치매는 기억하고 사고할 수 있는 능력이 장기적으로 감퇴해 일상생활에 영향을 줄 정도에 이르게 된 넓은 범위의 뇌 손상을 의미한다. 그 결과 나타나는 증상들로 정서적인 문제와 언어 구사의 어려움이 있다. 특히 기억력의 저하와 왜곡이 심화한다.

이러한 치매의 가장 흔한 형태는 알츠하이머인데, 전체 치매의 50%에서 70% 정도를 차지한다고 한다. 인간의 수명이 계속 증가하면서 더욱 관심과 지원이 필요한 뇌 질환이라고 본다.

4차 산업혁명을 지나 먼 미래에 5차 산업혁명이 생긴다면, 그것은 바로 생명과 의료 혁명이 될 가능성이 높다. 소위 ‘불로초’를 과학적으로 찾게 되는데, 그렇게 되면 인류의 생명이 무한대가 된다. 그때는 치매가 점점 더 중요한 질환이 된다.

인공지능의 치매

그런데 인간과 마찬가지로 ‘인공지능 치매’도 있을 수 있다. 인공지능은 학습을 통해서 지능을 향상한다. 그래서 인공지능 학습에 데이터가 필요하다.

이러한 학습용 데이터 자체에 오류가 있다면, 인공지능 자체의 지능에 문제가 된다. 인공지능 학습의 결과를 메모리에 저장하는데, 이의 변조나 유실은 ‘인공지능 치매’를 만들 수 있다.

인공지능은 학습을 거친 후, 그 결과를 저장해야 한다. 예를 들어 인공지능 신경망(Deep Neural Network, DNN)에서 지도 학습을 하게 되면 그 결과, 네트워크의 연결도와 가중치 값뿐만 아니라, 전체 DNN의 거시변수(Hyper parameter)도 메모리에 기록해야 한다. 그 결과는 안정되게 저장돼야 한다.

하지만 이렇게 저장된 학습 결과가 조작되거나 유실되면 문제가 된다. 학습과 전혀 다른 판단과 행동을 하기 때문이다.

이러한 인공지능 치매의 원인도 내적인 원인과 외적인 원인으로 나눌 수 있다. 외적 원인은 해킹을 통해 의도적으로 학습용 데이터를 조작하거나 삭제한다.

따라서 인공지능 치매를 막으려면 데이터의 오염이나 편향된 데이터의 선택을 막는 장치가 필요하다. 이렇게 데이터의 안전성을 확보해야 하는 데이터 저장 장소는 클라우드 시스템에서의 데이터 센터와 5G 기지국 근처의 엣지 컴퓨팅(edge computing) 저장 장치도 포함된다. 스마트폰이나 자율 주행 자동차, 인공지능 스피커의 저장 장치도 안전하게 보호돼야 한다.

나노 스케일 트랜지스터의 구조와 전자 누설 현상. [출처=KAIST]

저장장치에서 데이터를 저장하는 메모리 반도체 디램 셀의 전자는 사춘기 청소년과 같다. 제어가 어렵다. 더 나아가 디램 셀은 양자적으로 나노 크기의 구조이다. 그래서 그곳에 저장된 전자는 그 전자의 존재 여부가 확률적이다. 디지털처럼 확정적이지 않다. 그 존재의 ‘1’과 ‘0’ 이 확정적으로 규명할 수 없고, 단지 ‘1’일 확률과 ‘0’일 확률만 존재한다.

그러니 학습의 결과의 기록도 확률로만 존재한다. 따라서 인공지능 치매에 걸리는데도 그 정도는 확률로만 표현된다. 이것을 물리학에서 ‘불확실성 이론(Uncertainty Principle)’이라고 한다. 그렇게 보면 인공지능의 치매도 원자의 세계가 결정한다. 그래서 인공지능의 치매는 본질적이고 확률적이다. 어차피 우리 인생도 정해진 것이 없고 확률적이다. 인간의 치매도 마찬가지이다.

인공지능 치매 방지

미래의 인공지능 치매 문제는 자율 주행 자동차의 오동작 형태로 나타날 수 있다. 인공지능 치매 때문에 교통사고가 날 수도 있다. 잘못된 기억을 바탕으로 잘못된 결정이나 판결을 내릴 수 있다.

치매 인공지능 의사가 잘못된 처방을 내릴 수 있다. 인공지능 판사가 잘못된 사례와 판례를 기억하고 판정을 내릴 수 있다. 그래서 인공지능 치매는 치명적이다. 이를 방지하기 위해 블록체인 기술, 암호화 기술, 중복 저장 기술들을 사용할 수 있다.

인공지능 치매를 막으려면 데이터의 오염과 변조, 유실을 막으면 된다. 이러한 데이터 변조 방지에는 가상화폐에서 사용하는 ‘블록체인 기술’을 적용할 수 있다. 블록체인은 데이터를 암호화하고 분산하고 중복 저장하면서 서로 체크해서 변조 여부를 항상 감시한다. 변조나 유실이 거의 없다.

이러한 블록체인 기술은 인공지능 학습용 데이터 보호와 학습 결과의 안정된 보호에 적용할 수 있다. 미래에는 화폐보다 인공지능 데이터 보호가 더 중요할 수 있다.

다음 기술로, 데이터 오류를 방지하기 위해 데이터를 전송할 때 데이터의 정보를 중복해서 여러 번 같은 데이터를 송신한다. 이 잉여 정보를 ‘리던던시(Redundancy)’라 한다. 그리고 수신기가 같은 데이터인지 검사한다. 다를 경우 다시 보내라고 요청한다.

중복 송수신의 비용과 데이터망 사용의 부담은 늘어나지만, 데이터의 신뢰도가 많이 증가한다. 데이터 저장도 중복해서 하고, 항상 상호 비교 감시해서 변조를 막는다. 결국 저장 장치의 메모리 비용이 증가한다. 이래저래 반도체 메모리의 수요는 계속 증가한다.

이에 더해서 데이터를 주고받을 때, ‘오류 정정 코드(Error Correction Code, ECC) 암호화 기술’을 쓸 수 있다. 데이터에 문제가 발생했을 때 이를 검출(Detection)하고 수정(Correction)하는 암호 코드이다.

예를 들어, 8bit(비트) 데이터를 저장할 때 한 개의 비트를 추가로 더 써서 9비트로 저장한다. 이때 데이터 속의 ‘0’의 숫자가 홀수이냐 짝수이냐를 마지막 9비트에 저장한다. 데이터를 저장할 때나 송수신할 때, 또는 메모리에서 읽을 때 ‘0’ 데이터의 홀수 개수를 검사해서 데이터 에러를 최소화 할 수 있다.

이러한 ECC 데이터 체크 비트가 증가할수록 데이터 변조 체크가 더 정확하고, 원래의 데이터를 복원할 확률이 더 높아진다. 이 때문에 고급 하드웨어에는 자체적으로 오류 정정을 하는 기능이 들어가기도 한다.

이처럼 인공지능 치매의 방지에도 시간과 비용이 많이 들어간다. 인공지능 세상이 오면 필수적으로 따르는 비용이다.

블록체인을 이용한 데이터의 암호화, 체인화, 전달화 과정. 인공지능 치매 방지에도 사용할 수 있다. [출처=KAIST]

  

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수] joungho@kaist.ac.kr

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발견 어려운 췌장암 AI로 조기 진단 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국 알리바바가 개발한 AI 솔루션이 췌장암 조기 진단을 해내는 것으로 나타났다. 췌장암은 발견하기가 극히 어려운 암으로, 보통 말기에 발견된다. 때문에 췌장암은 진단 후 5년 생존율이 10%에 불과하다. 중국의 AI 솔루션이 중국의 한 병원에서 시범 적용되고 있으며, 이를 통해 췌장암 조기 발견 사례가 늘고 있다고 뉴욕타임스 중문판이 6일 전했다. 알리바바가 개발한 이 솔루션의 명칭은 'PANDA(인공지능 췌장암 검사 시스템)'이다. 촬영된 CT 영상을 AI가 판독해 췌장암 확진을 결정하는 소프트웨어다. PANDA는 중국 내 여러 병원에서 임상을 진행 중이다. 이 중 한 곳은 닝보(寧波)대학 인민병원이다. 닝보대학 인민병원은 2024년 11월 PANDA를 도입해 임상시험을 시작했다. 현재까지 PANDA는 18만 건 이상의 복부 혹은 흉부 CT를 분석했고, 이를 통해 20건 이상의 췌장암을 발견했다. 이 중 14건은 조기 진단이었다. 췌장암은 조기 진단될 경우 수술을 통한 제거가 가능하다. 한 환자의 경우 복부 팽만감과 메스꺼움의 증상으로 병원을 찾아 CT를 촬영했으며, 췌장 전문 검사를 받지 않았지만, 췌장암 판정을 받았다. 현지 의사는 "PANDA의 식별이 없었으면 결코 췌장암 판정을 못 하는 상황이었으며, PANDA로 인해 환자의 췌장암이 조기에 발견됐고 수술을 통해 완치될 수 있었다"며 "AI가 환자의 생명을 구했다고 볼 수 있다"고 소개했다. 아직은 오차율이 비교적 높은 상태다. PANDA는 그동안 1400건의 스캔 영상에 대해 췌장암 가능 경고를 했다. 전문의들은 이 중 300개에 대해서만 정밀 진단이 필요하다고 판단했다. 이후 300명의 환자는 재검사를 받았다. 이 중 20여 건이 췌장암으로 판정받았다. PANDA를 개발한 곳은 알리바바 산하 다모(達摩)연구소다. 연구소의 베테랑 알고리즘 전문가는 2000명 이상의 췌장암 환자의 CT 영상을 취득해 방사선 전문의들에게 병변 위치를 수작업으로 표시하도록 요청했다. 그리고 결과물을 AI 학습으로 훈련시켰으며, 이를 통해 PANDA는 선명도가 낮은 CT 이미지에서도 췌장암을 식별할 수 있게 됐다. 알리바바의 PANDA는 지난해 4월 미국 식품의약국(FDA)으로부터 패스트트랙 의료 기기로 선정됐다. 해당 제도는 성능이 뛰어난 의료 기기의 경우 임상 시험 기간을 단축시켜준다. 캘리포니아 대학의 한 교수는 "임상 경험이 풍부한 전문가보다 PANDA가 의사들에게 더 가치가 있을 것"이라며 "PANDA와 같은 솔루션은 지방 병원이나 진료소의 유용한 보조수단이 될 것"이라고 평가했다. 중국 병원 자료사진. [신화사=뉴스핌 특약] ys1744@newspim.com 2026-01-06 11:36
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9월 북극항로 첫 시범운항 [부산=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 해양수산부가 올해 북극항로 개척에 본격 나선다. 오는 8월 말에서 9월 중 컨테이너선(3000TEU급)을 투입해 시범운항을 실시할 예정이다. 이를 위해 상반기 중 시범운항에 참여할 선사 및 화주를 모집해 선정할 방침이다. ◆ 북극항로 개척 원년…첫 시범운항 주목 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)은 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 이 같은 내용을 포함한 새해 정책방향을 제시했다. 그는 "오는 9월 전후에 시범운항을 할 수 있도록 준비하고 있다"면서 "3000TEU급 컨테이너선을 투입할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "3000TEU급 컨테이너선이 대형에 비하면 작다고 할 수 있지만, 크기는 중요하지 않다"면서 "중국이 지난해 운항한 선박도 4000TEU급 수준"이라고 설명했다. 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)이 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 새해 정책방향을 설명하고 있다. [사진=해양수산부] 2026.01.06 dream@newspim.com 김 대행은 "시범운항을 위해 올해 상반기 중에는 선사와 화주를 선정할 예정"이라면서 "시범운항이라는 면에서 여러 가지 인센티브를 제공할 방침"이라고 밝혔다. 다만 "선사가 선정되면 선사가 희망하는 게 있기 때문에 이를 반영해서 잘 결정하겠다"고 덧붙였다. 부산신청사 건립과 관련해서는 "내년 예산에 (신청사)설계비를 반영할 예정"이라면서 "내년부터 구체적인 (청사 건립)절차를 시작할 계획"이라고 밝혔다. UN해양총회 개최지와 관련해서는 "개최도시 선정은 UN과도 협의해야 할 사항"이라면서 "(유치에)관심 있는 도시들과 협의해서 결정하겠다"고 설명했다. ◆ 부산해양수도 조성 첫발…유관기관 모으기 가속 김 대행은 지난 5일 부산청사에서 열린 해수부 시무식에서 신년사를 통해 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"고 제시했다. 이를 위해 해양수산분야 유관기관을 부산으로 모으는 작업이 본격화될 전망이다. 해수부 산하기관들도 올해 부산 이전이 본격화될 것으로 보인다.  김 대행은 "기업, 공공기관, 해사법원, 동남권투자공사 등이 집적화된 해양클러스터 조성을 추진해 나가겠다"면서 "부산항을 세계 최대 규모의 항만으로 개발하고, 터미널 운영 효율화와 종합 항만서비스 제공을 통해 글로벌 물류 요충지로 성장시키겠다"고 다짐했다. 이어 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"면서 "부산에서 로테르담까지 북극항로 시범운항을 추진하고 해양수도권 육성전략을 조속히 수립하겠다"고 강조했다. 2026년 해양수산부 업무계획 [자료=해양수산부] 2025.12.23 dream@newspim.com dream@newspim.com 2026-01-06 11:00
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  • 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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