전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 계룡산에서 배우는 인공지능의 학습 원리

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

김정호 교수.

두 갈래 계룡산 등산로 

지난 주말, 국내 대표적인 반도체 기업의 임원 10여명과 카이스트(KAIST) 교수 10여명이 함께 1박2일로 충남 계룡산에 모여 토론을 겸한 친목 모임을 했다. 모두 바쁜 가운데도 어렵게 귀중한 자리를 같이했다.

앞으로 반도체 산업의 기술 발전 방향, 기술개발, 인력육성과 상호협력 방안도 논의했다. 특히 토론 속에서도 가을 풍경과 냄새가 눈과 코를 즐겁게 했다. 계룡산 정기를 받아 국내 반도체 산업의 계속된 성장을 기원해 본다.

계룡산 동쪽에는 동학사라는 절이 있고, 계룡산 서쪽 공주 방면에는 갑사라는 절이 있다. 그래서 주말에 가끔 산책 겸 등산도 하게 된다. 등산로 입구의 음식점에 들러 맛있는 식사를 해서 말(馬)도 아닌데 가을 살이 찌게 된다. 계룡산은 근처 대청댐과 함께 대전 연구단지의 커다란 자연환경 자산이다. 집에서 30분 이내에 이러한 국립공원이 있다는 사실은 큰 행운이다.

그런데 동학사에서 출발하는 계룡산 등산로에는 대표적인 두 가지 등산로가 있다. 먼저 하나는 동학사 입구 매표소 바로 우측으로 올라가는 등산로이다. 이 등산로를 잡으면 산등성이를 타고 쭉 정상으로 등산하게 된다. 처음에는 조금 가파르지만, 나중에는 완만하게 산꼭대기까지 능선을 타고 간다. 그래서 남매탑을 지나 최종적으로 계룡산 정상에 오르게 된다.

또 다른 등산로는 동학사 절을 지나 계곡을 따라 계속 올라가는 등산로이다. 쭉 계곡을 오르다 보면 물길 흐르는 개울 소리와 바람에 흔들리는 나뭇잎 소리, 낙엽을 밟는 발자국 소리를 듣게 된다.

개울에 가을 단풍 낙엽도 떠다닌다. 이렇게 계속 오르다 보면 은선 폭포를 지나게 된다. 이 등산로의 장점은 물길을 따라가기 때문에 물소리를 들을 수 있다는 점이다. 능선 길에서는 볼 수 없는 풍경이다. 하지만 등산 막바지에 높은 각도의 오르막을 숨이 차게 한참 올라가야 한다. 정상에 오를 때 막판에 힘이 든다.

2019년 9월 말 계룡산 자락의 한옥 마당 앞에 핀 코스모스. [출처=KAIST]

인공지능 학습은 등고선 미분

이처럼 산속에서의 물길은 가파른 계곡을 따라 흐른다. 산의 등고선을 그린다면 산의 등고선이 빽빽한 부분에서 산의 경사가 크고, 그 경사 방향으로 물이 흐르고 계곡이 생긴다.

물이 중력의 힘에 따라 흐르고 중력은 높은 산의 경사를 좋아한다. 산의 등고선과 직각 방향으로 물의 힘이 가해지고, 그에 따라 물길이 생긴다.

그런데 인공지능도 계룡산 물길과 같이 등고선의 직각 방향의 계곡으로 빠르게 '학습(Learning)'해 간다. 인공지능도 경사가 급한 물길을 좋아한다.

인공지능의 핵심은 기존의 해석적 모델이 아니라 데이터를 이용해 학습하는 알고리즘인 '기계학습(Machine Learning)'이다. 이런 이유로 인공지능 학습에 빅데이터가 꼭 필요하다. 그 결과 인공지능과 빅데이터는 서로 떼려야 뗄 수 없는 숙명적인 관계가 된다.

기계학습 중에서 특히 정답을 이용해 학습하는 방법을 '지도학습(Supervised Learning)'이라고 부른다. 그래서 인공지능 기계학습 개발 과정에서 데이터를 이용해서 학습해 나간다. 이 과정을 순방향 학습(Forward Propagation)이라고 한다.

그리고 다시 정답을 비교해 인공지능 신경망 속의 수백만 또는 수천만 변수(Weight)를 보정해 가는 과정을 역전파 학습(Backward Propagation)이라고 부른다. 이러한 역전파 학습 과정에서 최대한 빠른 시간에 학습을 마치고 변수(Weight)들을 확정할 필요가 있다.

이러한 방법 중에 가장 많이 쓰이는 최적화 방법이 경사하강법(Gradient Descent)이다. 쉽게 표현한다면 정답과의 차이를 비용함수(Cost Function)라고 부르는데, 이 비용함수를 미분해서 기울기가 '0'이 되는 지점으로 변수를 조정해 가는 방법이다.

인공지능 기계학습에 사용되는 경사하강법(Gradient Descent) 설명 노트. [출처=KAIST]

등산으로 치면 계곡을 따라 하산하고, 등산로 입구까지 빨리 내려오는 방법이 경사하강법이다. 고등학교와 대학에서 배우는 미분법이 여기에 사용이 된다. 그래서 인공지능 학습과정에서 행렬 다음으로 많이 사용되는 수학이 '미분(Differentiation)'이다.

계룡산을 비롯한 산 주변의 지형의 굴곡은 등고선으로 표현할 수 있다. 수학적으로 보면 이 등고선의 직각 방향으로 가장 가파른 계곡을 만난다. 다르게 이야기하면 어느 지점에서 등고선과 직각 방향이 가장 가파르다. 그 방향으로 물이 흐르고, 인공지능도 그 방향으로 학습 최적화를 한다. 이런 등고선 함수를 미분하면 직각 방향으로 벡터가 만들어진다. 수학적으로 벡터 미분(Gradient)이라고 부른다.

결국 등고선 미분 방향으로 계속 가면 계곡을 만나고, 계곡 따라 물이 흐른다. 인공지능도 마찬가지로 비용함수의 등고선의 미분 벡터 방향을 따라 빠르게 학습해 간다. 물을 만나 계곡의 바닥을 만나면 학습을 멈춘다. 이처럼 계룡산 계곡의 물흐름과 인공지능 학습은 같은 원리를 따른다. 이는 우연의 일치일 수도 있고, 자연의 섭리일 수도 있고, 외계인의 암호 코드일 수도 있다.

인공지능의 최적화

등산으로는 계룡산도 좋고, 속리산도 좋고, 설악산도 좋다. 아울러 외국의 산 중에는 경험상 캐나다 로키산맥 속의 재스퍼 국립공원(Jasper National Park)이 가장 웅장하고 아름답다. 6월 말이면 빙하가 녹아내려 호수를 이루고, 계곡물이 세차게 흐른다.

그 빼어난 산맥이 수백 킬로미터에 걸쳐 병풍처럼 펼쳐져 있다. 빙하가 녹은 물에는 광물이 녹아 있어 햇빛을 받으면 에메랄드 색깔을 나타낸다. 공통적으로 계룡산, 설악산, 안데스 산맥의 마추픽추 계곡, 로키 산맥의 폭포수 모두 산 등고선의 미분 벡터 방향으로 물이 흐른다.

인공지능은 냉정하고 인간미가 없고, 오직 정확성과 효율성만 따진다. 그래서 인공지능에게는 인간미가 없다고 볼 수 있다. 유일하게 위안으로 삼고자 하는 점은, 인공지능도 '산과 계곡의 모습'을 따른다는 점이다. 보통 산을 좋아하고 계곡을 좋아하면 인자한 사람이다.

캐나다 로키 산맥 재스퍼 국립공원(Jasper National Park) 속의 설산과 에메랄드 빛 호수 사진. [출처=KAIST]

 

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

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
갤럭시 S26 시리즈 15만원 인상 [서울=뉴스핌] 이승우 기자 = 메모리 반도체 가격의 상승으로 삼성전자 '갤럭시 S26' 시리즈의 국내 판매 가격이 지난 3월 출시 7개월 만에 올랐다. 1일 전자업계에 따르면 삼성전자가 이날부터 갤럭시 S26 시리즈의 판매 가격을 인상했다. 최근 이동통신사에 해당 시리즈의 변경된 가격을 통보했고 이날 삼성닷컴에도 가격을 반영했다. 삼성전자가 갤럭시 S26 시리즈 판매 가격을 출시 약 7개월 만에 인상했다. [사진=뉴스핌] 대부분 모델은 기존보다 14만9600원이 올랐다. 256GB 기준 일반 모델이 125만4000원에서 140만3600원으로, 플러스 모델이 145만2000원에서 160만1600원으로 각각 14만9600원 오른 것으로 나타났다. 최고가인 갤럭시 S26 울트라 1TB는 기존 254만5400원에서 27만6100원 인상해 282만1500원에 판매된다. 업계에서는 갤럭시 S26 시리즈의 가격 인상 이유로 메모리 반도체 가격 상승에 따른 원가 부담으로 꼽았다. 스마트폰에 탑재되는 모바일 D램과 낸드플래시 가격이 상승한 것이 조달 비용 부담으로 이어졌다. 이전에도 삼성전자를 비롯한 제조사들이 출시 이후 가격을 올린 사례가 있었다. 삼성전자는 지난 4월 갤럭시 S25 엣지, 갤럭시Z폴드7·플립7 일부 고용량 모델의 가격을 인상했다. 애플은 지난달 아이폰18 프로 시리즈 공개한 뒤 기존 아이폰17과 아이폰 에어 등의 국내 판매 가격을 올렸다. 아이폰 에어 1TB는 219만원에서 50만원 비싼 269만원으로 인상되는 등 고용량 제품일수록 상승폭이 큰 것으로 나타났다.  raul1649@newspim.com 2026-10-01 16:00
사진
"앤스로픽, 11월 중순 상장 추진" [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 인공지능(AI) 기업 앤스로픽이 이르면 11월 중순 기업공개(IPO)를 추진한다고 블룸버그가 1일(현지시간) 보도했다. 상장이 성사되면 스페이스X가 세운 사상 최대 기록에 맞먹는 규모가 될 전망이다. 다만 AI 안전 논란과 신규 상장 시장의 부진이 변수로 꼽힌다. 블룸버그는 사안에 정통한 관계자를 인용해 앤스로픽이 이르면 11월 9일 주간부터 공모 마케팅에 들어갈 수 있다고 전했다. 이는 11월 26일 추수감사절 전에 상장해 거래를 시작하려는 일정이다. 관계자들은 논의가 진행 중이어서 일정이 바뀔 수 있다면서도, 늦어도 연내에는 상장할 것으로 예상했다. 기업가치는 1조8000억~2조 달러 수준이 적정하다는 것이 투자자들의 시각이라고 블룸버그는 전했다. 실적 내용도 공개됐다. 앤스로픽의 지난해 매출은 약 46억 달러로 전년 3억8600만 달러에서 크게 늘었다. 반면 순손실은 420억 달러에 육박해 전년 83억 달러에서 다섯 배가량 불어났다. 영업손실도 80억 달러를 상회했다. 앤스로픽은 올해 상당 기간 앞서 나갔으나 최근 오픈AI의 추격을 받고 있다. 최근 몇 달간 오픈AI의 매출 증가세가 가팔라졌기 때문이다. AI 안전 문제도 부담이다. 통제를 벗어난 에이전트에 의한 해킹 사고가 잇따르면서 감시의 눈길이 두 회사에 쏠려 있다. 다리오 아모데이 앤스로픽 최고경영자(CEO)는 개인 웹사이트에 올린 글에서 새 AI 모델의 발전 속도를 늦춰야 한다고 주장했다. 샘 올트먼 오픈AI CEO는 지금 상장하는 것은 현명하지 못하다며 IPO 계획을 미뤘다. 앤스로픽 로고 일러스트 이미지. [사진=로이터 뉴스핌] mj72284@newspim.com 2026-10-02 03:20
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