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[김정호의 4차혁명 오딧세이] '인공지능 시대' 수능 수학이 가야할 길

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공학을 위한 수학 40년의 탐험

필자가 중고등학교 때 가장 좋아했던 과목이 수학이었다. 그런 배경으로 이과를 선택하고 나중에 공대로 진학하게 된다. 중학교 때는 직각 삼각형 해석에 필요한 ‘피타고라스 정리’를 증명한다고 방학 때 끙끙했던 기억도 난다. 고등학교 때는 수학책으로 ‘수학의 정석’과 ‘해법 수학’ 문제를 풀면서 좋아했다. 특히 수업 중간의 쉬는 시간이면 어려운 문제 1개씩 풀면서 10분을 지내기도 했다.

      김정호 교수

대학 입학 시험에는 본고사 수학 시험을 치렀다. 필자의 기억에 8개의 문제가 나왔는데 1개 문제를 손 대지 못하고 답을 구하지 못했다. 나중에 대학을 들어가고, 전공을 하면서 보니 아주 간단한 문제였는데, 고등학생에게는 조금 어려운 방법으로 풀어야 한다.

그 문제는 f(x)= sin(x)+sin(2x)+sin(3x)+…. +sin(nx) 의 삼각함수 수열의 합을 구하는 문제였다. 그냥 삼각함수 합의 공식으로 풀려면 불가능한데, 복소수를 이용한 삼각함수의 정의를 이용하면 쉽게 풀 수 있다. 삼각함수는 지수 함수를 복소수로 표현하면 되고, 복소수 지수함수 수열의 덧셈은 간단한 수식으로 구해진다. 이 문제를 풀려면, 삼각함수, 복소수, 수열을 개념을 통합해야 하는 문제였다.

대학에 들어 가서도 전공 필수를 제외하고 수학과, 물리학과, 전산학과 과목들을 두루 수강했다. 그 중에서 수강한 수학과목이 공업수학(Engineering Mathematics), 선형대수(Linear Algebra), 미분방정식(Differential Equation), 미분기하학(Differential Geometry) 등의 과목들이었고, 더해서 개인적으로는 물리수학(Mathematics for Physics), 복소수 해석(Complex Analysis) 책을 사서 혼자 공부하기도 했다. 그러고 보면 수학 과목을 좋아했던 것은 사실로 보인다.

이러한 중학교, 고등학교, 대학교에서 수학을 통해서 논리력, 사고력, 상상력, 창의력을 키워온 것 같다. 하지만 공학의 전문 영역에 들어온 지난 30년 동안에 이러한 고급 수학을 직접 쓴 경우는 거의 없었다.

매일 매일의 연구에는 아주 간단한 미적분, 벡터, 행렬 곱셈 정도만 쓰인다. 그것도 개념의 설정이 중요하고 융합이 중요하다. 미적분도 sin(x) 의 미분이 cos(x) 라는 정도만 필요하다. 그보다 수학의 개념을 잘 파악하는 것이 중요하다. 복잡하고 어려운 수학은 컴퓨터가 다 풀어 준다. 그래서 점점 수학용 소프트웨어인 MATLAB(수학, 그래픽, 프로그래밍 소프트웨어)이나 컴퓨터와 지내는 시간이 점점 늘어나고 있다.

1978년 1월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘해법 수학’ 광고, [출처=네이버 블로그]
1979년 7월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘수학의 정석’ 광고, [출처=네이버 블로그]


4차 산업혁명 인공지능에 필요한 수학

4차 산업혁명을 맞아 인공지능이 큰 주제로 등장하고 있다. 인공지능 기술이 가져올 미래 사회의 변화는 상당히 크게 나타날 전망이다. 1차 산업혁명이 노동을 대체한 ‘기계 혁명’ 이라고 한다면, 2차 산업혁명은 전기에너지 기반한 ‘대량생산 혁명’으로 불릴 수 있고, 3차 산업혁명은 인터넷 기초한 ‘정보혁명’ 이라면 4차 산업혁명은 빅데이터를 기반한 ‘인공지능 혁명’으로 생각한다.

그럼 인공지능 알고리즘을 개발하거나 이용하는 개발자 입장에서 필요한 수학은 무엇일까? 아쉽게도 대부분의 인공지능 개발자와 사용자에 필요한 수학은 고등학교 수준의 ‘행렬’ 과 ‘미적분의 개념’ 정도이다. 고등학교 교과서 내용의 개념만 이해해도 된다고 생각한다.

빅데이터 시대의 디지털 데이터 자체가 행렬이다. 영상 이미지 데이터도 그렇고 빅데이터를 저장하는 반도체 메모리도 2차원적인 배열이다. 행렬 곱셈, 덧셈 원리와 절차만 알면 된다. 이 내용은 잘 설명하면 중학생도 이해 할 수 있다. 다양한 신경세포(Node)와 연결층(Layer)을 머리 속에 상상의 연결선 그래프로 그릴 수 있으면 된다. 연결선 그래프를 행렬 수식으로 표현할 수 있으면 된다. 이 과정은 딥러닝 구조의 설계와 학습 과정 설계에서 사용된다.

인공지능은 학습을 통해서 지능이 증가하게 된다. 그 학습은 빅데이터를 이용하게 되고, 그래서 데이터가 클수록 인공지능이 똑똑해 진다. 이러한 인공지능의 종류인 지도학습(Supervised Learning)에서는 학습과정에서 데이터를 입력하고 정답을 가르치게 된다. 정답이 틀리고 오차가 생기면 그 오차를 줄이기 위해서 인공지능 연결선의 가중치 값(Weight)들을 고쳐 나가게 된다.

이 과정을 역방향 학습(Back Propagation)이라고 한다. 이때 오차를 최소화 하기 위해서 미분과 함수 기울기의 개념이 들어간다. 신경세포에 들어가는 함수를 활성화 함수(Activation function)라고 하는데 이 함수의 기울기(Gradient) 값이 사용된다. 그런데 이 활성화 함수도 간단한 삼각함수와 지수 함수의 조합으로 이루어져 있다. 그러니 이 활성화 함수의 미분도 고등학교 수학의 범위를 크게 벗어나지 않는다. 인공지능 프로그램을 사용하는 입장에서는 고등학교 수학의 개념만 잘 알아도 된다.

그런데 고급 인공지능 알고리즘에 확률과 통계 고급 수학이 쓰이기도 한다. 인공지능에 모든 경우의 수를 학습하기 어렵기 때문에 확률과 통계의 힘을 필요로 하는 경우가 많기 때문이다. 아예 수학 수식 해를 구하기 보다는 난수(Random Number)를 만들어 내고 이 난수를 이용해서 수학의 답을 구하기도 한다. 세상에는 정확한 수식으로 답을 구할 수 없는 문제가 많기 때문이다. 그래서 인공지능의 기초 혁신에는 확률과 통계가 더 중요한 수학이 된다. 인공지능 수학자가 되려면 대학, 대학원에서 확률과 통계를 전공해도 좋다.

인공지능 알고리즘 학습 과정(Back Propagation)에서 오차를 줄이기 위한 최소점 (Global minimum)찾기 미분 과정의 설명, [출처=rasbt.github.io]]
인공지능에 사용되는 활성화 함수의 다양한 종류, [출처=Toward Data Science]


갈 길을 잃은 대입 수능 수학 시험

인공지능을 이용한 프로그램을 짜다가 보면, 개발자는 개념의 설정과 구조의 설계를 하고 실제 수학 문제는 전용 소프트웨어가 풀어준다. 논리적 사고력을 바탕으로 일의 순서를 정하고 그림이나 차트로 표현한다. 그리면 쉽게 컴퓨터 코딩으로 전환 가능하다. 그러니 개념과 절차의 설계, 구조의 설정이 중요하다. 컴퓨터는 복잡한 수학 문제, 많은 영의 수학 계산을 인간보다 휠씬 빠르고 정확하게 푼다. 그러니 양과 속도에서 인간이 경쟁하기 어렵다. 그래서 인간의 생각의 힘이 중요하다.

최근 대학 입학 수능 문제를 보면, 학생의 변별력을 위해서 그리고 입시 공정성을 위해서 빠르게 많은 문제를 푸는 능력이 중요한 것으로 보인다. 이제 4차 산업혁명 시대에는 그것은 컴퓨터가 할 일이다. 현재의 대학 입학 수능 시험 문제 출제 의도는 4차 산업혁명과 인공지능 시대를 역행한다. 지금의 대학 입시 수학 교육과 문제 풀이 방식은 오히려 맑고 밝은 두뇌를 가진 우리 청소년의 창의적인 뇌를 점점 퇴화시키고 있다.

2018년 수능 수학 문제 [출처=m.metroseoul.co.kr]

 

joungho@kaist.ac.kr   


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

 

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삼성 '갤럭시 S26' 글로벌 출시 [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 삼성전자가 3세대 인공지능(AI) 스마트폰 '갤럭시 S26 시리즈'를 글로벌 시장에 출시하며 프리미엄 스마트폰 경쟁에 속도를 낸다. 삼성전자는 '갤럭시 S26 시리즈'와 무선 이어폰 '갤럭시 버즈4 시리즈'를 11일부터 세계 주요 국가에서 판매한다고 밝혔다. 한국·미국·영국·인도 등을 시작으로 약 120개국에 순차 출시한다. 미국·영국·인도·베트남 등에서 진행된 갤럭시 S26 시리즈 글로벌 사전판매는 주요 시장에서 전작 대비 두 자릿수 증가를 기록했다. '갤럭시 S26 시리즈'를 체험하는 유럽,동남아 소비자들 [사진=삼성전자] ◆프라이버시 디스플레이 탑재…카메라 기능도 업그레이드갤럭시 S26 시리즈는 하드웨어 성능을 높이고 갤럭시 AI 기능을 강화했다. 카메라 경험도 한층 개선했다. 최상위 모델 '갤럭시 S26 울트라'에는 '프라이버시 디스플레이'가 처음 적용됐다. 측면에서 화면 내용을 확인하기 어렵게 설계한 기능이다. 스마트폰 사생활 보호 기능을 강화했다. AI 기반 통화 기능도 추가했다. 모르는 번호로 걸려온 전화를 AI가 대신 받고 발신자 정보와 통화 내용을 요약한다. '통화 스크리닝(Call Screening)' 기능이다. 카메라 기능도 대폭 개선했다. 저조도 촬영 '나이토그래피', 영상 흔들림을 줄이는 '슈퍼 스테디', 텍스트 입력 기반 편집 기능 '포토 어시스트'를 지원한다. 이미지·스케치·텍스트 입력으로 창작물을 만드는 '크리에이티브 스튜디오'도 포함했다. 삼성전자는 3월 구매 고객 대상 프로모션도 진행한다. 갤럭시 버즈4 10% 할인 쿠폰과 정품 케이스·액세서리 30% 할인 쿠폰을 제공한다. 60W 충전기 할인 쿠폰도 지급한다. 콘텐츠 혜택으로 '윌라' 3개월 구독권과 갤럭시 스토어 게임 테마 8종도 제공한다. 마그넷 기반 신규 액세서리도 선보인다. 마그넷 무선 충전기와 카드 월렛, 링홀더, 미러 그립 스탠드 등이다. 마그넷 무선 충전 배터리팩은 스마트폰 후면 부착 시 카메라 간섭 없이 충전할 수 있다. 삼성전자 모델이 '갤럭시 S26 시리즈'의 '수평 고정 슈퍼 스테디' 기능을 체험하는 모습 [사진=삼성전자] ◆하이파이 사운드 '버즈4' 출시…AI 기능·케이스 라인업 확대삼성전자는 무선 이어폰 '갤럭시 버즈4 시리즈'도 함께 출시했다. '버즈4 프로'와 '버즈4' 두 모델이다. 하이파이 사운드와 인체공학 설계를 적용했다. '헤드 제스처' 기능도 새로 넣었다. 사용자가 고개를 움직여 전화 수신과 빅스비 제어를 할 수 있다. 다른 갤럭시 기기와 연결하면 AI 음성 호출과 실시간 통역 기능도 활용할 수 있다. 버즈4 시리즈는 화이트와 블랙 두 색상으로 출시된다. 버즈4 프로는 삼성닷컴과 삼성 강남에서 핑크 골드 색상도 판매한다. 사전 구매 고객 약 90%는 버즈4 프로를 선택했다.케이스 제품도 확대했다. 전통 문양·통조림·레트로 게임기 디자인 케이스를 출시한다. 헬리녹스 러기드, 초코송이 협업 제품도 선보인다. 전통 문양 시리즈는 꽃과 호랑이 문양을 자개 디자인으로 구현했다. 버즈4 케이스 중 판매 비중이 가장 높았다. '갤럭시 S26 시리즈'를 체험하는 유럽,동남아 소비자들 [사진=삼성전자] 정호진 삼성전자 한국총괄 부사장은 "'갤럭시 S26 시리즈'는 AI폰을 안심하고 사용할 수 있는 기능부터 갤럭시 AI, 카메라까지 완성도를 크게 끌어올린 제품"이라며 "풍성한 사운드의 '갤럭시 버즈4 시리즈'와 함께 갤럭시 생태계를 경험해 보길 바란다"고 말했다. syu@newspim.com 2026-03-11 08:49
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도미니카-베네수전 AI 전망은 * 'AI MY 뉴스'가 제공하는 AI 어시스턴트로 요약한 내용으로 퍼플렉시티 AI 모델이 적용됐습니다. 상단의 'AI MY 뉴스' 로그인을 통해 뉴스핌의 차세대 AI 콘텐츠 서비스를 활용해보기 바랍니다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = '기적의 8강'을 이룬 한국 야구 대표팀이 천신만고 끝에 마이애미행 비행기를 탔다. 류지현호가 월드베이스볼클래식(WBC) 8강 무대에서 만날 D조 1위 후보 도미니카공화국과 베네수엘라는 얼마나 강한 팀일까. 한국이 4강에 오를 확률과 8강전 전망을 AI에게 물었다. ◆ '우승 후보' 도미니카와 만날 경우 도미니카 라인업을 들여다보면 '초호화 군단' 미국 못지않다. 후안 소토, 블라디미르 게레로 주니어, 페르난도 타티스 주니어, 훌리오 로드리게스, 매니 마차도. 1번부터 6번까지 사실상 모두가 미국프로야구 메이저리그(MLB) MVP·실버슬러거급 타자들이다. 하위 타선이라고 해도 한국 투수들에겐 숨 고를 구간이 없다. 마운드도 만만치 않다. 샌디 알칸타라를 비롯한 메이저리그 에이스급 선발들이 버티고 있다. 6회 이후에는 시속 160㎞에 가까운 강속구를 뿌리는 불펜 투수들이 줄줄이 대기한다. 조별리그에서도 초반에 대량 득점을 만든 뒤 불펜으로 경기를 잠그는 장면이 반복됐다. [AI 일러스트=박상욱 기자] 도미니카는 조별리그에서 압도적인 투타를 앞세워 니카라과를 12–3, 네덜란드를 12–1(7회 콜드게임)로 완파했다. 객관적인 전력, 메이저리그 경험치, 장타 생산력 모두 도미니카가 한국보다 한 수 위라는 평가다. 확률로 환산하면 중립 구장 기준 도미니카 승리 65~75%, 한국 승리 25~35% 정도의 매치업이다. '10번 붙으면 3번 정도 잡는 상대'라는 표현이 크게 틀리지 않는다. [마이애미 로이터=뉴스핌] 도미니카공화국 선수들이 10일에 열린 WBC 이스라엘과의 경기에서 타티스 주니어가 만루홈런을 쏘아 올리자 세리머니를 하고 있다. 2026.03.10 wcn05002@newspim.com '언더독' 한국이 '업셋'을 노리기 위한 조건은 분명하다. '저득점 접전+완벽한 수비+효율적인 찬스 처리'라는 세 가지다. 적어도 경기 중반까지는 접전을 유지해야 한다. 수비에서 단 한 번의 실수도 허용해선 안 된다. 실책은 곧 장타와 빅이닝으로 이어질 가능성이 크다. 공격에서는 장타 싸움이 아니라 '스몰 야구'로 괴롭혀야 한다. 김도영이 출루하고 이정후, 문보경 등 중심 타선이 적시타로 점수를 만들어야 한다. ◆ '다크호스' 베네수엘라와 만날 경우 베네수엘라는 결이 조금 다르다. 도미니카가 '대포 군단'이라면 베네수엘라는 '소총 부대'에 가깝다. 베네수엘라의 간판 타자 로날드 아쿠냐 주니어가 리드오프로 출루의 물꼬를 트고, 'MLB 최고의 교타자' 루이스 아라에즈가 콘택트와 출루를 책임진다. 여기에 윌리엄 콘트레라스와 윌슨 콘트레라스 형제의 장타력이 더해진다. 한 방보다 끊어지지 않는 공격 흐름이 강점이다. 글레이버 토레스와 안드레스 히메네스가 구성하는 미들 인필드의 수비력과 주루 센스가 공수의 안정감을 더한다. [AI 일러스트=박상욱 기자] 마운드도 탄탄하다. 에두아르도 로드리게스, 레인저 수아레스 등 메이저리그에서 검증된 좌완 선발들이 포진해 있다. 불펜 역시 다양한 유형의 투수들로 구성돼 있다. 조별리그에서도 화끈한 득점 쇼보다는 실점을 억제하는 야구로 승리를 쌓았다. 네덜란드를 6–2, 이스라엘을 11–3, 니카라과를 4–0으로 꺾으며 안정적인 경기 운영을 보여줬다. [마이애미 로이터=뉴스핌] 베네수엘라 선수들이 10일에 열린 WBC 니카라과와의 경기에서 아쿠냐 주니어가 솔로홈런을 쏘아 올리자 세리머니를 하고 있다. 2026.03.10 wcn05002@newspim.com 그래도 한국 입장에서는 도미니카보다는 숨통이 조금 트이는 상대다. 한국 승리 확률은 약 35~45% 수준으로 평가된다. 장타 뎁스는 도미니카보다 한 단계 낮고, 대신 콘택트·주루·수비 중심의 야구를 하기 때문이다. 한국이 강점을 가진 수비 집중력과 작전 야구, 불펜 운영으로 흐름을 끌고 갈 여지도 있다. 베네수엘라의 테이블세터인 아쿠냐 주니어와 아라에즈의 출루를 최대한 봉쇄하는 것이 중요하다. 공격에서는 거포의 한 방보다 강한 땅볼과 라인드라이브 타구를 중심으로 번트와 히트앤드런을 섞어 상대 내야 수비를 흔드는 접근이 필요하다. psoq1337@newspim.com 2026-03-10 13:01
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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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