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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 뇌는 인공지능을 위한 빅데이터 창고

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[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습해, 결국 인공지능이 인간을 대체하는 시대를 말한다. 이러한 4차 산업혁명의 물결이 산업뿐만 아니라 경제, 사회, 정치 등 전 분야에 걸쳐서 막대한 변화를 일으키고 있다.

글로벌뉴스통신사 뉴스핌은 '김정호의 4차혁명 오딧세이' 칼럼을 매주 연재하며 4차 산업혁명의 본질과 영향, 그리고 전망을 독자들에게 쉽게 소개하고자 한다. 4차 산업혁명의 핵심은 바로 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅으로 표현할 수 있으며 그 핵심 부품이 반도체이다. 이들 핵심 기술의 개념과 원리, 응용을 설명하여 일반 독자들이 4차 산업혁명에 대해서 공감하고 이해하며 더 나아가 개인과 기업, 국가의 미래를 계획하는 것을 돕고자 한다.

김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았다. AI대학원 겸임교수, IEEE펠로우, 카이스트 ICT석좌교수, 한화 국방 인공지능 융합연구 센터장, 삼성전자 산학협력센터장 등을 겸하고 있다.

뇌 속을 들여다보는 기계들

일반적으로 수술을 하지 않고 뇌 속을 들여다보기 위해 뇌 의료영상을 사용한다. 이러한 뇌 의료영상 이미지를 얻기 위해서는 인간의 뇌를 투과할 수 있는 입자나 파동을 사용해야 한다. 투과 신호를 3차원으로 조합하고 정보를 처리해서 단면 영상을 얻는다. 뇌 의료 영상을 사용하면 인간의 시각에 의존해서 직관적으로 판정을 내릴 수 있다.

김정호 교수

뇌 의료 영상을 얻을 수 있는 대표적 장비로 X-ray(엑스레이) 입자를 이용해서 3차원 영상을 얻는 CT(Computerized Tomography)가 있다. 높은 에너지 입자인 X-ray 입자는 인체를 통과하기 때문에 가능하다.

3차원적인 센서의 배열과 영상 처리 기법을 이용해서 3차원 이미지를 얻을 수 있다. 단층 영상의 생성에 컴퓨터가 활용된다. 그래서 Computer(컴퓨터)라는 단어가 들어간다. 기존의 X-ray 영상이 뼈와 복부 내장이 함께 겹쳐져 보이는 등 평면적이었다면, CT는 검사 부위의 단면을 잘라 보여줄 수 있어 뼈와 장기의 세밀한 관찰이 가능하다.

이 뿐만 아니라 인간의 뇌 속을 들여다보기 위해서 전자파의 일종인 자기장을 이용할 수도 있다. 고주파 자기장이 인체를 통과하고 특정 분자에 흡수되기 때문이다. 이렇게 특정 주파수의 자기장이 몸속의 물 분자나 특정 물질에 흡수되는 현상을 이용해서 영상을 얻는다. 이러한 장비를 MRI(Magnetic Resonance Imaging)라고 한다. 다른 말로 자기 공명 단층 촬영법이다.

장비 이름에서도 보는 것처럼 자기장(Magnetic Field), 공진(Resonance)과 같은 물리적 현상을 사용한다. CT가 횡단면만을 보여주는 데 반해, MRI는 종단면과 횡단면을 모두 보여주는 입체 영상으로 환부를 볼 수 있어 CT보다 높은 해상도의 영상으로 좀 더 세밀한 검사를 할 수 있다.

여기에 더해 음성 대역의 파동인 초음파를 이용해서 인간의 뇌 내부 영상을 얻을 수 있다. 초음파 역시 뇌와 인체를 투과하기 때문에 가능하다.

필자 연구실에서 초고주파의 일종인 테라헤르츠(Terahertz) 전자파를 이용해서 인체와 두뇌 영상을 얻으려는 연구를 한 적이 있다. 테라헤르츠는 10의 12승의 주파수를 가지는 전자파이다.

기가헤르츠(Gigaherz) 전자파보다 약 1000 배 정도 빨리 변화하고, 파장도 1000배 이상 짧아진다. 그래서 파장의 길이가 머리카락보다 짧아 안테나 크기도 매우 작다. 여기에 더해 테라헤르츠(Terahertz) 전자파는 X-ray보다 인체에 해가 없는 장점도 있다. 이렇게 테라헤르츠 전자파는 새로운 전자파 대역으로 그 잠재적 유용성의 가치가 높다.

하지만 테라헤르츠 전자파는 뇌나 인체 영상에 적용하는 데 치명적인 단점이 있다. 그 이유는 테라헤르츠 전자파가 물에 잘 흡수되기 때문이다. 그래서 몸속 침투의 깊이가 밀리미터 정도밖에 되지 않는다. 그래서 뇌나 인체 깊숙한 영상을 얻을 수 없다. 테라헤르츠 전자파가 인체 깊이 들어갈 수 있다면, 지금쯤 새로운 의료 장비가 사업화될 수 있었을 것이다.

이렇게 뇌 내부를 들여다보는 의료 영상 기술은 의료 진단과 치료, 수술에 획기적인 발전을 가져왔다. 다르게 말하면, 이들 장비 모두 인간의 뇌의 빅데이터 정보를 얻기 위한 장비들이다. 직접 데이터를 읽어 내지는 못하지만, 물리적 구조체의 모양은 읽어낼 수 있다. 이러한 노력은 궁극적으로 인간의 뇌 속에 심어진 빅데이터를 얻어내려는 초기 단계라 볼 수도 있다.

필자의 연구실에서 얻은 테라헤르츠 전자파를 이용한 뼈의 골다공증 단면 이미지. [출처=KAIST]

지금 인공지능은 인간의 뇌를 들여다보려는 시도

4차 산업혁명의 중심인 인공지능 기술도 결국 뇌 속에 심어진 빅데이터를 얻으려는 시도로 본다. 직접 뇌 속의 데이터를 얻는 것이 아니라 학습이라는 과정을 통해서 간접적으로 뇌 데이터를 복사한다고 볼 수 있다. 인공지능인 기계학습을 뇌 데이터 복제 과정으로 볼 수도 있는 것이다.

이러한 뇌 속의 빅데이터는 뇌에 심어진 기억, 감정, 생각, 꿈, 상상을 포함한 인간의 생각이 된다. 기계학습 과정에 학습되는 변수(Weight)들은 인간 뇌 데이터의 변형된 모습이다. 이렇게 의료 영상과 인공지능은 모두 뇌 속을 들여다보려는 인간의 노력이라는 공통점이 있다.

이렇게 보면, 구글과 아마존, 페이스북 등 빅데이터 플랫폼 기업들은 결국 인간의 뇌 속의 빅데이터를 얻기 위한 간접적인 장치를 확보한 기업들이라 할 수 있다. 단지 그 중간 매개체가 메시지, 전자메일, 문자, 사진, 음성, 동영상, 구매정보, 배달 정보 등일 뿐이다.

그래서 아마존이 알렉사 스피커를 집안으로 들여놓으려 한다. 도청하면서 전 세계 주부들의 머릿속에 들어가고 싶은 것이다. 또는 사진이나 동영상 속의 사람들의 표정으로 그 사람의 마음을 읽는다. 그래서 CCTV, 컴퓨터 카메라, 핸드폰 카메라가 간접적인 뇌 빅데이터를 얻기 위한 징검다리가 된다. 이러한 정보를 인공지능으로 처리해서 사람의 머릿속을 들여다보려고 한다. 이때 인공지능 알고리즘이 사람의 뇌 속으로 들어가는 통로가 된다.

뇌 빅데이터를 직접 읽으려는 시도, 뇌 센서

이와는 달리, 아예 센서를 뇌 속에 집어넣어 두뇌 빅데이터를 직접 읽으려는 연구도 진행 중이다. 반도체 센서를 뇌 속에 삽입하고, 그 데이터 신호를 무선으로 외부에 송신하는 장치도 개발 중이다. 아직은 쥐를 이용해 실험하지만, 언제인가 인간의 뇌를 실험 대상으로 삼을 수 있다.

이 방법의 어려움은 일단 수술을 통해서 뇌 속에 반도체 센서를 넣어야 한다는 점이다. 상당한 거부감이 발생할 수 있다. 그리고 장기간 사용을 위해 배터리를 주기적으로 교체하거나 무선으로 전력을 보내야 한다. 통신과 센서의 한계로 읽는 신호의 종류와 데이터의 양도 상당히 제한적이다.

그리고 과연 뇌에 흐르는 전기 신호로 얼마나 사람의 뇌 속의 데이터를 표현할 수 있는가의 난제도 있다. 과연 전기 신호를 측정해서 사람의 뇌 속의 기억과 생각, 마음을 읽을 수 있나 하는 숙제가 있다. 이러한 연구와 노력은 결국 모두 인간의 기억과 생각의 창고인 뇌의 빅데이터를 수집하기 위함이다.

정재웅 KAIST 교수가 개발한 쥐의 뇌에 이식된 반도체 센서. 이를 통해서 뇌의 데이터를 스마트폰으로 읽는 장치. [출처=KAIST]

현시대의 대표적 혁신가 일론 머스크도 같은 생각을 하고 있다고 생각한다. 왜냐하면 그가 2016년 약 1억 달러를 투자해 뇌 인터페이스 회사인 '뉴럴링크(Neuralink)'라는 BCI(Brain-Computer Interface) 전문 스타트업 기업을 설립했기 때문이다.

'뉴럴링크'는 두뇌와 컴퓨터를 연결하는 인터페이스를 개발한다고 알려져 있다. 일런 머스크는 궁극적으로 건강한 인간의 뇌에 칩을 이식해 '디지털 슈퍼 인텔리전스'를 만들 수 있다는 생각을 하는 것으로 보인다.

이렇게 보면, 일론 머스크도 인간의 뇌가 빅데이터의 최종 목적지라는 사실을 잘 알고 있는 것이 분명하다. 결국 인간의 뇌가 궁극적인 빅데이터 창고이다. 인공지능을 포함한 최신 4차 산업혁명 기술의 발전은 바로 이렇게 인간의 뇌 속의 빅데이터를 얻기 위한 방향으로 발전되어 가고 있다.

 

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

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[변상문의 화랑담배]김일성 동북항일연군 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다.  만주(滿洲)는 요녕성(遼寧省), 길림성(吉林省), 흑룡강성(黑龍江省), 그리고 내몽고자치구(內蒙古自治區) 동부를 포괄하는 지명이다. 이중 요녕성, 길림성, 흑룡강성을 동북(東北)이라고 한다. 중국은 만주 명칭보다 동삼성(東三省)이라는 명칭을 사용하고 있다. 중국 공산당이 동삼성에 동북인민혁명군(東北人民革命軍)을 창설한 것은 1933년 9월 18일이었다. [사진= AI 생성 이미지] 중국 공산당은 1928년 봉천에 만주성위(滿洲省委)를 설치하고 전 만주에 걸친 공산 세력 확장에 나섰다. 그러던 중 1933년 9월 18일 남만에서 동북인민혁명군 제1군 제1사를 창설하였다. 제1군 제1사는 중국 공산당 만주성위(滿洲省委) 남만특위(南滿特委) 관할 반석현위(盤石縣委) 산하 유격대를 중심으로 만들었다. 1사 창설 당시 반석현위 산하 유격대장은 진옥진(陣玉震)이었다. 부대장은 박한종(朴翰鍾)이었고, 대원은 한인 20여 명이었다. 이 유격대가 차츰 발전하여 1930년 10월 중국 홍군 제32군 남만유격대가 되었다. 병력은 한인 80명을 포함 230여 명이었다. 총대장은 경기도 용인 출신 이홍광(李紅光)이었다. 이부대가 동북인민혁명군 제1군 제1사가 된 것이다. 군장(軍長)은 중국인 양정우(楊靖宇)였고 사장(師長)은 이홍광(李紅光)이었다. 남만의 반석은 당시 한인 공산주의운동의 중심지였다. 따라서 반석현위 중국 공산당 주요 간부는 대다수 한인이었다. 대표적 인물이 오성륜(吳成崙), 박윤세(朴允世), 한진(韓震), 조걸(趙杰) 등이다. 오성륜은 김성주의 역사 날조와 관련하여 대립 관계에 있는 인물이다. 오성륜을 제대로 알아야 김성주를 제대로 알 수 있다. 오성륜은 1898년 11월 7일 함경북도 온성군(穩城郡) 영와면(永瓦面) 용남동(龍南洞)에서 태어났다. 1906년 아버지를 따라 만주로 건너와 간도에서 살았다. 중학교 2학년 때 중퇴했다. 열아홉 살 때 상해에서 김원봉의 의열단에 가입했다. 1922년 3월 상해 황포탄부두(黃浦灘埠頭)에서 김익상(金益相)·이종암(李鍾巖)과 함께 일본군 육군 대장 다나카를 저격했으나 실패했다. 일본 경찰에 체포되어 유치장에 있던 중, 탈출하여 독일로 갔다. 독일에서 다시 소련으로 건너가서 모스크바공산대학을 졸업했다. 1926년 중국 공산당에 가입했다. 1929년 중국 공산당 지시에 따라 만주 반석현위 간부가 되었다. 그는(오성륜) 중국 공산당 만주성위 반석현위 간부로서 요즘으로 따지면 특수부대 성격의 이홍광의 개잡이대(打拘隊)를 지도했다. 이홍광의 개잡이대는 반석현위 일대의 지주는 중국·조선인을 가리지 않고 <개犬>로 부르며 무자비하게 살해했다. 이 개잡이대가 사실상 이홍광의 1사 핵심 전력이기도 했다. 오성륜은 외모가 빼어났다. 말과 글이 수려했다. 당연히 이 지역 일대의 여인들이 그를 좋아했다. 오성륜이 남만주 거주 한인 중 제일 먼저 중국 공산당에 입당시킨 인물이 이동광(李東光)이다. 이동광 여동생 이영숙은 미모가 빼어난 과부였다. 오성륜이 이영숙의 집을 거점으로 잡았다. 어린 나이에 과부가 된 이영숙은 오성륜에게 반해버렸다. 오성륜이 시키는 심부름이면 거절하는 경우가 없었다. 둘은 만난 지 1개월이 안 돼 동거에 들어갔다. 이 사실을 안 오성륜의 상해 동거녀 두군서(杜君恕)가 이영숙을 찾아왔다. 두군서는 오성륜의 의열단 친구 김성숙의 중국인 아내 두군혜(杜君慧)의 친동생이었다. 두군서도 오성륜을 처음 보았을 때 사랑에 빠져버린 여자였다. 두 여자가 머리끄덩이까지 잡고 싸웠다. 오성륜은 독일에서도 독일 여자와 깊은 사랑을 한 바 있었다. 그는 염문을 뿌리고 다니는 풍류남아였다. 1941년 동북항일연군 잔여 세력이 소련으로 넘어갈 때 같이 가지 않고 당시 중국 열하성(熱河星)에 주둔하고 있던 일본군에 투항하였다. 야마모도 히데오(山本英雄) 라는 일본 이름을 지어 친일 활동하였다. 사망 일자는 알 수 없다. 동북인민혁명군 제2군은 1934년 3월 동만특위(東滿特委) 관할 연길현(延吉縣) 삼도위(三道崴)에서 창설했다. 제2군 제1사 역시 한인 주진(朱鎭)이 대장으로 있던 유격대가 근간이었다. 총병력은 565명이었는데, 이중 한인이 549명이었다. 제2군 군장(軍長)은 중국인 왕덕태(王德泰)였고, 제1사 사장(師長)은 한인 주진(朱鎭) 이었다. 동북인민혁명군은 총 11개 군(軍) 이었다. 중국 공산당은 이 동북인민혁명군(東北人民革命軍)을 1936년 7월 동북항일연군(東北抗日聯軍)으로 개편하였다. 그 이유는 1935년 7월 코민테른 제7차 대회에서 채택한 '통일전선전술' 결정에 따른 것이다. 코민테른의 '통일전선전술'은 두 가지 방식으로 되어 구성돼 있다. 하나는 모든 사람을 반파쇼인민전선으로 묶어 자기 나라의 독재정권을 쓰러뜨리는데 총동원하되, 공산당이 그 주도권을 잡아 독재정권을 타도한 후, 공산정권을 수립하는 것이다. 또 하나는 식민지 또는 반식민지 국가에 있어서는 자기 민족의 주권을 찾기 위해 전 민족을 반제민족통일전선으로 묶어 해방운동을 벌이되, 공산당이 그 주도권을 잡아 해방이 이루어지면 바로 공산정권을 세우는 방식이다. 중국 공산당은 코민테른이 제시한 두 번째 방식에 따라 동북인민혁명군을 동북항일연군으로 그 명칭을 바꾼 것이었다. 즉 외양상으로 폭이 넓은 '항일민족통일전선' 결성을 위해 공산주의 계급혁명 색채가 짙은'인민혁명군' 명칭을 버리고, 대신 항일 구국군의 민족적 이미지가 있는「항일연군」을 사용한 것이다. 이른바 중국 공산당의 1935년 8·1선언이 그것이다. 중국 공산당은 이와 같은 과정을 거쳐 코민테른 지시대로 항일민족전선 결성을 위해 1936년 4월부터 오의성 부대와 접촉하기 시작하여 8월에 양군(동북항일연군, 오의성 부대) 총합 2,000여 명의 병력으로 합동작전을 펼쳐 무송현성(撫松縣省)을 공격하여 만주군을 격멸했다. 이때 김성주는 동북항일연군으로 전속(轉屬: 원적을 바꾸어 소속을 바꿈)하였다. 전속부대는 동북항일연군 제1로군 제2군 제6사였다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2026-01-12 06:00
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안세영, 왕즈이 잡고 말레이오픈 3연패 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 날카로운 공격력까지 장착해 한 차원 업그레이드 된 안세영(삼성생명)이 2026년 첫 국제 대회에서 우승했다. 안세영은 11일 말레이시아에서 열린 세계배드민턴연맹(BWF) 월드투어 슈퍼 1000 말레이시아 오픈 여자 단식 결승에서 세계랭킹 2위 왕즈이(중국)를 56분 만에 게임 스코어 2-0(21-15, 24-22)으로 물리치고 대회 3연패를 달성했다. 우승 상금은 10만1500달러(1억3000만원)다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 안세영. [사진=BWF] 2026.01.11 psoq1337@newspim.com 지난 해 8차례 만나 모두 왕즈이를 제압했던 안세영은 이날 승리호 상대 전적 17승 4패가 됐다. 왕즈이는 지난해 12월 21일 왕중왕전 결승에서 패한 뒤 "안세영은 항상 모든 나라 선수들에게 롤모델"라며 믹스트존에서 한동안 말을 잇지 못했고 눈물을 쏟았다. BWF 관계자조차 "왕즈이의 이런 모습은 처음 본다"고 할 만큼 이례적인 반응이었다. 이번 대회는 안세영에게 긍정적인 변수가 많았다. 8강에서 맞붙을 예정이던 세계 3위 한웨이(중국)가 감기 몸살로 기권했고 준결승에서 최대 난적인 세계 4위 천위페이(중국)의 기권으로 결승에 올랐다. 결승 상대 왕즈이는 이날 경기 전 "안세영은 허점이 거의 없는, 매우 철저하고 완성도 높은 선수"라며 승리에 대한 각오를 다졌다. 안세영은 1게임 초반 몸이 덜 풀린 듯 범실을 쏟아내며 1-5까지 밀렸다. 뒤늦게 리듬을 찾은 안세영은 하프 스매싱을 앞세워 득점을 쌓아 10-11로 인터벌에 들어갔다. 휴식 후 특유의 송곳샷이 살아나며 역전했고 셔틀콕을 상대 엔드 라인과 사이드 라인 위에 떨어뜨리며 21-15로 게임을 잡았다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 안세영이 11일 월드투어 슈퍼 1000 말레이시아 오픈 여자 단식 결승에서 승리한 뒤 포효하고 있다. [사진=BWF SNS 동영상 캡처] 2026.01.11 psoq1337@newspim.com [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 안세영이 11일 월드투어 슈퍼 1000 말레이시아 오픈 여자 단식 시상식에서 포즈를 취하고 있다. [사진=BWF SNS 동영상 캡처] 2026.01.11 psoq1337@newspim.com 2게임에선 짜릿한 뒤집기쇼를 펼쳤다. 9-17까지 밀려 패색이 짙었으나 수비와 길게 가져가는 랠리로 추격에 나섰다. 왕즈이가 20-19로 먼저 게임 포인트에 들어갔지만 안세영이 듀스를 만들고 23-22로 앞선 뒤 대각 스매시로 챔피언십 포인트를 뽑았다. 2026년을 여는 첫 국제대회에서 우승한 안세영은 환호하는 말에이시아팬들을 향해 두 팔을 번쩍 들어올리며 포효했다.   psoq1337@newspim.com 2026-01-11 14:46
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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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