[사이언스칼럼] 좋은 직장을 얻으려면 수학을 배우세요!

윤강준 국가수리과학연구소 부산의료수학센터장

윤강준 국가수리과학연구소 부산의료수학센터장

우리는 하루가 다르게 급변하는 4차 산업혁명시대에 살고 있다. 정보통신기술(ICT)과 컴퓨터기술의 발전은 인공지능의 기술혁신을 가지고 왔으며 이로 인해 4차 산업혁명을 촉발한 지능정보화시대를 이끌고 있다. 우리 주위의 생활이나 산업환경에서 일어나는 현상이나 행위로부터 데이터를 수집하고 이로부터 자율주행이나 택배 운송 그리고 자동 공정제어 등 인간의 육체적인 활동뿐만 아니라 의료영상 등 의료데이터로부터 질환을 예측하고 진단해 치료하고 예방한다. 소설을 창작하거나 곡을 작곡하는 등 정신적인 활동도 기계가 대체해 생산성을 향상하는 등 사회적 가치를 인공지능기술이 창출하고 있다.

데이터를 기반으로 통계적 측면에서 최적의 결정을 내리는 것은 개연성에 근거한다. 여기서 개연성이란 그러할 가능성이 높다는 것을 의미하며 따라서 데이터를 기반으로 통계적 해석으로 만들어지는 인공지능 기술은 발생할 수 있는 많은 가능성 중에서 확률이 가장 높은 것을 선택하는 것이다. 미래학자들이 미래 인류를 위협할 10가지 요소로 핵전쟁, 기후변화 등과 함께 인공지능을 선정하는 이유도 불확실성을 해소하지 않고 활용되는 인공지능기술의 오작동으로 인하여 야기될 혼란과 위협 때문이다. 도로 위로 주행하는 자율주행 자동차가 도로 위에서 발생하는 모든 상황에 대해서 대처하도록 만들어지지 않았기에 오작동을 일으키는 요소로 시스템을 공격하면 도로는 순식간에 대혼란과 대형 사고를 일으킬 수 있다. 컴퓨터의 진단이 노이즈 등 사소한 데이터의 개입으로 환자를 정상인으로 판단하거나 정상인을 환자로 판단함으로써 치명적인 의료사고가 발생할 수 있다는 것이다.

데이터로부터 습득된 정보를 활용해 의사결정을 함에 있어 정보의 불확실성을 해소하고 신뢰도를 높여 과학적 근거를 갖고 위험이나 실수를 최소화하기 위해 필요한 접근법이 바로 수학이다. 중세기까지의 수학은 기하학을 통해 철학적 사고에 있어 논리적 전개의 토대를 제공하는 학문이거나 수들의 성질이나 계산법 등을 연구하는 학문에 지나지 않았다. 하지만 추상적으로 고안된 함수나 방정식, 미적분학 등 수학의 여러 개념들을 이용해 만들어진 이론이 실질적이고도 현실세계와 관련이 있음을 인식하게 돼 자연계 등 현실세계에서 일어나는 일들을 수학적으로 분석하려는 노력들이 생겨나게 됐다.

특히 미적분학 등 수학적 표현을 통해 힘과 질량의 상호작용에 의한 변화, 즉 운동역학을 기술함으로써 물리학의 패러다임을 바꾼 17세기 최고의 걸작인 프린키피아로 알려진 아이작 뉴턴의 '자연철학의 수학적 원리'를 통해 수학은 단지 산술이나 철학적 전개의 근거가 아닌 현상의 원인이나 결과를 현상에 영향에 미치는 요소들의 상호작용에 의해 표현가능하게 하는 과학의 언어로 자리 잡게 됐다. 즉, 우리는 수학을 통해 현상이나 상황을 수와 식으로 표현하고 이를 통해 상호작용이나 상황을 분석할 수 있으며 이를 컴퓨터를 통해 재현해 시험할 수 있게 됐다.

또한 우리가 주어진 정보나 상황을 이용해 결론을 얻어낼 때 그 판단은 논리적 사고를 통해 결정되는데, 이 논리적 사고는 수학을 통해 학습되고 이를 통해 합리적이고 현실적인 결론을 이끌어내는 과학적 사고가 배양된다. 수학은 현상의 설명과 이해를 수학적 개념들과 전개방식을 통해 그 결과에 대한 신뢰성과 정확성을 제공해주는 과학의 언어이며 합리적인 사고의 틀인 것이다.

이렇듯 수학적 능력은 주어진 상황이나 조건에서 최적의 해결책을 제시해 주는 논리적 문제해결 능력을 제공하기 때문에 방대한 데이터로부터 상황에 부합하는 최적의 정보는 무엇이며, 그것을 어떻게 찾을지를 제시할 수 있다. 이런 수학적 특징 때문에 인공지능시대에 수학이 핵심적 분야로 대두됐으며, 수학적 능력을 갖춘 수학 전공자들이 억대의 연봉을 받는 등 산업계와 학계에서 가장 각광받는 이유다. 윤강준 국가수리과학연구소 부산의료수학센터장