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챗GPT, 인공지능, 딥러닝, 디지털 통신, NFT, 블록체인
중학 수학 지식만으로 디지털 시대 핵심 이해하기!

수시로 새롭게 등장하는 디지털 기술에 많은 사람이 당황한다. 하나를 겨우 이해할 만하면 또 다른 기술과 용어들이 속속 등장한다. 이를 빠르게 따라잡고 그 흐름을 지배하는 사람들이 기술과 정보를 독점하고, 그렇지 못한 사람들은 디지털 사각지대에서 무방비로 노출되며 지식과 정보 습득에서 소외된다. 그리고 그 격차는 점점 더 벌어진다.

『디지털 문해력 수업』은 중학교 수학 수준 정도 지식만 있으면 실제 세계에서 디지털 기술을 구현하는 핵심을 이해할 수 있다고 안내한다. 저자는 기술보다 과학적 원리, 과학적 사고가 더 중요하다고 밝히면서, “디지털 기술의 근본이 무엇인가, 작동하는 근본 원리가 무엇인가를 아는 것이 먼저다. 디지털 도구를 익히는 것은 그 다음이다.”라고 강조한다.

머리말 디지털 시대를 이해하는 출발점

서: 디지털 문명과 디지털 문맹
· 아기는 괴로워…, 석기시대 두뇌로 실리콘 시대에 태어나다
· 전문가와 일반인의 거리
· 지식은 ‘숙제’가 아니라 ‘축제’

01. 기계는 어떻게 배우나_인공지능의 원리

1. 사물의 분류_기계 학습의 시작
· 기계 학습의 시작-데이터 입력
· 데이터로부터 프로그램 만들기-신용대출 심사의 예
[실습 문제] 대출심사 기준을 위한 신용도 평가
· 일도양단이 안 될 때-직선의 좌절

2. 통찰하는 기계_신경망 심층 학습
· 기계에게 ‘적당히’를 가르칠 수 있을까?
· 인간 두뇌의 신경망을 흉내내다-정보의 다단계 전달
[실습 문제] 딥러닝이 아니면 안 되는 이유
[심화 학습] 궁합 문제의 해결
· 신경망 심층학습의 활용
· 생성형 인공지능-챗GPT의 원리

02. 세상의 모든 데이터_빅데이터 분석

3. 표본추출과 가설검정_데이터 사이언스의 시작
· 가설을 증명하는 법
[실습 문제] 숙녀의 밀크티 실험
· 맞고 틀린 정도를 수치화하다
· 데이터는 디지털 시대의 원유, 중요한 것은 정제다
[실습 문제] 종자 효과 분석을 위한 파종 방법

4. 빅데이터 시대의 도전_편향과 프라이버시
· 빅데이터 편향의 문제
[심화 학습] 표본조사를 통한 빅데이터 편향의 교정
· 개인정보 보호와 합성 데이터

03. 디지털 빅뱅, 컴퓨터의 구조와 원리

5. 사물에 새긴 원리_반도체
· 논리연산과 전기회로
[실습 문제 1] 논리연산에서도 분배법칙이 적용될까?
[실습 문제 2] 1층과 2층 모두에게 켜고 끌 수 있는 3구 스위치 만들기
[실습 문제 3] 산수 알고리즘의 논리식
· 현미경 수준으로 작아진 스위치, 반도체

6. 컴퓨터의 변신술_중앙처리장치(CPU)
· 컴퓨터는 계산기가 아니다
· 반도체도 변신할 수 있다
· 디지털 정보를 다루는 알고리즘
· 알고리즘에 알고리즘을 입력하다
· 튜링이 상상한 기계
[실습 문제] 더하기 튜링기계
· 만능 튜링기계-리퀴드 알고리즘
· 메모리 반도체와 시스템 반도체
· 쓸모없어 보이던 수학 법칙에서 컴퓨터가 탄생하다
[심화 학습] 튜링의 불완전성 정리 증명

7. 컴퓨터의 한계_연산속도와 수치해석
· 계산속도도 중요하다
[실습 문제 1] 원주율 구하기 - 몬테카를로 시뮬레이션
[실습 문제 2] 수치 해석으로 방정식 풀기
· 컴퓨터의 진화

04. 그 많은 데이터를 어떻게 전달할까_인터넷의 진화

8. 우주에서 가장 빠른 메신저, 전파_디지털 통신의 이해
· 전기와 자기는 뗄 수 없는 사이다
· 전파와 음파-전화는 어떻게 만들어졌나
· 유선과 무선, 전파는 사방팔방으로 날아간다
· 무선통신의 원리와 주파수 대역
· 아날로그와 디지털
[실습 문제 1] 확률이 다를 때 정보량 구하기
[심화 학습] 정보량(엔트로피)의 일반 공식
[실습 문제 2] 이미지 파일의 용량을 압축하라-허프만 코딩법

9. 인터넷 프라이버시_비대칭 암호의 원리
· 오프라인상에서의 암호
· 암호의 어려움
· 비대칭 키 암호의 개념
· 암호화 키와 복호화 키를 다르게 하려면
[심화 학습] 최초의 비대칭 키 암호 RSA
[실습 문제] RSA 암호의 간단한 예

05. 신뢰의 기계_블록체인과 스마트 컨트렉트

10. 블록체인과 암호화폐
· 협력을 위한 신기술
· 디지털 지문, 해시함수
[심화 학습] 컴퓨터 알고리즘 없이 수제 해시함수 만들기
[실습 문제 1] 해시함수를 이용하여 전화로 가위바위보 하기
· 거래 기록 올리기-해시함수로 블록 이어 만들기
[심화 학습] 간단한 해시함수로 블록체인 이해하기
[실습 문제 2] 공개 장부의 구성과 조작 불가능성
· 자원봉사자의 인센티브, 암호화폐
[실습 문제 3] 암호화폐의 채굴, 논스값을 찾아라
· 암호화폐의 리스크

11. 디지털에 구현된 완전한 시장_스마트 컨트렉트
· 블록체인의 진화, 스마트 컨트렉트
· 은행, 기업, 국가의 분산화 - 스마트 컨트렉트의 충격
· 디지털 세상에서 재산권 보호하기, NFT의 등장
[심화 학습] 디지털 서명 만들기

06. 꿈과 현실의 융합_실물 NFT와 뉴럴링크

12. 실물 NFT와 오러클 문제
· 판옵티콘-온 세상을 지켜보는 눈
· 현실 세계의 스마트 컨트렉트
· 실물 NFT - 한국 투자자와 르완다 농부의 만남
· 공개 장부의 그림자, 보안

13. 컴퓨터와 두뇌의 연결_뉴럴링크
· 꿈을 제2의 현실로 만드는 방법 - 뇌신경 조작
· 뇌를 어떻게 읽을 것인가 - 파동의 분해
[심화 학습] 파동의 푸리에 분석

결론: 기술보다 과학적 원리가 더 중요하다