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[비센의 재미있는 과학 이야기] 컴퓨터 과학의 아버지 앨런 튜링

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작성자 석준영 작성일15-02-16 08:52 조회384회 댓글0건

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새롭게 다가오는 우리가 모르던 컴퓨터 역사 

요즘 극장에서 상영되고 있는 영화중에 “이미테이션 게임(The Imitation Game)”이라는 영화가 있습니다. 

일반인들에게 많이 알려져 있는 사람은 아니지만, 현재 우리들의 삶에서 빼놓을 수 없는 컴퓨터 역사에 한 획을 그은, 그래서 ‘컴퓨터 과학의 아버지’라고 불리우는 비운의 천재 수학자 앨런 튜링(Alan Mathison Turing, 1912-1954)이라는 과학자에 관한 이야기를 영화한 것입니다.

앨런 튜링은 1912년에 런던에서 태어났습니다. 어릴 때부터 수학적 재능이 뛰어났던 튜링은 1931년 캠브리지 대학교에 입학하여 수학사 학위를 취득하고 대학을 졸업하자마자 확률론에 대한 졸업논문 하나로 캠브리지 대학 산하 킹스 칼리지 특별 연구원으로 선임되는 등 일찌감치 재능을 들어내기 시작했습니다. 

그 이듬해인 1936년, 미국의 프린스턴 대학교에 박사과정으로 입학한 후 3년만에 박사과정을 모두 마치고 1938년 영국의 캠브리지로 돌아옵니다. 3년간의 프린스턴 대학교에서의 박사과정 기간에 튜링은 컴퓨터 분야에 대한 그의 안목을 키워줄 중요한 사람을 만나게 되는데, 그가 바로 존 폰 노이만(John Louis von Neumann, 1903-1957)입니다. 

수학계에서는 아인슈타인에 견줄만 한 천재가 바로 폰 노이만이라고 칭송을 할 만큼 그는 수학의 거의 전분야에 중요한 업적들을 이루어 냈을 뿐만 아니라 현재의 컴퓨터와 같이 CPU, 저장장치, 프로그램으로 구성되는 범용 컴퓨터 구조를 최초로 확립한 과학자입니다. 

이런 존 폰 노이만과 박사과정 시절 함께 연구를 하면서 앨런 튜링 역시 컴퓨터에 대한 지식과 경험을 쌓을 수 있었고, 이것이 후에 그가 튜링기계라는 알고리즘과 그를 응용한 컴퓨터를 개발하는 데에 결정적인 밑거름이 되었을 것이라고 볼 수 있습니다.


앞서 말씀드린 영화의 줄거리는 2차 세계대전 시기의 그의 업적에 대한 이야기입니다. 

프린스턴에서 돌아온 튜링은 예전부터 자신의 관심사였던 암호학에 대한 공부를 시작하고 있었는데, 1939년 9월 2차 세계 대전이 발발하자, 자연스럽게 영국의 정부암호학교(Government Code and Cypher School; GCCS) 부서에서 독일군의 암호해독을 돕는 일을 하게 됩니다. 

당시 독일군은 에니그마(Enigma; 독일어로 ‘수수께끼’라는 의미)라는 암호화 기계를 사용했는데, 그것을 해독하는데 영국군과 연합군은 상당한 어려움을 겪고 있었습니다. 

이 에니그마라는 기계는 회전자의 위치를 바꿔가면서 정해진 코드에 의해 암호를 생성해 내는 기계인데, 이 회전자의 위치 변경의 경우의 수가 6x26x26x26x26x26x26=1,853,494,656가지나 되기 때문에 이것을 인간의 힘으로 하나하나 확인해 해독하는 것은 거의 불가능했기 때문입니다. 

앨런 튜링은 컴퓨터를 사용한다면 인간보다 훨씬 빠르게 계산을 할 수 있다는 것을 착안하여  암호 해독을 할 수 있는 컴퓨터를 제작하는 것이 이 암호를 해독할 수 있는 유일한 방법이라 생각했던 것입니다. 

영화상에서 보면 튜링이 암호를 풀려 노력하던 중 이러한 아이디어를 얻어내는 것처럼 보이지만, 실제로는 이미 튜링은 프린스턴에서 학업을 하던 시절부터 범용 컴퓨터에 대한 아이디어를 갖고 있었다고 볼 수 있습니다.  

실제로 이 전자기계식 계산기의 첫 설계는 폴란드의 마리안 리쥐스키에 의해 이루어지고 앨렌 튜링과 그의 팀원들에 의해 개선되었다고 전해집니다. 

이렇게 탄생한 전자기계식 암호 해독기의 이름은 ‘봄베(Bombe)’였고, 1941년부터 실전에 사용되어 독일군의 암호를 해독하는데 사용되었습니다. 

이 후, 앨런 튜링은 막스 뉴먼 교수와 함께 프로그래밍이 가능한 세계 최초의 전자식 컴퓨터를 만들게 되는데 이것이 바로 콜로서스(Colossus)입니다. 

콜로서스는 2000여개의 진공관으로 이루어진 거대한 컴퓨터로 초당 25000자의 연산을 해낼 수 있는 기계였습니다. 하지만, 이러한 컴퓨터들은 모두 전쟁시 암호해독과 관련하여 개발, 발전되었기 때문에 오랜 기간동안 영국의 국가기밀로서 세상에 알려지지 않고 있다가 1970년대가 되어서야 그 존재와 원리가 알려지게 되었습니다.

이들의 존재가 알려지기 전까지는 미국 펜실베니아 대학교에서 1946년에 제작한 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)이 세계 최초의 전자식 컴퓨터로 알려져 있었고, 1952년 앨런 튜링과 프린스턴에서 함께 연구했던 폰 노이만에 의해서 개발된 컴퓨터 EDVAC( Electronic Discrete Variable Automatic Computer)이 최초의 프로그래밍이 가능한 컴퓨터로 알려져 왔었습니다. 하지만, 이 모든 것들에 앞서 1945년 이전에 앨런 튜링과 영국의 과학자, 수학자들에 의해 최초의 컴퓨터들이 이미 만들어져 있었던 것입니다.

영화에서도 다루어 지듯이 앨런 튜링의 말년은 그리 아름답지 못합니다. 전쟁 이후 범용 컴퓨터에 대한 연구를 지속해오던 튜링은 자신이 동성애자라는 것이 밝혀지는 바람에 당시 동성애를 법으로 금하고 있던 영국법에 따라 유죄를 선고받고, 화학적 거세를 받아 여성 호르몬제를 투여해야만 했고, 이를 수치스럽게 생각했던 튜링은 청산가리가 묻은 사과를 베어먹고 스스로 목숨을 끊었습니다. 

훗날, 아이폰 등으로 유명한 애플 사의 한입 베어먹은 사과모양의 로고가 앨런 튜링을 기린 것이 아니냐는 루머가 있기도 했지만, 애플사는 공식적으로 그들의 사과문양은 뉴튼의 사과로부터 시작된 것이라고 설명을 하기도 했습니다.

전쟁이라는 잔혹함 속에서 상대방의 암호를 해독하기 위해 처절한 연구를 통해 얻어진 전자식 기계. 이것이 바로 이제 우리 삶의 구석구석에서 없어서는 안될 존재인 컴퓨터의 시작점이었다는 것이 참 흥미롭습니다.


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석준영  비센학원장 

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