구글 신은 모든 것을 알고 있다, 카이스트(KAIST) 명강 01

구글 신은 모든 것을 알고 있다 - 정하웅.김동섭.이해웅 지음/사이언스북스

어떤 것에 대해 잘 알고 있는 것과 그 알고 있는 것을 다른 사람에게 잘 전달하거나 가르치는 것은 별개입니다. 배우는 학생들 입장에서는 후자의 선생들과 교수들이 당연히 좋습니다. 거기에다 유머를 동반하여 재미있게 수업이나 강의를 진행한다면 인기 만점입니다.

노유진의 정치카페를 듣다가 우연히 알게된 카이스트(KAIST) 명강 첫 번째 씨리즈 `구글 신은 모든 것을 알고 있다' 두 번째 씨리즈도 있는데 거기에는 인간의 뇌에 관한 주제가 들어 있습니다. 이 첫번째 책의 소개를 봤을때 구성이 한 눈에 보기에도 정말 좋아서 바로 읽어보지 않을 수 없었습니다. 3개의 과학 분야에 대해 각기 3명의 교수진이 강의한 내용이 고스란히 담겨 있습니다.

일반적인 책들처럼 문장이 서술 형식으로 쓰여진 것이 아니라 말 그대로 강의를 하는 구술 형식으로 되어 있어 꼭 마치 책을 읽고 있으면 강의를 듣고 있다는 느낌이 들면서 시각적인 효과마저 떠올라 흥미있게 읽게 되더군요. 여기에 실린 과학 분야는 `복잡계 네트워크과 데이터 과학`, `생물 정보학의 최전선`, `양자 암호와 양자 정보학`들 입니다.

제목인 `구글 신은 모든 것을 알고 있다`는 복잡계 네트워크에서 요즘 화두가 되고 있는 `빅 데이터` 분석을 잘 표현한 말이고, 생물의 본질은 `정보`라는 사실에 입각해서 유전자 DNA와 염기서열 및 단백질 네트워크의 해석과 이로 인한 생명의 본질에 대한 접근, 그리고, 양자 암호와 양자 컴퓨터를 이용한 양자 정보학이 복잡계 네트워크와 함께 제일 관심이 갔던 부분입니다.

생명 정보 공학은 예전에 자바(Java) 언어를 공부할때 문법은 C언어와 똑같기 때문에 쉬웠지만 이 자바 언어가 어려운 건 개념 부분입니다. 바로 객체지향(OOP)... 이 개념을 어렴풋이 잡았다 해도 도대체 이걸 가지고 프로그래밍을 어떻게 한다는 건지가 헷갈려서 헤매고 있을때 유전자 염기서열을 자바 프로그래밍으로 처리하는 책을 보면서 공부를 했었죠.

유전자 DNA 염기서열에는 그다지 관심이 없었지만 그 책을 보면서 자바의 개념과 프로그래밍 방식을 공부하는데에는 큰 도움이 되었습니다. 정말 자바라는 언어의 개념과 방식이 딱 들어맞는 분야였는데 그걸 바이오인포매틱스(Bioinformatics)라고 합니다.

양자 컴퓨터는 양자 장치로 이루어진 하드웨어와 소프트웨어에 해당하는 `양자 알고리즘`으로 구성되는데 우리가 지금 쓰고 있는 컴퓨터와는 상당히 다른 모습입니다. 그리고, 이 양자 컴퓨터를 이해하려면 당연히 양자역학을 어느 정도 알고 있어야 하는데 이게 또 달나라 이야기라서... 하지만, 복잡한 이야기는 단순화시켜서 이야기 할 수 있는게 하나의 방법이고, 또 쉽게 강의를 하면 기본적인 것들은 이해가 가능합니다.

현재 막대한 비용을 들여 만든 수퍼 컴퓨터들도 100자리가 넘어가는 암호를 해독하려면 시간이 상당히 걸립니다. 그런데, 양자 컴퓨터는 이런 연산을 불과 몇 초만에 풀어버립니다. 그러니까 제대로 된 양자 컴퓨터가 탄생하면 우리가 쓰고 있는 암호를 무용지물로 만들어버리는 엄청나게 강력한 도구가 나타나는 겁니다. 심지어 2,000자리의 암호라도 몇 분 이내에 해결한다니 그러면 앞으로는 새로운 암호체계가 필요해 집니다.

그래서 나온게 양자 암호입니다. 정보의 최소 단위는 비트지만 양자 컴퓨터에서는 큐비트(Qubit)라 하나의 신호가 0, 1 모두를 가진 중첩상태입니다. 이걸 이용해서 암호화와 통신을 하는데 그 방법과 설명은 책을 읽어봐야되고요, 이렇게 만들어진 양자암호에는 대표적인게 BB84 암호가 있습니다. 그리고 이것과 동일한 방법을 사용하면 양자 화폐도 만들 수 있는데 이 암호와 화폐는 절대적으로 안전하고, 위조 확률이 0에 가깝다고 합니다. 그러나 이런 화폐를 현실적으로 만들기는 어렵다고 합니다.

양자 컴퓨터는 병렬성의 극치이며 양자의 얽힘 현상과 양자의 공간 이동에 대한 지식을 바탕으로 지난 100여년간 양자역학과 컴퓨터 공학이 가져다준 충격과 발전에 버금가거나 그걸 뛰어넘는 혁명을 가져올 잠재적 가능성을 다분히 가지고 있습니다. 아직은 낮은 수준의 연구 단계라서 갈 길이 멀기 때문에 빠른 시기에 나올 수는 없어보이고, 과연 실용적인 양자 컴퓨터가 가능한지도 미지수이지만 길게 보면 지금의 기술들도 이전에는 불가능하게 보였다는 걸 감안하면 낙관적인 면은 분명 있습니다.

네트워크의 과학, 링크(Linked)

퀀텀 유니버스(Quantum Universe) - 마커스 초운

자바(Java) 공부하기 괜찮은 책 2권