퀀텀 점프 - 클래식 컴퓨터가 세상을 보는 방식 — 0과 1, 멈춰있는 동전

클래식 컴퓨터가 세상을 보는 방식 — 0과 1, 멈춰있는 동전

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전보 배달부 이야기

1900년대 초, 전보 배달부가 있었다.

그는 하루에 수백 장의 전보를 배달했다. 빠르고 정확했다. 그런데 이 배달부에게는 한 가지 규칙이 있었다. 전보 내용을 읽을 때 딱 두 가지만 구분했다. "급하다" 아니면 "급하지 않다."

급하면 지금 당장 달려간다. 급하지 않으면 나중에 간다. 그것이 전부였다. 슬픈지 기쁜지, 중요한지 덜 중요한지, 오늘 중요한지 내일 중요한지. 그런 것은 따지지 않았다. 급하다, 급하지 않다. 둘 중 하나.

컴퓨터가 세상을 보는 방식이 정확히 이것이다.

0 아니면 1. 아니면 맞다. 꺼졌다 켜졌다. 없다 있다. 세상의 모든 것을 이 두 가지로 쪼갠다. 슬픔도, 기쁨도, 아름다움도, 복잡한 인간관계도. 결국 컴퓨터 안에서는 전부 0과 1의 긴 줄로 변환된다.

놀랍게도, 이 단순한 방식으로 지난 50년 동안 세상을 바꿨다.

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전등 스위치를 생각하자

집 안의 전등 스위치를 보자.

올리면 켜진다. 내리면 꺼진다. 중간은 없다. 반쯤 켜진 상태는 없다. 올라가 있거나, 내려가 있거나. 딱 두 가지다.

컴퓨터 안에 있는 가장 작은 부품, 트랜지스터가 바로 이 스위치다. 전기가 흐르면 1, 안 흐르면 0. 최신 스마트폰 하나 안에 이 스위치가 몇 개나 들어있는지 아는가. 약 150억 개다. 손가락 끝만한 칩 안에 스위치가 150억 개 들어있고, 그것이 초당 수십억 번 켜지고 꺼지며 계산을 한다.

엄청나게 빠른 전보 배달부가 150억 명 있는 것이다. 저마다 급하다, 급하지 않다를 판단하며 전 세계를 누빈다.

그 결과가 지금 우리가 쓰는 스마트폰이고, 인터넷이고, AI다.

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사진 한 장의 비밀

스마트폰으로 사진을 찍는다.

우리 눈에는 그냥 풍경이다. 하늘이 있고, 나무가 있고, 사람이 있다. 색이 있고, 빛이 있고, 그림자가 있다. 그런데 컴퓨터 안에서 그 사진은 전혀 다른 것으로 저장된다.

사진을 아주 작은 점들로 쪼갠다. 점 하나하나가 픽셀이다. 그리고 그 픽셀 하나를 표현하기 위해 숫자를 쓴다. 빨간색이 얼마나 들어갔는지, 초록색이 얼마나 들어갔는지, 파란색이 얼마나 들어갔는지. 각각 0부터 255 사이의 숫자로. 그리고 그 숫자들을 전부 0과 1로 변환한다.

하늘의 파란색도, 나뭇잎의 초록색도, 사람의 표정도. 컴퓨터 안에서는 전부 0과 1이 길게 늘어선 줄이다. 우리가 아름답다고 느끼는 석양도, 컴퓨터에게는 그냥 숫자다.

이것이 클래식 컴퓨터가 세상을 바라보는 방식이다. 세상의 모든 것을 두 가지 기호로 번역한다.

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멈춰있는 동전

여기서 핵심 비유 하나를 꺼내야 한다.

동전을 책상 위에 올려놓는다. 앞면이 보인다. 이 동전의 상태는 지금 이 순간 딱 하나다. 앞면. 뒷면이 동시에 보일 수는 없다. 앞면이거나 뒷면이거나, 반드시 둘 중 하나다.

클래식 컴퓨터의 비트(컴퓨터가 정보를 표현하는 가장 작은 단위)가 이 멈춰있는 동전이다. 0이거나 1이거나. 동시에 둘 다일 수는 없다. 지금 이 순간, 반드시 하나의 상태로 확정되어 있다.

단순하다. 명확하다. 그리고 바로 그 단순함이 강점이자, 동시에 한계가 된다.

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흑백 지도와 컬러 세상

여행을 간다고 하자.

손에 지도가 하나 있다. 그런데 이 지도는 흑백이다. 흰색 아니면 검은색. 길이거나 길이 아니거나. 중간이 없다.

대부분의 경우에는 이 지도로 충분하다. 길을 찾고, 목적지에 도착하고, 돌아온다. 흑백 지도가 수십 년 동안 충분히 잘 작동했다.

그런데 목적지에 가보니 상황이 복잡하다. 길인데 공사 중인 곳이 있다. 길이긴 한데 물이 차있는 곳이 있다. 길 위에 시장이 열려있어서 사람이 가득한 곳이 있다. 흑백 지도는 이런 것을 표현하지 못한다. 길이거나 아니거나, 두 가지만 알기 때문이다.

세상은 흑백이 아닌데, 지도는 흑백이다. 클래식 컴퓨터가 세상을 볼 때 겪는 한계가 여기서 시작된다.

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왜 이것이 문제가 되는가

이 한계가 왜 갑자기 문제가 되는가. 수십 년 동안 잘 써왔는데.

비유를 하나 더 들자.

덧셈 문제를 푸는 학생이 있다. 2 더하기 3은 5. 10 더하기 20은 30. 이 학생은 덧셈이라면 무엇이든 빠르게 푼다. 훌륭하다.

그런데 선생님이 갑자기 문제를 바꿨다. "100명의 학생이 있다. 이들의 수면 패턴, 식습관, 운동량, 스트레스 지수, 가족 관계, 날씨, 계절을 동시에 고려해서 각자의 건강 상태를 예측하라."

덧셈으로는 이 문제를 풀 수 없다. 덧셈이 느려서가 아니다. 덧셈으로는 애초에 접근이 안 되는 문제다.

세상이 컴퓨터에게 요구하는 문제가 바뀌고 있다. 0과 1로 선명하게 나뉘는 문제가 아니라, 수백 가지가 뒤섞여 얽혀있는 문제들이 늘어나고 있다. 공장 기계가 고장날지 말지. 이 환자에게 어떤 치료가 맞는지. 이 도로에서 0.1초 뒤에 어떤 판단을 내려야 하는지.

멈춰있는 동전, 즉 0 아니면 1의 세계에서는 이 질문들이 버겁다.

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도서관에서 책 한 권을 찾는 방법

마지막 비유로 이 섹션을 정리하자.

도서관에 책이 100만 권 있다. 그 안에서 특정 책을 찾는다. 클래식 컴퓨터의 방식은 이렇다. 첫 번째 책을 확인한다. 이것인가, 아닌가. 아니면 다음 책. 이것인가, 아닌가. 아니면 다음 책. 아무리 빠르게 확인해도, 결국 한 번에 하나씩이다.

책이 100만 권일 때는 이 방법이 그럭저럭 된다. 빠르니까. 그런데 책이 100억 권이라면? 1조 권이라면? 우주의 별 수만큼이라면?

한 번에 하나씩 확인하는 방식의 근본적 한계가 드러난다.

그리고 현실 세계의 복잡한 문제들은, 그 도서관의 책이 우주의 별 수만큼 많은 경우다.

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다음 편에서는 이 한계가 실제로 어디서 어떻게 터지는지 이야기한다. 데이터를 많이 줄수록 오히려 컴퓨터가 헤매는 이상한 현상, 그리고 선으로는 절대 나눌 수 없는 복잡한 세상 앞에서 클래식 컴퓨터가 손을 드는 그 순간을. 그 순간이 바로 퀀텀이 등장해야 하는 이유다.