이창옥, 한상근, 엄상일 KAIST 교수
한국 대표 수학자들이 해결하는 미래 수학의 문제들!
『구글 신은 모든 것을 알고 있다』, 『1.4킬로그램의 우주, 뇌』를 잇는 KAIST 명품 과학 강연
“현재의 수학은 과거보다 더 많은 역할을 하는 중이에요. 과거의 수학이 공학의 일부로써 산업체에 접근했다면 이제는 보다 직접적으로 관계를 맺기 시작한 만큼, 앞으로 실용적인 측면에서 수학자들의 역할이 더 커지게 되겠죠.”
-이창옥 KAIST 수리과학과 교수, 본문에서
지난 7월 11일 홍콩에서 개최된 국제수학올림피아드(IMO)에서 한국 대표팀이 종합 2위, 만점자 3명이라는 놀라운 성적을 거두어 세계적으로 큰 화제가 되었다. 전 세계 109개국이 참가한 이번 올림피아드에서 미국에 이어 2위를 차지했을 뿐만 아니라, 1995년의 첫 만점자 탄생 이후 21년 만에 한국 출신의 만점자가 동시에 3명이나 나오면서 우리 수학계의 저력을 국제적으로 과시했다는 평가를 받았다. 특히 이번에 총 6명의 만점자 중 절반인 3명을 차지했다는 사실은, 한국의 수학 교육이 꾸준히 높은 수준을 유지하고 있다는 사실을 반증한다.
국제수학올림피아드는 단순히 각국의 수학 영재들이 모여 실력을 겨루는 행사가 아니다. 각국에서 모인 수학자와 차세대의 수학 영재 들이 활발하게 교류하며 함께 성장해 나가는 특별한 경험의 장이다. 엄상일 KAIST 수리과학과 교수는 이번 국제수학올림피아드 한국 대표단의 부단장으로 참가해 현장에서 학생들을 인솔하며 호흡을 맞췄다. 또한 채점 및 시상 기준 조율과 각국 학생들의 답안지 검토 등 올림피아드의 실무 진행 과정에 깊이 참여했다. 미래의 한국 수학이 준비되는 현장에 현재 한국 수학계를 이끄는 수학자가 함께한 것이다.
한국 수학이 세계적으로 높은 평가를 받고 있다는 뉴스 자체는 새롭지 않다. 하지만 이렇게 성장하는 우리의 수학이 일상생활에 구체적으로 어떤 영향을 미치는지 살펴볼 기회는 지금까지 매우 드물었다. 이제 수학은 우리가 그동안 학교에서 배웠던 사칙 연산과 각종 수식, 공식의 틀을 넘어서고 있다. 현대 수학은 컴퓨터를 비롯한 정보 통신 기술(IT)의 급격한 발전에 힘입어서 의학, 유체 공학, 항공 공학, 기상학 등 자연 과학뿐만 아니라 엔터테인먼트 산업, 정치, 외교, 교육, 사회, 금융 등의 다양한 분야와 긴밀하게 결합 중이다. 앞으로 우리의 삶에서 수학은 과거와 다른 위치를 차지할 것이다. 이번 올림피아드에서 한국이 얻은 우수한 성적이 중요한 이유도 이 점에 있다.
인류의 미래를 바꿀 최첨단 과학 이슈를 한국과학기술원(KAIST)이 자랑하는 석학들에게 직접 듣는 「KAIST 명강」은 최근 급격하게 발전하며 우리 사회와 일상생활에 큰 변화를 일으키기 시작한 ‘현대 수학’을 주제로 선정해, 이창옥(KAIST 수리과학과), 한상근(KAIST 수리과학과), 엄상일 교수가 참여한 『세상 모든 비밀을 푸는 수학』을 3번째 책으로 출간했다.
「KAIST 명강」은 정보 통신 기술과 생명 공학의 발달로 지식 정보 사회에 진입하고 있는 이때, 일반인을 위한 과학 기술 교양 강좌가 필요하다는 판단 아래 ㈜사이언스북스가 대한민국 과학 기술의 요람 KAIST의 출판부(KAIST PRESS)와 공동으로 기획한 단행본 시리즈이다. KAIST 우수 강의상에 빛나는 명강사인 정하웅, 김동섭, 이해웅 교수의 강연을 담아 2013년 출간된 제1권 『구글 신은 모든 것을 알고 있다』는 출간 즉시 과학 분야 베스트셀러에 진입하였으며 한국 에너지관리공단 선정 ‘정부 3.0’ 교육 도서를 비롯하여 여러 기관에서 우수 도서로 선정된 바 있다. 제2권『1.4킬로그램의 우주, 뇌』에서는 한국 뇌 과학계를 선도하며 융합 과학의 최전선에서 활발히 연구하고 있는 정재승, 정용, 김대수 세 교수와 함께 인간이 생각하고 느끼고 행동하는 모든 것이 이루어지는 무대인 뇌 과학의 현장을 꼼꼼히 살펴보는 시간을 가졌다.
제3권인 『세상 모든 비밀을 푸는 수학』에서는 다양한 산업과 협력하며 새로운 문제를 만들고 풀어가는 계산 수학의 권위자 이창옥 교수, 개인과 사회의 정보를 지키는 핵심 수단인 암호로 대표되는 정보 이론의 권위자 한상근 교수, 장기 이식, 인터넷 광고 등 예전에는 몰랐던 분야에서 수학의 새로운 역할을 찾아나가는 그래프 이론의 대표 주자 엄상일 교수에게서 21세기를 뒤바꿀 미래 수학의 다채로운 문제들을 듣는다. 한국 수학계의 최전선에서 탁월한 연구 성과를 선보이는 3명의 교수가 직접 현대 수학의 생생한 문제들을 풀어내는 이 책은 우리 자신과 사회의 미래에 관심을 가진 사람이라면 누구나 읽어야 할 유일한 ‘수학’ 책이다.
수학은 가장 아름다운 학문이면서, 동시에 다른 학문들을 떠받치는 근간인 기초 학문이기도 합니다. 그중에서도 이번 『세상 모든 비밀을 푸는 수학』은 수학이 우리의 일상생활에 대단히 깊이 파고 들어와 있을 뿐만 아니라, IT 혁명 등 최첨단 기술의 발전과, 기존에 생각할 수 없었던 형태의 새로운 비즈니스까지도 가능케 한 놀라운 응용 학문이라는 사실을 새롭게 조명한 기획입니다. 학교 교실에서의 자리 배치부터 컴퓨터와 사이버스페이스에서 활약하는 암호, 첨단 금융 수학을 활용한 주식 시장 예측에 이르기까지, 수학이 얼마나 다양한 곳에서 중요한 역할을 하는지, 숫자라는 렌즈를 통해 바라보는 놀라운 세계에 대한 통찰을 만끽하실 수 있으리라 기대합니다.
-정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 서문에서
21세기를 뒤바꿀 첨단 수학의 공식을 만난다!
우리 모두가 고등학교까지 의무적으로 수학을 배웠지만, 지금 이 순간에 수학이 우리 삶의 어느 곳에서 무엇을 하고 있는지는 알지 못한다. 현대 수학이 우리가 보았던 교과서에서는 상상하기 어려운 방향으로 성장하는 중이라는 사실을 『세상 모든 비밀을 푸는 수학』에서 확인할 수 있다. 컴퓨터의 비약적인 발전과 함께, 현대 수학은 기존에는 사람의 손으로 수행하기 어려웠던 규모의 계산들을 해내게 됐다. 그 결과 우리는 전 지구적인 규모의 기후 변화를 재현, 예측할 수 있게 됐고, 여러 쌍의 장기 기증, 이식 희망자들을 효율적으로 조합해 보다 많은 사람들이 건강한 삶을 살도록 돕게 됐다. 우리가 생각하지 못한 범위까지 확장된 현대 수학이 일상의 곳곳에서 일으키는 경이로운 변화들을 이 책에서 생생하게 확인할 수 있다.
의료와 엔터테인먼트 산업을 넘나드는 영상 분야부터 최신 항공기를 개발하는 항공 공학까지 다양한 분야에서 활약하는 계산 수학, 개인부터 국가에 이르는 방대한 정보들을 지키는 수단으로 각광받는 암호 이론, 자동 주행 자동차의 핵심이 될 최적 경로 분석과 인터넷 사이트의 광고 메커니즘 같은 첨단 기술 산업과 활발히 결합되는 그래픽 이론까지 현대 수학이 준비하는 미래가 이 책에서 펼쳐진다.
『세상 모든 비밀을 푸는 수학』에서 1부를 맡은 이창옥 교수는 항공 공학, 영상 산업 등 여러 산업 분야와 협력하며 그동안 풀지 못했던 방대한 양의 계산을 해결해 내는 계산 수학이 우리의 미래를 예측하고 보다 즐거운 삶을 사는 데 필수적인 수단이라는 사실을 밝힌다. 2부의 한상근 교수는 국가와 개인을 막론하고 중요한 정보를 지키기 위해 필수적인 암호의 원리와 앞으로의 과제들을 알기 쉽게 설명해 준다. 엄상일 교수의 3부에서는 한정된 자원을 최적의 방식으로 배분하는 그래프 이론의 놀라운 효용을 확인할 수 있다. 기존에는 생각하지 못했던 관점으로 그동안 찾지 못했던 가장 효과적인 경로를 찾아내는 사례들 속에서 현대 수학이 인도할 우리의 미래까지 통찰하게 된다.
그동안 어디서도 볼 수 없었던 현대 수학의 성과들을 한국 수학계를 선도하는 3명의 대가들이 직접 들려주는 이 책을 통해 대학생과 일반인들은 우리 사회를 움직이는 핵심적인 원리를 이해하게 될 것이다. 또한 앞으로 수학을 활용해 다양한 분야에서 활약하고자 준비하는 사람들은 급변하는 현실을 넘어서 다가올 미래 사회까지 예측해 내는 시야를 얻게 될 것이다.
1부: 세상을 바꾸는 계산
컴퓨터를 이용한 모의실험으로 우리는 관찰할 수 없는 사건이나 미래를 예측할 수 있으며, 또한 실제 실험보다 시간과 비용까지 크게 절감됩니다. 자연 현상을 지배하는 수학적 모델을 정교하게 만들면 모의실험이 가능하기 때문에 수학의 역할은 예전보다 훨씬 커진 것입니다.
-이창옥 KAIST 수리과학과 교수, 본문에서
『세상 모든 비밀을 푸는 수학』은 현대 수학과 다양한 산업들의 융합을 가장 잘 보여 주는 분야인 계산 수학으로 막을 올린다. 더하고 빼고 곱하고 나누는 사칙 연산을 수학의 핵심이라고 생각하는 사람이 적지 않다. 고등학교까지 마치고 나면 더 이상 수학에 대해서 배우지 않아도 된다고 생각하는 것도 이런 이유이다. 하지만 우리가 수학을 접하지 않는 동안에도, 현대 수학은 쉬지 않고 우리의 일상생활을 변화시켜 왔다. 이 책은 어느 교과서에서도 설명해 주지 않았던 수학의 세계를 낱낱이 보여 준다.
수학이 만드는 새로운 사회를 안내하는 첫 번째 강연자는 이창옥 KAIST 수리과학과 교수이다. LG전자, 미디어 네이쳐 등 다양한 기업체와 협력 과제를 수행하면서 계산 수학을 적용해 산업 현장의 문제를 직접 해결해 내는 새로운 영역을 개척하는 중이다. 현재 KAIST 수리과학과 학과장이자 산업 수학 점화 프로그램의 사업 단장으로서, 수학이 보다 현실과 밀접하게 결합하는 새로운 학문으로 성장하는 최일선에서 연구를 수행하고 있다.
이창옥 교수는 먼저 오늘날의 수학이 컴퓨터를 비롯한 계산 수단의 발전과 얼마나 깊은 관계를 맺어 왔는지 그 과정을 일목요연하게 소개한다. 현대 계산 수학은 과거의 IBM 360, IBM XT, 매킨토시와 같은 컴퓨터에서 현재의 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 컴퓨터의 계산량이 폭발적으로 증가하면서 큰 발전을 이루었다. 저자는 이 책에서 자신이 현장에서 경험한 계산 수학의 성장과 변화의 흐름을 탁월하게 설명해 낸다.
보다 안전한 수술을 위해 인체의 구조와 흐름을 사실적으로 재현하는 의료 영상의 개발, 연료 소모와 소음 발생을 감소시키는 차
