이광근
저자:이광근
서울대학교컴퓨터공학부교수.
KAIST전산학과교수,교육과학기술부지정선도연구센터센터장,과학기술부지정창의연구단단장,BellLabs-SoftwarePrinciplesResearchDepartment정규연구원,MIT,Stanford,CMU,파리고등사범대학교(ENSParis)방문교수,FacebookResearchScientist를역임했다.
지은책으로『IntroductiontoStaticAnalysis』(MITPress,2020)등이있다
개정판을펴내면서
펴내면서
감사
1부.마음의도구
2부.400년의축적
2.1.보편만능도구의탄생
청년앨런튜링｜컴퓨터원천설계도의등장｜수학계의꿈｜괴델이깨부순꿈｜케임브리지의청년｜단도직입적증명｜기계부품｜궁극의기계｜튜링기계를테이프에표현하기｜테이프에표현한튜링기계를돌리는규칙표｜급소｜튜링의불완전성증명｜멈춤문제의증명｜컴퓨터
2.2.400년
의문｜다른트랙
3부.그도구의실현
3.1.다른100년
3.2.생각:부울의연구
1854년｜그리고,또는,아닌｜같음｜조립
3.3.스위치
직렬,병렬,뒤집기｜1937년｜스위치회로를위한날개｜디지털논리회로｜디지털논리회로의표현방식｜판정,선택,응답,기억
3.4.컴퓨터의실현
차곡차곡쌓기｜규칙표장치｜메모리장치｜폰노이만｜튜링｜재료
4부.소프트웨어,지혜로짓는세계
4.1.그도구를다루는방법
알고리즘｜언어
4.2.푸는솜씨,알고리즘과복잡도
풍경｜알고리즘예｜비용｜현실적｜비현실적｜P의경계｜NP클래스｜오리무중｜P의바깥｜통밥｜무작위｜불가능｜기본기｜양자알고리즘
4.3.담는그릇,언어와논리
간격｜번역사슬｜생김새｜표현력｜자동번역｜실행｜언어정글｜언어중력｜두중력권｜기계의중력｜람다의중력｜람다계산법｜논리는언어의거울｜거울의효능｜논리거울,짤프로그램의구도잡기｜논리거울,짠프로그램은무난한가｜요약의그물｜데이터의중력
4.4.소프트웨어만드는방법두가지
첫번째방법:언어와논리로표현할수있다면｜두번째방법:언어와논리로표현하지못할경우
5부.그도구의활용
5.1.인간지능의확장
고유지능｜기계학습과인공지능｜지식표현｜지식검색｜팀워크지능｜군중지능
5.2.인간본능의확장
놀이본능｜소통본능｜정보이론｜섀넌과튜링｜정보량｜복음｜인코딩｜오류수정코드
5.3.인간현실의확장
시공간공유｜역발상｜암호｜열쇠｜완벽한하인｜진품감정｜벼랑
6부.마치면서
아기의첫웃음
참고자료
인용된시목록
찾아보기
코딩문법이아닌
‘마음의도구’를다루는생각의틀을배우다
현대인의생활은컴퓨터기술과떼려야뗄수없다.인류는도구를통해능력의한계를늘확장해왔지만,그중에서도컴퓨터라는도구는좀독특하다.물리적인근육을쓰는여타도구와달리,컴퓨터는언어로다루는‘마음의도구’이기때문이다.언어로작성된텍스트(소프트웨어)를컴퓨터메모리에실으면컴퓨터는그텍스트가표현한무궁무진한일을하나씩수행해간다.인간의현실을획기적으로확장하고경계를뛰어넘게하는컴퓨터.어떻게이런일이가능해진걸까?컴퓨터과학은어떻게탄생했고지금까지무엇을밝혀냈을까?『컴퓨터과학이여는세계』는바로그질문에서출발한다.
컴퓨터는20세기수학자들의큰꿈이철저히좌절되는과정에서나온부산물이었다.앨런튜링은괴델의‘불완전성정리’에서영감을받아,수학의모든문제를기계적으로해결할수있는방법은없다는사실을증명하고자특별한가상기계를상상했다.그렇게탄생한기계가바로보편만능의기계,즉컴퓨터다.모든문제를완벽하게풀수있을것이라믿었던수학자들의환상을깨기위해고안한‘튜링머신’이아이러니하게도21세기정보혁명의주인공이된셈이다.튜링이컴퓨터의청사진을제시한뒤,스위치회로가부울논리(booleanlogic)라는날개를달아‘디지털논리회로’로만들어졌고인류는컴퓨터구현에차근차근가까워져갔다.
컴퓨터는특별하다.인류역사에유례가없던도구다.다른도구와는근본적으로다르다.칼,바퀴,냉장고,자동차등을보자.칼은자르고찌르는데만쓰고,바퀴는구르는데만쓴다.냉장고는얼리고식히는데만쓰고,자동차는이동하는데만쓴다.반면컴퓨터는쓸모가많다.한계가없다.컴퓨터하나로할수있는일을보자.인공지능도돌리고,문서도편집하고,인터넷도하고,동영상도본다.게임도하고,쇼핑도한다.소문도퍼뜨리고,전화도건다.로켓도날리고,핵발전소도돌린다.컴퓨터가인공지능을돌리면서온갖문답도이뤄지고,자동차운전도,로봇운전도,미지의과학실험도,받아쓰기와정리도,번역도,문서요약도,비평도,그림이나동영상제작도,모든시험문제풀이도,그리고소프트웨어제작까지도한다.모두컴퓨터하나로할수있는일들이다.그래서컴퓨터를보편만능의기계(universalmachine)라고부른다.좀더정확하게표현하자면컴퓨터는‘기계적인일은뭐든돌릴수있는기계’다._27쪽
알고리즘과언어로세운
소프트웨어의단단한토대를살피다
컴퓨터를만능으로만드는것은소프트웨어다.사람은소프트웨어를만들고,컴퓨터는이를실행한다.그렇다면소프트웨어를잘만들방법은무엇일까?이에대해컴퓨터과학은두갈래의원천아이디어를제시한다.소프트웨어가일하는방도인‘알고리즘’과이를표현하는방식인‘언어’에대한탐구다.어떤알고리즘으로소프트웨어가일하도록해야좋은지,어떤언어로소프트웨어를표현하는게좋은지,이두줄기의기둥이소프트웨어세계의기초를이룬다.
이광근교수는이책에서알고리즘과언어라는두축을중심에두고핵심아이디어를전개한다.컴퓨터가따라할문제풀이법인알고리즘에관해서는책읽기,패스워드해킹,P클래스및NP클래스문제등다양한난이도의예를들어친절하게설명한다.이를통해불가능한계산문제의존재,가능하지만계산비용이너무큰문제,어렵고쉬운문제의경계및판별등알고리즘의실전기본기를누구나쌓게끔이끈다.프로그래밍언어에관해서는Coq,Python,Java등상위·하위언어의생김새부터각언어의표현력,언어간자동번역,람다계산법,논리거울과프로그램검진까지기본개념을차근차근짚는다.나아가컴퓨터가어떻게인간지능,인간본능,인간현실을확장하는지그응용까지발을넓힌다.기계학습,깊은신경망인공지능(deepneuralnet),인간유전자염기서열,커넥톰프로젝트,지식검색,암호기술등실생활과밀접한연결고리를통해컴퓨터기술의과거,현재,미래를잇는다.컴퓨터과학을구성하는아이디어가결국은‘논리’이며,컴퓨터는그논리를레고블록처럼조립하는과정임을깨닫게하는이책은,독자들에게과거의유산을바탕으로새로운문제를해결할탄탄한실마리를제공해준다.단순한공학기술서가아니라디지털시대를살아가는현대인의필수소양을다룬교양서로서,기술격변의소용돌이속에서컴퓨터과학이인간의지능과현실을어떻게확장하는지거시적인안목뿐아니라미래를예측할생각의틀까지제시한다.
컴퓨터분야는이미모든게이루어진성숙한분야가아니다.겨우먼동이튼옥색의새벽,첫웃음을막터뜨린아기.이정도가아닐까.탄생하고이제겨우70여년이흘렀기때문이다.미래에이루어질거대한변화에비하면지금까지의컴퓨터분야의성과는시작일뿐이다.비유하자면지금은‘뉴턴’과‘갈릴레오’와같이살아가는초창기일뿐이다.그러므로선무당일수있다.정보과학기술이어떻게펼쳐질지를예측하거나특정분야의선택과집중에대한논의는섣부를수있다.확실한것은컴퓨터분야의성과를통해서인간의지능/본능/현실은나날이확장될것이라는점이다.마치생명과학의성과를통해서인간수명이연장되고,물리학의성과를통해서에너지원이확장되듯이.이럴때근본을-혹은문제의전말과선택의경위를-잘이해하는게긴요할수있다.미래에나타날많은것을손쉽게커버하는방법은원리에집중하는것이다.근본을꿰뚫는시각을튼튼히할수록다양한응용의한계와가능성을쉽게파악할수있고,남들이미처보지못하는곳을볼수있기때문이다.지금까지의응용은어쩌면아기의설익은춤,앞으로펼쳐질영토는지나온지형보다넓고비옥할것이다.근본적인기초를튼튼히갖추지못하면예측불허의기회를앞장서감지하고개척하는인재는나올수없거나나온다해도수명이짧을수있다._289~290쪽
추천사
누구나자연어로프로그램을만들고인공지능으로문제를해결하는오늘날에도,그기술을떠받치는근본원리는어느날갑자기등장한것이아니다.100여년동안이어진컴퓨터과학의오랜지적축적이오늘날의AI를가능하게했다.직군의역할과문제를푸는방식은계속달라지겠지만,과거의유산을바탕으로새로운문제를해결하려는여정은계속될것이다.빠르게변하는시대일수록그변화를가능케한오래된생각을이해해야한다.이책은그지적여정을쉽고유쾌하게안내한다.
-나동희(파이썬운영위원회위원,CPython코어개발자)
대학시절에자연과학을전공하는친구들과각자의전공에대해이야기한적이있다.그때컴퓨터과학이근본원리를추구하는과학인지,알려진원칙을응용하는공학인지의견이오갔는데,과학이라고말하고싶었지만그이유를대지못해당혹스러웠다.그때이책이있었더라면아마도대답할수있지않았을까?이책은컴퓨터과학의근본원리를이해하기쉽게설명한훌륭한책이다.책을읽으면,인공지능,스마트폰,전자상거래등현대생활에큰영향을미치는컴퓨터기술이자연법칙만큼이나견고하고보편적인아름다운원리위에세워졌음을알게될것이다.
-양홍석(고등과학원계산과학부교수)
세상이요동쳐도굳건히버틸수있는힘은흔들리지않는뿌리에있다.날마다새로운이야기로떠들썩하지만,그속엔변치않는줄기가있다.이책은그런속깊은이야기를들려준다.어느때보다기대와염려가치고받는컴퓨터세계를헤쳐갈이들에게든든한지침서가될것이다.
-허기홍(KAIST전산학부교수)
AI가모든것을만들어내는시대다.AI시대컴퓨터혁명은어떻게,어떤방향으로나아갈까?AI시스템은어떤방향으로만들어가야할까?이책은100년간컴퓨터기술을움직여온‘원천’아이디어와그맥락을통해미래를위한통찰을제시한다.더어렵고다양한문제가다가올AI시대에도이책에담긴원천아이디어와그맥락이새로운시대를열실마리를마련해줄것이다.
-김성훈(업스테이지CEO)
컴퓨터과학의가장깊은‘원천’을쉽고정확하게설명할전문용어를집요하게찾아풀어낸책이다.기술격변의시대일수록변하지않는원리와아이디어에대한이해가더욱중요하다.오랫동안널리사랑받았던초판에이어,새로운시대에맞춰개정판으로다시만나게되어더욱반갑다.더많은독자가이책과함께컴퓨터과학의원천샘물이선사하는지적즐거움을경험하길바란다.
-류석영(KAIST전산학부교수)
수년간정보교사로서정보교육의방향에관해고민해왔는데그에대한방향을제시해준책이다.튜링머신의원리와응용을학문적,교육적,문학적으로풀어내컴퓨터과학의근본을깨닫게한다.앞으로도정보교육현장에있는많은교사들의갈증과고민을꿰뚫어주는‘원천’이되어주기를바란다.
-정웅열(교사,한국정보교사연합회명예회장)
격변하는AI기술시대일수록그아래흐르는전산학의근간을이해한사람만이유행에휩쓸리지않고뚝심있게자신만의그림을그릴수있다.이책은바로그근간이어디서,어떻게솟아났는가를들려준다.그러나단순한소개에머물지않는다.쉬운우리말로쓰인글이이해의조건이라는저자의지론대로,모든용어는피부에와닿는우리말로풀리고,중간중간들어간시구가개념의결을선명하게짚어준다.생각을기계에맡길수있게된시대일수록끝내내몫으로남는그‘이해’를어떻게제대로길어올릴지가중요한데,이책이더없이분명한답을건넨다.
-이우석(한양대학교에리카컴퓨터학부교수)
컴퓨터과학의‘원천’이된발상과아이디어로돌아가이분야가어떻게탄생하고만들어졌는지찬찬히들여다보는책이다.비전공자에게는쉽지않은내용이나자연스럽고‘따스한모국어’로소통하려고하여편안하게다가온다.중간중간우리말시를발견하는재미도쏠쏠했고,지하철에서늘시집을읽는다는저자의글솜씨에감탄했다.
-민은경(서울대학교영어영문학과교수)
컴퓨터전문가를꿈꾸는입문자뿐아니라전문가도한번쯤은읽어봐야할,앞으로고전이될책.길게는5년이면서가에서사라질최신컴퓨터기술입문서들의홍수속에서이런책이출간되길갈망해왔다.이책에는다음세기에도읽힐만한,담대한안목과통찰이담겨있다.이책을읽기위해한국어를공부하는외국인독자도생길것같다.
-김기응(KAIST김재철AI대학원교수)
20년넘게공부한컴퓨터과학이지만기원과본질,미래가무엇인지막연하기만했다.오랫동안품어온컴퓨터과학근본에대한질문에이책은명쾌하게답해준다.컴퓨터과학에대한교양서로서도훌륭하지만전공자도새롭게눈뜨게해줄깊은이야기가이해하기쉽게담겨있다.
-박성우(POSTECH컴퓨터공학과교수)
컴퓨터과학을제대로이해하고싶은독자에게강력추천하는책.컴퓨터과학의시초부터최신연구분야까지왜이렇게발전해왔는지그리고앞으로어떻게발전해나갈지깊은통찰력이담겨있을뿐만아니라,이에대한기술적인설명도뒤따른다.전세계어디에서도본적이없는,컴퓨터과학을정말제대로정리해놓은책이다.
-허충길(서울대학교컴퓨터공학부교수)
컴퓨터과학의근본아이디어들과앞으로의가능성에대해서놀랄만큼흥미롭고알기쉽게설명한다.무엇보다도근본적인내용에집중하여컴퓨터과학의전경을꿰뚫어보는통찰력을마련해주며,그에더해유기적으로폭넓은가능성까지제시해주어독자의열정과탐구심마저고취시킨다.컴퓨터과학에대한깊이있는이해를원하는입문자와전공자모두에게강력히추천하고싶은책이다.
-오학주(고려대학교컴퓨터학과교수)
컴퓨터는현대인의삶에혁명적변화를가져다준가장중요한발명품중하나이다.이책은컴퓨터의탄생이야기,소프트웨어의원리등그구현을위한핵심아이디어와다양한응용분야를맛깔스럽게풀어서설명한다.한줄한줄읽는독자를컴퓨터가만들어낸지적세계로안내하는신명나는여행안내서가될것이다.
-정교민(서울대학교전기정보공학부교수)