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프로그래밍 유니버스
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295쪽 | A5
ISBN-10 : 895909031X
ISBN-13 : 9788959090310
프로그래밍 유니버스 중고
저자 세스 로이드 | 역자 오상철 | 출판사 지호
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2007년 10월 31일 출간
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1 상태가 기입된거랑 다르네요.. 형광펜으로 사용한 흔적도 있고.. 5점 만점에 1점 hwa*** 2019.12.24

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책 소개

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디지털의 역사를 통해 우주의 역사를 정리한『프로그래밍 유니버스』. 이 책은 정보의 가장 작은 단위라 할 수 있는 비트를 통해 우주가 어떻게 이루어졌는지 그리고 우주에서 존재하는 분자와 원자들의 상호작용과 정보 처리방법에 관하여 설명한다.

《프로그래밍 유니버스》는 양자계산이론의 기초와 함께 실생활의 모든 것을 계산작용이라고 말하며 우주를 이해하기 위한 계산우주의 패러다임을 소개한다.

저자소개

세스 로이드Seth Lloyd MIT의 양자역학 공학과 교수. 최초로 실현가능한 양자 컴퓨터 모델을 발전시킨 인물이며 전 세계의 실험과학자들과 협력하여 양자 컴퓨터와 양자 통신계를 만드는 작업을 계속하고 있다. 양자 컴퓨터 분야의 선구자로 오늘날 세계에서 가장 주목받고 있는 학자 중 한 명이다. 그의 연구는 『뉴욕 타임스』 『로스앤젤레스 타임스』 『워싱턴 포스트』 『와이어드』 등의 대중매체에서도 자주 소개된다. 복잡계의 속성과 물리계의 정보처리 과정을 주로 연구하고 있으며, 우주를 거대한 양자 컴퓨터로 볼 수 있다는 주장을 펼치고 있다.

옮긴이
오상철 한국과학기술원 부속 고등과학원 계산과학부 조교수.

목차

프롤로그: 사과와 우주

제 1부: 큰 그림
1장: 서론
2장: 계산
3장: 계산 우주

제 2부: 자세히 보기
4장: 정보와 물리계
5장: 양자역학
6장: 동작하는 원자들
7장: 우주 컴퓨터
8장: 단순화된 복잡성

개인적 기록: 정보가 주는 위로
감사의 글
더 읽을거리

책 속으로

출판사 서평

우주는 왜 복잡하나? 계산하는 우주라는 관점이 바로 가져다주는 통찰은 복잡성 문제의 해결이다. 물리법칙은 더없이 단순한데 우리가 사는 세상은 왜 이렇게 복잡한가? 세스 로이드는 원숭이의 비유를 들어서 설명한다. 우주를 단순한 기계로 보는 관점에서, ...

[출판사서평 더 보기]

우주는 왜 복잡하나?
계산하는 우주라는 관점이 바로 가져다주는 통찰은 복잡성 문제의 해결이다. 물리법칙은 더없이 단순한데 우리가 사는 세상은 왜 이렇게 복잡한가? 세스 로이드는 원숭이의 비유를 들어서 설명한다. 우주를 단순한 기계로 보는 관점에서, 이 원숭이들은 타이프를 치고 있다. 원숭이들은 완전히 무작위로 타자기를 두드릴 테지만, 그래도 언젠가는 세상에 있는 모든 책을 만들어낼 수 있다. 예를 들어 우연히 처음 h를 치고, 그 다음 우연히 a, 그리고 m, l, e, t…… 이런 식으로 『햄릿Hamlet』의 모든 구절을 작성할 수 있다. 우주가 무한한 시간 동안 흘러간다면, 이 원숭이들은 분명 가능한 모든 패턴을 만들어낼 수 있다. 그러나 현재의 우주는 고작 140억 년 전에 탄생했으며 넓이도 유한하다. 우연으로 지금의 세계가 만들어질 확률은 거의 영에 가깝다.
반면 계산우주 패러다임에서 이 원숭이들은 컴퓨터를 두드린다. 여기서도 원숭이들은 무작위로 컴퓨터를 두드리지만 입력한 내용은 명령어로 인식되며, 컴퓨터는 그 명령을 수행한다. 대다수의 명령어는 실행되지도 않는 엉터리 조합이겠지만 유의미한 결과를 내는 짧은 프로그램이 만들어질 가능성이 있다. 게다가 유의미한 명령어들은 그대로 남아 다음번에 다시 실행될 수 있다. 계산우주에서 우주와 물리법칙은 컴퓨터이고, 무작위하게 발생하는 양자요동이 원숭이이다. 양자요동이 우주에 무작위하게 새로운 정보를 주입하면 물리법칙은 이를 실행한다. 대다수의 양자요동은 속절없이 사라지지만 어떤 양자요동은 질서 있는 결과를 만들어낸다. 초기 우주에서 물질을 뭉친 양자요동이 그런 종류의 것이다. 그리고 그런 결과들은 축적되어 지금과 같이 복잡한 우주를 만들어냈다. (그림 15)


불가사의한 양자 컴퓨터
세스 로이드는 우주가 기존의 고전 컴퓨터가 아니라 양자 컴퓨터라고 말한다. 어째서 우주는 양자 컴퓨터인가? 사실 우주가 고전 컴퓨터일 수도 있다. 하지만 고전 컴퓨터의 계산 능력으로 지금의 우주를 형성하려면 그 컴퓨터는 우주보다 훨씬 커야 한다. 기존의 컴퓨터로는 수백 개의 원자로 이루어진 아주 작은 부분을 아주 짧은 시간 동안만 나타내는 데도 우주 전체에 있는 원자 개수보다 더 많은 메모리 공간이 필요하고 우주의 나이보다 더 많은 시간이 걸린다. 고전 컴퓨터는 0 아니면 1의 비트로 구성된 명령어를 따르기 때문에 한 번에 한 가지 계산밖에 할 수 없다. 그렇기 때문에 계산해야 할 구성요소가 늘어나면 제대로 대응하지 못한다.
하지만 양자 컴퓨터는 다르다. 저자는 이 분야의 대가답게 이 책에서 양자 컴퓨터의 작동 방식과 그로 인한 강력한 계산 성능을 생생하게 보여준다. 양자 컴퓨터는 동시에 여러 곳에 있을 수 있는 양자의 특성을 이용해 모든 계산을 동시에 수행한다. 양자비트, 즉 큐빗은 1과 0을 동시에 저장한다. 큐빗의 수가 늘어날수록 동시에 저장하는 상태의 수는 지수함수적으로 늘어나고 그에 따라 동시에 수행할 수 있는 계산의 수도 늘어난다. 양자역학의 이런 불가사의한 중첩 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 물리계를 정확하게 시뮬레이션할 수 있다. 또한 우주의 모든 입자와 동일한 수의 큐빗을 가지고 있는 양자 컴퓨터는 우주를 정확히 시뮬레이션할 수 있다.


우주 컴퓨터
우주의 모든 소립자들은 각각의 위치, 속도, 스핀, 떨림 같은 정보를 담고 있다. 소립자들은 서로 충돌하면서 그 정보를 변환한다. 이것이 바로 우주의 계산이다. 하지만 이것을 정말 계산이라 할 수 있을까? 그냥 단순한 충돌에 불과한 것이 아닌가? 답은 양자 컴퓨터에 있다. 양자 컴퓨터는 정확히 이와 같은 식으로 정보를 처리한다. 또한 우주 크기의 양자 컴퓨터는 우주를 완벽하게 시뮬레이션 할 수 있으며, 이는 실제 우주와 전혀 구별할 수 없다. 우주가 우주만 한 크기의 양자 컴퓨터이고 우리는 그 계산이라고 해도 논리적?물리적으로 아무런 문제가 없다. 저자의 말을 따르자면 ‘만일 오리처럼 걷고, 오리처럼 꽥꽥 소리를 낸다면, 그것은 오리’이듯이 ‘우주와 양자 컴퓨터를 관측상 구별하는 것이 불가능하기 때문에 우주는 양자 컴퓨터’다. 지금까지의 과학은 우주를 ‘기계’라고 보는 관점을 채택했다. 그렇지만 세스 로이드는 한걸음 나아가 우주를 ‘정보를 처리하는 기계’라고 볼 것을 주장한다.


정보처리의 진화는 계속된다
빅뱅부터 시작된 우주의 역사는 정보처리의 역사다. 소립자들이 원자로, 원자는 분자로, 분자는 생명체로 프로그램되었다. 생명체는 수십억 개의 전략들을 시도해본 후 마침내 성(性)을 발견했다. 성은 유전자 정보처리의 속도를 높이기 때문에 새로운 진화 전략과 알고리듬을 탐색하는 속도를 대단히 높인다. 성이 발견되고 수억 년 후, 생명체는 정보를 얻고 처리하는 온갖 종류의 방법으로 진화했다. 눈, 귀, 그리고 뇌는 그중의 일부이다. 생명체 중 한 종은 정보를 공유해서 처리할 수 있는 언어를 진화시켰다. 오늘날 우리는 컴퓨터를 만들어 정보 처리 속도를 한층 올리고 있다.
세상은 어째서 점점 복잡해지는가? 앞서 발명된 기술을 이용할 수 있기 때문이다. 이것은 우리 문명에서 참이듯이 자연에서도 참이다. 우주의 모든 정보처리 기술은 이전의 기술을 기반으로 더 복잡하게 발전했다. 오늘날 우리 눈에 보이는 모든 복잡한 것들-별, 식물, 동물, 인간, 사회, 자동차, 컴퓨터 그래픽, 책-은 그 산물이다. 원자들의 충돌에서 인간의 생각, 천체의 운동에 이르는 모든 것들이 우주의 계산에 참여한다. 그러므로 우리가 하는 모든 행동은 실제로 우주의 미래를 바꿀 수 있고, 그리고 그렇게 하고 있다.

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책 속 한 문장

회원리뷰

  •    만물의 이론으로서 우주를 물리적으로 탐구하려는 노력에 대하여 모든 물리계는 정보를 기록하고 처리...

     

     만물의 이론으로서 우주를 물리적으로 탐구하려는 노력에 대하여 모든 물리계는 정보를 기록하고 처리한다는 계산 우주 패러다임에 의하여 우주를 거대한 양자컴퓨터로 보아서 우주의 복잡계적 성격을 규명하려는 시도.

     


     계산 우주 패러다임의 전제는 정보는 물리적이라는 것으로서 존재하는 모든 정보는 물리계에 기록되며 모든 물리계는 정보를 기록한다는 것이다. 그 근거로서 열역학 제2법칙에서 말하는 엔트로피를 보이지 않는 물리계에 저장된 정보로 규정하고, 양자역학에서의 양자중첩성이 말하는 사물의 근본 구조의 얽힘이 가능하게 하는 논리연산에서 추론되는 양자컴퓨터 이론을 제시하고 있다. 거시적 양자중첩이 결맞음 상태로서 양자컴퓨터를 가능하게 한다면 우주는 양자시뮬레이션과 구별되지 않고 물리적인 우주는 양자컴퓨터와 동일하게 볼 수 있으며, 계산우주 패러다임으로 살펴본 우주관은 생명같은 복잡계를 해명할 수 있게 한다는 설명이다. 우주는 정보처리 기계이며 인간의 유일성은 이러한 정보처리능력이다. 우주가 거대한 양자컴퓨터라면 저자의 표현대로 태초에 비트가 존재하였다.

     


     저자는 통계역학과 양자역학에 의해서 그의 주장을 전개하는데 열역학 제2법칙에서의  엔트로피를 정보로써 설명하려는 시도가 독특하였고, 양자컴퓨터의 기초 이론과 양자컴퓨터를 만들어가는 과학자들의 시도를 배울 수 있었다. 양자의 중첩성과 관련한 다중 우주이론(많은 역사가 가능하다는)과 슈뢰딩거의 고양이 문제와 관련된 중첩성 문제에 대한 해설이 명쾌하다. 양자 중첩성에 따른 사물의 "얽힘"(양자 얽힘에서 entanglement를 말하는 것으로 보인다)이라는 표현과 양자 중첩성을 파괴하는 관찰을 "결잃음"으로 표현하는 것은 우리말 용어로 적절하다고 보이는데 원래 전문번역 용어인지는 확인해보지 못하였다.

     


     무엇보다도 계산우주 패러다임은 세계와 우주를 바라보는 새로운 패러다임으로서 흥미로운 주제라 할 것인데, 물리계와 정보를 연결지으려는 착상이 새로운 패러다임으로 연결되는데 핵심적이라고 할 것이다.

     

     "우주가 양자 컴퓨터 처럼 정보를 저장하여 처리하고, 우주와 양자 컴퓨터를 관측상 구별하는 것이 불가능하기 때문에, 우주는 양자 컴퓨터다.“ (p209)


     

     참고로 정보와 물리계의 관련성에 대해서는 "과학의 새로운 언어 정보"(한스 크리스천 폰 베이어) 라는 책이 도움을 주는데, 정보의 물리적 실재성을 잘 설명하여서 모든 물리적인 사물은 정보 이론적이라는 주장을 확인할 수 있었다.

        

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