스마트폰 다음은 무엇일까 - IT 혁신에 관하여

스마트폰 다음에 무엇으로 먹고 살아야 하는지에 대해 의견들이 많다. 휘어지는 스마트폰, 모니터, 안경으로 착용하는 컴퓨터, 입고 다니는 컴퓨터 등등. 이런 의견들은 현재 IT 산업 바탕이 무엇인지에 대한 고찰이 없기 때문에, 데스크탑 컴퓨터나 스마트폰과 다음 혁신으로 나올 장비들이 같은 것이라는 생각을 하지 못한다.

현재 전자 또는 디지털 기기들은 CPU를 가지고 있는데, 이 CPU의 바탕이 되는 구조를 '폰 노이만 구조'(Von Neumann architecture)라고 한다. 아무리 처리 가능한 비트수가 많고, 메모리가 빠르다고 할 지라도, 아직까지 인류가 가진 컴퓨터는 '폰 노이만 구조'를 벗어나지 못하고 있다. 위키피디아를 참고로 보면 도움이 될 수도 있을 것이다.

http://ko.wikipedia.org/wiki/폰_노이만_구조

폰 노이만 구조는 존 폰 노이만이 고안한 내장 메모리 순차처리 방식이다. 데이터 메모리와 프로그램 메모리가 구분되어 있지 않고 하나의 버스를 가지고 있는 구조를 말한다.

폰 노이만의 가장 큰 업적은 현재와 같은 CPU, 메모리, 프로그램 구조를 갖는 범용 컴퓨터 구조의 확립이다. 폰 노이만은 맨해튼 프로젝트에 참여할 당시 발표한 논문 <전자계산기의 이론 설계 서론>에서 CPU, 메모리, 프로그램 구조를 갖는 프로그램 내장 방식 컴퓨터의 아이디어를 처음 제시하였고, 7년 후 케임브리지 대학교의 의뢰로 자신이 제작한 세계 최초의 프로그램 내장 방식 컴퓨터 EDSAC을 제작한다. 이후에 나온 컴퓨터는 모두 폰 노이만의 설계를 기본 구조로 디자인되고 있다.

URL: http://ko.wikipedia.org/wiki/폰_노이만_구조

'폰 노이만 구조'의 특징은 CPU가 어느 한 순간에 딱 하나의 연산(계산)만 수행할 수 있다는 점이다. 전자공학이 눈부시게 발전해옴에 따라 CPU의 용량과 처리속도가 늘어나고, 사람이 인식할 수 없을 정도로 빠르게 계산을 할 수 있게 되면서, 사람을 살짝 속이는 시분할 방식의 멀티태스킹을 사용하게 되면서 컴퓨터가 동시에 여러가지 일을 하는 것 같은 착시가 생긴 것 뿐이다. 이 멀티태스킹은 한편으로 컨텍스트 스위치(Context Switch)라는 성능 저하를 가져오지만, 너무 빨라진  CPU 덕분에 무시할 수 있을 정도가 되었다.

'폰 노이만 구조'는 계산만 할 수 있다. 이 계산을 추상화하여 제어를 하면 화면을 출력하고, 마우스와 키보드로 입출력을 할 수 있고, 인공지능처럼 보이는 인지, 분석 능력도 발휘할 수 있다. 아직까지 '폰 노이만 구조'는 다양한 연산과 인지, 학습을 통한 지능 향상의 능력이 없다.

'폰 노이만 구조'를 벗어난 컴퓨팅의 세계가 구글이다. 구글은 하나의 계산만을 하는 컴퓨터를 수 십만에서 수백만대까지 연결해서 계산을 하고 연관성을 찾아낸다. 구글의 검색이 막강하고 검색어에 해당하는 연관성 있는 결과를 내놓는 것은 단일 컴퓨팅에서 IDC 기반의 컴퓨팅을 하기 때문이다. 요즘 각광받고 있는 빅데이터의 핵심이고 본질이다. 이런 결과를 내놓기 위해서 구글은 수십만대의 컴퓨터를 클러스터링해서 사용한다. 아래 자료들을 참고로 보시기 바랍니다.

Web Search for a Planet: The Google Cluster Architecture

The Datacenter as a Computer: An Introduction to the Design of Warehouse-Scale Machines

구글은 거의 실시간에 가까운 색인 능력과 다양한 분야에서 인지, 인공지능, 분석 능력들을 확보하고 있는데, 사람으로 보자면 한 두 사람의 몫이라고 판단되는 정도의 능력일 뿐이지요. 구글과 페이스북과 같은 거대한 서비스들은 폰 노이만 구조의 한계를 클러스터링을 통해서 해결한 최고점인데, 더 이상 앞으로 나아갈 수 있을지는 미지의 영역이지요.

스마트폰과 같은 기기들은 은 더욱 작게, 구글과 같은 웹 서비스들은 더욱 크게 라는 다른 방향으로 발전해 가고 있지만, 바탕에는 폰 노이만 구조의 컴퓨팅을 한다는 점이 한계다. 다음 IT 혁신은 '폰 노이만 구조'를 벗어난 컴퓨팅의 세계일 것이다. 아무리 날아봐도 새들은 지구의 대기권을 벗어날 수 없다는 것과 동일하다. 이에 대해서 양자컴퓨터가 제격이지 않을까?