앞으로 소개될 컴퓨터 미래의 컴퓨터 기술과 전 세계 여러 나라에서 연구 개발을 계속하고 있는 컴퓨터. 일부 컴퓨터는 불과 몇 년 전부터 연구되기 시작했고, 일부 영역은 1940년대 즈음에 한 번 연구되었고, 다른 경향이 상당한 기간 동안 뒤를 이었다가 최근 다시 주목받고 있습니다.
따라서 이러한 컴퓨터는 아직 완성되지 않은 미래의 컴퓨터입니다. 또한 앞으로도 가능할 것인지에 대한 논의가 여전히 많다. 그러나 많은 사람들은 다가오는 21세기를 지배할 컴퓨터가 그들에게서 나올 것이라고 믿습니다. 물론 컴퓨터 기술은 나날이 발전하고 하드웨어와 소프트웨어 기술은 나날이 발전하기 때문에 어떤 기술이 가장 큰 트렌드가 될지 누구도 장담하기 어렵습니다. 그러나 컴퓨터 선진국들 사이에서 계속되는 미래 컴퓨터 기술은 매우 흥미롭고 유익합니다.
광학 컴퓨터, 신경 컴퓨터 및 바이오 컴퓨터는 여전히 부분적으로 실용적이지만 일단 성공하면 인류의 미래를 역전시킬 만큼 중요합니다. 대부분의 컴퓨터가 인간의 두뇌를 본뜬 '지능이 있는 컴퓨터'를 목표로 하고 있기 때문이다. 생각하는 기계와 지능적인 컴퓨터에 대한 이야기가 많았지만 최근 신경컴퓨터와 바이오컴퓨터에 대한 연구가 본격적으로 시작되면서 본격적인 연구가 시작됐다. 앞서 소개한 인공 지능과 같은 인간 지능을 모방하지 않고 실제로 인간처럼 생각하고 판단할 수 있는 컴퓨터가 만들어지면 아무도 우리의 삶이 얼마나 바뀔지 예측할 수 없습니다. 또한 여러 컴퓨터 기술이 함께 사용될 가능성이 있으며 서로의 장점을 모델로 합니다. 현재 추진되고 있는 광뉴로 컴퓨터가 대표적인 사례라고 할 수 있다.
한편, 지금까지 사용되던 컴퓨터 기술이 소프트웨어와 하드웨어 모두에서 한계를 드러내기 시작하면서 새로운 컴퓨터 기술이 시급히 요구되고 있다.
어떤 학자들은 이러한 첨단 컴퓨터를 먼저 개발하는 나라가 미래 사회를 지배할 강국이 될 것이라고 말한다. 그럼 흥미롭고 신비한 미래의 컴퓨터에 대해 알아봅시다.
광 컴퓨터 란 무엇입니까?
친한 친구, 빛.
컴퓨터에 관심이 있는 사람은 예외겠지만 "가벼운 컴퓨터"는 여전히 우리에게 매우 낯설다. "광컴퓨터가 무슨 말씀이세요?" 빛을 사용하는 컴퓨터를 의미하는 것 같아요. ···도대체 어떻게 빛을 사용해야 합니까?" 대부분의 사람들은 이 질문을 하게 될 것입니다.
광 컴퓨터에 대해서는 잘 모르지만 광통신이나 광섬유에 대해서는 들어본 적이 없는 사람이 거의 없을 것입니다. 레이저에 대한 다른 이야기는 텔레비전이나 책에서 여러 번 들었을 것입니다. 레이저나 광통신과 같이 빛을 이용하는 빛 기술은 이미 테스트 단계를 넘어 실용화되어 우리 주변에서 어렵지 않게 찾아볼 수 있습니다. 예를 들어, 백화점과 슈퍼마켓에서 흔히 볼 수 있는 '바코드'와 'CD'라는 이름으로 널리 알려진 콤팩트 디스크는 모두 라이트 기반 장치입니다. 이처럼 우리 주변에는 빛을 이용하여 정보를 처리하는 장치가 꽤 많이 있습니다.
학자들에 따르면, 빛은 사람이 주변으로부터 정보를 받는 수단 중에서 상당히 큰 위치를 차지합니다. 이것은 간단한 실험을 해도 잘 알 수 있습니다. 첩보 영화나 전쟁 영화를 보면 적의 포로로 눈을 가려야 합니다. 동물의 경우 킁킁거리는 코가 잘 발달되어 보이지 않는 물체를 냄새로 찾아낼 수 있습니다. 예를 들어, 개가 죄수를 잡으면 눈 대신 코를 가려야 합니다. 그러나 인간은 진화의 과정에서 대부분의 정보를 눈으로 받아들이도록 발달했습니다. 빛을 통한 정보 획득은 다른 감각 기관에 비해 고도로 발달하여 많은 양의 정보를 처리할 수 있기 때문입니다.
'빛의 시대'가 다가오고 있다.
어떤 학자들은 다가오는 21세기를 '빛의 시대'라고 부르기도 합니다. 광통신, 광메모리(CD), 표시장치, 측정, 처리, 에너지 응용 등 수많은 분야가 이미 실용화를 위한 발걸음을 내디뎠기 때문이다. 빛은 전기보다 뛰어난 여러 특성을 가지고 있기 때문입니다. 빛은 세상에서 가장 빠릅니다. 또한 전기와 달리 외부의 영향을 받지 않아 초장거리 정보전송이 가능하다. 레이저 광을 사용하면 매우 좁은 장소에 높은 에너지를 집중할 수 있습니다. 매우 짧은 시간 동안 빛을 내는 광원을 얻을 수 있다는 것도 큰 장점입니다.
오늘날 빛을 이용한 '광학 기술'은 다양한 분야에서 확산되고 있다. 이전에는 생각하지 못했던 많은 것들이 광학 기술의 적용으로 머지 않아 실용화될 것입니다. 그 중 가장 인기 있는 분야는 빛을 이용한 정보처리 분야이다. "정보를 처리하기 위해 빛을 사용한다"는 아이디어가 처음 등장한 것은 레이저 발명 직후였습니다. 그러나 그 당시에는 적합한 광 처리 장치가 등장하기 전이었습니다. 또한, 그러한 장치에 대한 수요가 거의 없었습니다. 빛을 처리할 수 있는 다양한 장치가 개발된 것은 매우 최근의 일입니다. 다양한 빛 관련 기술의 발달로 정보 처리에 사용할 수 있는 소자 및 재료 기술이 최근에야 등장했기 때문이다.
한편, 정보과학 분야에서는 초고성능 컴퓨터의 개발을 위해 정보처리의 새로운 개념을 모색하였다. 이 과정에서 빛에 의한 정보처리에 대한 관심과 기대는 점차 높아졌다. 이러한 배경에서 빛을 이용한 정보처리가 주목받고 있다. 이러한 기술을 '광 컴퓨터' 또는 '광 컴퓨팅'이라고 합니다.
더 빠르게. 더.
오늘날 우리 사회는 나날이 고도화된 정보화 사회로 진입하고 있습니다. '첨단 정보화 사회'라면 대단한 이야기처럼 들릴지 모르지만 사실은 아주 단순한 의미를 갖고 있습니다. 즉, 컴퓨터나 팩스로 의사소통을 해본 사람이라면 누구나 고도 정보화 사회에서 한몫을 하고 있는 셈이다. 가느다란 전화선을 통해 사진이나 편지를 주고받고, 데이콤이나 하이텔과 같은 통신망을 통해 새로운 게임을 받는 것은 불과 수십 년 전만 해도 상상도 할 수 없는 일이었습니다.
그러나 우리 사회는 나날이 더 많은 정보를 처리해야 합니다. 우리가 집을 나와 거리로 내딛는다면 우리는 이미 엄청난 정보의 물결을 겪고 있습니다. 집 근처의 은행은 "온라인"을 통해 지역 친구에게 돈을 송금할 수 있습니다. 백화점에서 물건을 살 때 모든 정보가 기록되고 처리됩니다. 주민등록등본을 동사무소에서 쉽게 제거할 수 있는 이유는 모든 기록이 전산화되기 때문입니다. 수많은 책을 관리하고 나열하는 도서관, 다른 나라와 거래하는 회사, 세금을 계산하고 예산을 집행하는 정부 기관을 포함하여 모든 곳에서 처리되는 엄청난 양의 정보가 있습니다.
따라서 더 많은 정보를 더 빠르게 처리할 수 있는 고성능 컴퓨터에 대한 요구가 날로 증가하고 있습니다. 8비트 교육용 컴퓨터를 사용하고 16비트 286 컴퓨터를 사용하는 사람은 누구나 고속으로 실행되는 것처럼 느꼈을 것입니다. 그러나 32비트 386 또는 486 컴퓨터를 사용하고 16비트 컴퓨터를 사용하면 금방 답답해집니다. 가정용 개인용 컴퓨터의 수준이지만, 통신 회사와 같이 천문학적인 양의 정보를 처리해야 하는 곳에서는 말할 필요도 없습니다. 대용량 데이터를 고속으로 저렴하게 처리할 수 있는 초고성능 컴퓨터에 대한 수요는 나날이 증가할 수밖에 없다.
그럼 위성이 보낸 정보를 처리하여 일기예보 등 다양한 분야에서 활용하는 위성영상처리의 예를 들어보자. 매일 엄청난 양의 영상 데이터가 지구 관측 위성에서 지상으로 전송됩니다.
NASA(National Aeronautics and Space Administration)의 보고서에 따르면 매년 관측 위성에서 1013비트의 정보가 쏟아집니다. 그러나 1995년경부터는 연간 1016비트로 확장된 데이터로 처리되어야 한다. 현재는 하나의 영상을 받아 컴퓨터에서 필요한 처리를 거쳐 사용자의 손에 닿기까지 2~3일이 소요된다. 그러나 1995년경부터 처리시간을 1시간 이내로 줄이지 않으면 요청을 따라가지 못한다. 이러한 요구에 부응하기 위해서는 현재보다 108배 빠른 고속 컴퓨터의 개발이 필수적이다.
우리에게 친숙한 텔레비전과 FAX의 경우도 예외는 아닙니다. 현재 개발 중인 HD-TV 텔레비전의 경우 초당 약 300메가비트의 신호를 처리해야 합니다. 현재 LSI(대규모 집적회로)의 처리 속도는 초당 약 10메가비트로, 그럴 가능성은 거의 없다.
물론 전자업계는 폭발적인 정보처리 수요에 맞춰 VLSI(초대형 집적회로), ULSI(초대형 집적회로) 등 새로운 소자를 개발하고 있다. 그 이후로 더 많은 트랜지스터를 집적한 새로운 장치의 개발은 계속될 것이지만 거의 모든 사람이 뿌리 깊은 방식으로 새로운 기술이 필요하다는 데 동의합니다.
전자에서 광자까지.
많은 컴퓨터 과학자들은 빛 기반 정보 처리 기술이 도약의 열쇠를 쥐고 있다고 생각합니다. 과학자들은 정보를 전달하고 처리하는 데 사용되는 전자 대신 빛 또는 광자의 후보로 떠올랐습니다.
여러분도 잘 알다시피 우리가 지금 사용하고 있는 모든 컴퓨터는 전자식입니다. 전자식이 나오기 전에는 이빨과 굴을 이용한 기계식 계산기가 사용되었습니다. 그러나 이들 계산기는 컴퓨터라고 하기에는 너무 원시적이어서 전자계산기의 출현을 최초의 컴퓨터로 받아들이기에는 무리가 있다. 최초의 전자 컴퓨터인 에니악(Eniac) 이후로 모든 컴퓨터는 전류의 흐름을 이용했습니다. 전류가 있을 때 1, 전류가 없을 때 0으로 받아 0과 1의 바이너리 코드로 변환하여 처리하였다.
현재 광컴퓨터는 다양하게 활용되고 있다. 아직 광컴퓨터에 대한 연구가 충분히 이루어지지 않았기 때문이다.