[지식보관소] 삼체인들이 수신호로 컴퓨터를 만들었다는 이야기는 실현 가능할까

 

 

드라마 삼체에서는

삼체인들이 반도체 기술이 존재하지 않던 시기에

수신호만으로 아날로그 컴퓨터를 만들어서

삼체 문제를 계산하려는 시도가 나옵니다.

 

삼체 시스템은 기본적으로

일반해가 존재하지 않기 때문에

몬테카를로 기법 같은 수치 해석학을 이용해서 근사치를 구해야 하는데

초기의 질량과 운동에너지가

예상치와 아주 조금만 어긋나도

오차가 심해지기 때문에 엄청난 연산량을 필요로 하죠.

 

그런데 과연 이렇게 복잡한 컴퓨터를 반도체 없이 만들 수가 있을까요?

이에 대한 답을 하기 위해서 컴퓨터가 무엇인지부터 알아야 하는데

현대의 컴퓨터는 아무리 복잡하고 정교해졌다고 해도

그 본질은 사실 그냥 계산기입니다.

 

게임 안에서 자원이 줄어들거나 늘어나는 것도

CPU가 프로그램된 규칙과 공식대로 연산을 해서 나오는 결과일 뿐이며

이러한 화려한 그래픽도

여러분의 그래픽 카드에 CUDA 코어에 있는 트랜지스터들이

프로그램된 데로 계산돼서 나타나는 결과죠.

 

이러한 놀라운 일이 가능하도록 만들어 준 것은

우리가 반도체라고 부르는 트랜지스터 덕분입니다.

 

아무리 복잡한 계산도 사칙연산으로 이루어져 있고

사측 연산은 결국에 덧셈과 뺄셈으로 이루어져 있습니다.

트랜지스터는 일종의 스위치인데

이 스위치를 이용해서 a와 b 모두 전류가 흘러야지

전류를 내보내는 일명 AND Gate를 만들 수가 있고

아니면 a와 b, 둘 중에 하나만 전류가 흘러도

전류를 내보내는 OR 게이트를 만들 수가 있습니다.

 

그리고 이렇게 만들어진 AND, OR 게이트를 이런 식으로 배열을 하게 되면

간단한 이진수로 덧셈 뺄셈이 가능한 계산기가 만들어지죠.

 

그리고 이를 더 많이 연결하고

2진수로 계산된 값을 10진수로 바꿔서 보여주기만 하면

전자계산기가 만들어지는 것입니다.

 

여기에서 많은 분들이 눈치를 채셨겠지만

사실 AND 게이트와 OR 게이트는 매우 단순합니다.

AND 게이트는

두 개의 입력 신호가 모두 1일 때, 1을 내보내기만 하면 되는 것이고

OR 게이트는

하나만 1이어도 1을 내보내면 되는 것이죠.

 

드라마 삼체에서는

이를 흰색 깃발로 표현을 했는데

만약에 흰색 깃발을 들고 있는 상태를 1

들고 있지 않은 상태를 0이라고 하고

3인 1조로 AND 게이트와 OR 게이트로 표현한다면

속도는 느리더라도

이론상 컴퓨터를 만드는 건 충분히 가능합니다.

 

다만 실제로 사람 수천만 명이 모여서 이렇게 할 경우에는

속도가 매우 느린 데다가

한 명만 실수를 해도 계산 전체에 오류가 생기겠지만

삼체인들은 텔레파시로 소통이 가능하기에

이게 해결될 수가 있었던 것이죠.

 

실제 초창기 컴퓨터들은

트랜지스터 하나하나가 기계적인 구조였으며

지금도 이런 컴퓨터의 원리를 잘 이해한 사람들은

마인크래프트에 있는 매우 기본적인 스위치를 트랜지스터로 활용해서

컴퓨터를 만들기도 합니다.

컴퓨터 속에 컴퓨터인 셈이죠.

 

현대의 컴퓨터가 이렇게 무식하게 큰 컴퓨터일 필요가 없는 이유는

바로 반도체 덕분입니다.

예전에 제 채널에서도 설명했지만

외각전자가 4개씩 있는 실리콘 분자 구조에

전자가 하나 부족한 원소를 도핑해서 P형 반도체를 만들고

반대로 하나 더 많은 N형 반도체를 만들어서 이어 붙이면

전류의 흐름을 인간이 통제할 수가 있게 되는데

이것이 바로 트랜지스터입니다.

 

그리고 이 트랜지스터를 이용해서 논리회로를 만들고

이 논리회로를 매우 작게 만들어서

CPU와 GPU를 만듭니다.

 

실리콘 분자 구조에 인위적으로 외곽전자가 하나 많거나

적은 원소를 도핑하는 행위만으로

인류는 필요할 때마다 전류를 켜거나 끌 수가 있는

반도체를 만들 수가 있게 된 것이고

이런 엄청난 그래픽의 가상 현실도

이 유튜브의 영상도 볼 수가 있게 된 것이죠.

 

이번 영상은

윌북의 신간 <태어난 김에 물리공부>에 나온 내용을 참고해서 만들어졌는데요.

 

그림으로 과학을 쉽게 배울 수 있게 하겠다는 취지로 쓰여진 이 책은

매우 기본적인 물리학 지식부터

현대 과학인 상대성이론이나 양자역학까지

마치 만화책처럼 거의 그림만 이용해서 설명하고 있습니다.

 

상대성이론이나 양자역학 같은 어려운 내용은

기본 지식이 없으면 이해하기 힘들다고 생각할지도 모르지만

이 책은 그림을 이용해서 설명하기 때문에

정말 아무 지식 없이 이해할 수 있다는 생각이 들었습니다.

 

특히나 발전기나 반도체 파트는

실생활에서 항상 쓰임에도

아직까지도 대체 어떤 원리로 전기가 생기는지

전공자가 아니면 이해하지 못하고 계신 분들이 많은데

글로는 이해하기 힘든 부분을, 그림을 통해서 설명하기 때문에

대체 어떻게 컴퓨터가 동작하는지

어떻게 전기가 생산되고, 우리가 쓸 수 있는지

전기차의 전기 모터가 어떻게 동작하는지 등의 내용들을

매우 쉽게 설명했다는 점은

해당 내용들을 공부해 온 전공자로서 굉장히 흥미로웠습니다.

 

이번에 제가 소개하는 책은

<태어난 김에 물리 공부>라는 책이지만

<태어난 김에 생물 공부와 화학 공부> 등 3권으로 이루어져 있어서

과학 공부가 어려운 학생들이

기초 과학지식을 익히기에 매우 유익하다는 생각이 들었는데요.

 

특히나 그림으로 과학하기라는 취지에 맞게

글보다 그림이 훨씬 더 많아서

만화책을 보듯이 볼 수 있기에

글을 읽거나 책 읽기를 싫어하는 사람들도 쉽게 볼 수 있어서

전 국민의 과학 상식을 높여줄 수 있다는 기대가 되어서 소개를 했습니다.

그럼 이만.