컴퓨터

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사람은 굉장히 복잡한 유기체입니다.
하지만 그 근본을 파보면 세포들의 집합체이고
더 아래에서는 원자들의 결합이죠.
재료는 물 35리터, 탄소 20킬로그램, 암모니아 4리터,
석회 1.5킬로그램, 인 800그램.. 등등
다 합해서 종류도 그닥 안됩니다.

결국 간단과 복잡의 경계는 처음부터 그 소재가
복잡하거나 엄청났던게 아니라
같은 재료지만 '설계'를 어떻게 하느냐로 결정나는 것이죠

컴퓨터 역시 그렇습니다.
근본은 너무나 간단합니다.

컴퓨터의 근본은 YES 와 NO 두가지를 표현하는
스위치등 하나 입니다.
켜지면 1 (YES)이고 꺼지면 0 (NO)이죠.
SF영화나 해킹이나 뭔가 컴터틱한 것들을 보면

010101101101...

이런거 자주 봤을겁니다. 뭔가 컴퓨틱해보이죠
근데 별거 아니에요.

01010

이렇다면 이건 스위치가 5개인거고
2번째, 4번째 스위치등이 켜진 상태를 나타냅니다
혹은 2번째랑 4번째 스위치를 켜라는 명령문이죠.

컴퓨터는 왜 이런 스위치로 시작했을까요.
그 이유는 주어진 재료로 표현 가능한
최고의 방법이었기 때문입니다.

우리의 머리속과 달리 현실에서는 재료라는 것이
필요합니다. 그런데 그건 상당한 제약이 있죠.
재료비부터해서 크기, 작동성 등등..

근데 전기를 사용한 ON, OFF는 구분도 확실하고
두가지만 표현하면 되니 제약이 적었죠.
3가지, 4가지를 표현할 수 있는 재료도 있었지만
비싼건 둘째치고 각 표현단계를 제대로 컨트롤할 수가
없었습니다.

예를들어 당신이 누군가에게 맞았다고 합시다
이때 맞았다, 아니다는 쉽게 표현할 수 있습니다.
하지만 10단계에 걸쳐 어느정도 세기로 맞았냐고
묻는다면 이게 매우 애매하게 됩니다.

'대충 5~7단계쯤으로 아팠음'

이런 표현이 허용되지 않는 것이 컴퓨터의 세계입니다

100만원을 인출했는데 컴터가 대충 계산해서 87만원이
왔다면 컴터 때려부셔야죠. 120만원이 왔다면 좋은 컴터

그래서 '모 아니면 도' 라는 식으로
확실한 수단을 택한 것이죠.

하지만 이 경우는 두가지밖에 표현 못하는데
이걸로 계산이 될까요?

됩니다.

이는 위에서 말했듯이 단순한 것들이라도
모이고 모이면 어떤 복잡한 것도 표현할 수 있는 것과
같습니다.

하나만으론 2가지 표현밖에 안되지만
두개를 모으면 4가지로 급속히 불어납니다

00, 01, 10, 11

세개를 모으면 8가지, 네개면 16가지
제곱으로 급속히 불어서 10개만 있어도 1024까지의
표현이 가능합니다.

그리고 이런 표현력을 이제
'설계' 하기 시작합니다

어떤 기계를 만드는데
앞쪽에는 스윗치가 2개씩 떨어져서 달려있고
뒷쪽에는 전구가 2개 있습니다.

이 2쌍의 스윗치를 각각 숫자입력,
뒷쪽의 전구 두개는 결과값 으로
설계하는 겁니다.

이 상태에서 누군가가 스윗치를 건드렸습니다

00, 01

이렇게 말이죠.
그러자 뒷쪽에서 불이 01 이렇게 켜졌습니다.
자 그럼 이 기계는 어떻게 설계된 것일까요?

0과 1을 넣었더니 출력으로 1이 나왔으니까
덧셈기계라는 것을 알 수 있습니다.

이런식으로 특화형 소형기계를 만듭니다
그리고 그 기계들을 또 여러대 배치합니다.
덧셈기계를 여러대 배치하면 곱셈도 가능해지죠.

이런식으로

표현이 가능한 기기 (스위치)
그것들을 모아서 설계 (유닛)

이것을 수없이 만들어서 채워놓은 것이 바로
컴퓨터가 되는 것입니다.

그리고 그 출력방식도 저런 전구가 아니라
LCD모니터 같은 소재를 이용하면 차원이 달라집니다.

모니터에는 아래 같은 액정소재가 빽빽히 박혀있습니다.

이런게 벌집처럼 잔뜩~

여기에다가 ON-OFF 상태정보를 전송해줍니다.

이런식으로 말이죠.
어디는 켜고 어디는 끄고.. 거기에 대한 명령문을
보내줍니다.

그럼 이 소재들이 거기에 맞춰 반응하여

화면에 이렇게 나타나게 됩니다.

다만 실제 상태정보는 저렇게 예쁘게 문단 나눠서
보내주진 않고 그냥 주욱--- 일직선으로 보내줍니다

001010100000000000010101010100101010010
101010101010010000000000.....

이렇게 말이죠.
모니터안의 소자들은 저 문장이 전송되어 오는 순서대로
0이면 꺼져있고 1이면 켜지는 식으로 '반응'만 하면 되지만
인간의 경우는 저것만 보곤 도저히 알아볼 수 없죠

그래서 열라 신비해보이는 것입니다.

스위치

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컴퓨터 내부회로에는 이런 스위치들이 잔뜩 들어있습니다.
많으면 많을수록 많은 표현이 가능하고
이는 곧 성능이 되죠.

다만 무한정 넣기에 문제가 되는 것은 부피입니다.
과거 기술이 보잘 것 없던 시대에는

이렇게 진공관이라는 스위치를 여러개 엮어서 썼습니다만
각각의 진공관이 너무 크기에 스위치를 많이
쓸 수가 없었습니다.
적당한 성능을 내는 것에도 엄청난 크기의 컴퓨터가
되어버렸고 많은 전기소모, 잦은 고장등 유지보수에
문제가 많았죠.

그래서 사람들은 스위치를 작게 만들기 위해서
연구를 거듭했습니다.
그리고 반도체를 활용한 트랜지스터가 발명되었죠.
얘는 진공관이랑 비교도 안되게 작으며 전기도
거의 안먹는 세기의 발명이었습니다.
과학의 발전은 트랜지스터의 크기를 계속계속 줄여나갔습니다

열심히 해서 손마디쯤으로 작아졌고

더 열심히 해서 찌끄레기 급으로 만들더니

세포보다 작아지고

기어코 원자레벨에 도달해버렸습니다

미시세계에 진입해버린 것이죠.
이 단계에 가서는 이제 더 작게 만드는 것에
한계가 오기 시작합니다.

게다가 이전에 말했듯이 미시세계는
맛탱이가 간 세계라는 것이 또 다른 장애가 되었습니다

거시세계에선 원리대로 길만들면 전자가 그리로
가고 스위치가 켜지고 이러는데
미시쪽에선 벽을 넘질 않나 순간이동을 하질 않나
분신술을 쓰질 않나 완전 개판이었던 것입니다.

하지만 과학자들은 이런 미치광이 세계에서도
희망을 잃지 않았습니다.
아니 도리어 좋아했죠. 걔들도 맛이 갔으니까요

그래서 스위치에 이런 현상도 적용하고자
했고 그것이 바로 양자컴퓨터가 나오게 되는 배경이죠

맺으며

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이 영상을 보면 스위치까지의 과정을
더욱 쉽게 이해하실 수 있을것입니다-ㅅ-

이제 남은 건 이상한 미시세계의 양자를
어떻게 활용하는가가 되겠네요
이는 저도 공부해보고;;.. 언젠간 올리겠습니다-ㅅ-