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구글 신은 모든 것을 알고 있다 - DNA에서 양자 컴퓨터까지 미래 정보학의 최전선 ㅣ 카이스트 명강 1
정하웅.김동섭.이해웅 지음 / 사이언스북스 / 2013년 4월

1. 책의 도움을 많이 받고 살지만, 이럴 때 참으로 책이 고맙다. 책이 아니면 언제 [KAIST 명강]을 접할 기회가 마련되겠는가. 이 책의 주제는 '정보'이다. 카이스트 명강 시리즈는 카이스트 내 출판부(KAIST PRESS)와 (주)사이언스북스가 협약을 맺고 출간한 책이다. 이 책의 주제는 크게 세 부분에서 접근하고 있다. '양자적인 스케일에서 정보는 어떻게 다루어지는가?', '생명현상을 만들어 내는 정보는 어떻게 기능하고 탐구되어 있는가?', '복잡계 네트워크 안에서 정보는 어떻게 퍼지고 흘러가는가?'등이다. 

2. 필진은 3사람이 공동으로 참여했다. 정하웅 교수(카이스트 물리학과), 김동섭  교수(카이스트 바이오및 뇌공학과), 이해웅 교수(카이스트 물리학과). 

3, 정하웅 교수는 이 책의 제목이기도 한 '구글 신은 모든 것을 알고 있다'라는 타이틀로 '복잡계 네트워크와 데이터 과학'을 강의한다. 물리학이 주제인지라 치아가 아플 줄 알았더니 의외로 부드럽고 친근하게 강의가 시작된다. 네트워크는 곧 사회라는 이야기를 한다. 사회 네트워크에서 점은 개인이다. 각 개인은 점(點)이고, 사회는 선(線)이다. 네트워크는 항공망처럼 생겼다고 한다. 네트워크는 실생활에서 정보를 찾고 정리하는데 유용하지만, 나아가서는 전염병의 확산과 재난을 미리 예측해볼 수 있는 계기도 된다. 실제로 바이러스나 전염병을 통제할 때 네트워크 시뮬레이션을 활용하고 있다. 

정교수는 검색 엔진중에서 구글(Google)이 가장 잘 되어있다고 평가한다. 그 이유는 우선 화면이 깔끔하고(로고와 검색창 뿐이기에), 검색을 하면 원하는 것을 잘 찾아주기 때문이다. 구글은 검색 엔진 로봇을 만들고 프로그램을 짜서 컴퓨터가 그 일을 대신하게 했다. 이를 페이지랭크(PageRank)라고 한다. 

구글은 검색 엔진외에도 여러 가지 일을 하고 있다. 그중 눈길을 끄는 것은 미국의 질병 통제 예방 센터에서 수 많은 인력과 시간을 들여서 하는 일을 구글 서버에서 독감에 대한 예측을 한 결과 짧은 시간 내에 실제 독감 환자 수와 거의 일치하는 데이터를 뽑아 [네이처]에 논문으로 발표했다. 사람들이 열이 나거나 몸에 이상이 나타났을 경우 검색 엔진에 집어 넣을 만한 단어들을 50개 정도 뽑아서 그 ip 주소를 추적했다는 것이다. 그러나 구글은 검색엔진에서 활용하고 참고했던 50개의 단어를 끝까지 비밀에 붙이고 있다고 한다. 그걸 이야기하는 순간 사람들이 재미로 쳐 보게 되고 그러면 예측이 안 맞게 될 것이기 때문이라고 한다. 결국 내 손가락이 움직이는 것을 주도면밀하게 지켜보고 있다는 이야기다.

네트워크의 관심 분야는 시간이 갈수록 넓어지고 깊어지고 있다. 네트워크 생물학, 효모 단백질 네트워크, 인간 유전체 네트워크 계획으로까지 관심이 확장되고 있다. 이는 신약개발과 질병치료를 위해서도 중요한 과제이다. 

네트워크는 기업에서도 중요하다. 정교수는 양 극단에 있는 수직적 구조와 수평적 구조의 중간 형태인, 적당한 부서와 직책이 있어서 기본적인 구조를 갖추되 많이 소통하는 사람들끼리는 쉽게 연결할 수 있는 채널을 만들어 주는 구조가 가장 이상적인 기업 형태라고 한다.

4. 김동섭 교수는 '생명의 본질, 나는 정보다'라는 타이틀로 '생물 정보학'을 강의한다. 바이오및 뇌공학과는 뇌를 포함하여 생명의 구조와 원리를 공학으로 이해하고자 만든 학과이다. '생명의 본질은 정보다.'라고 시작한다. 우리 몸 속에 저장된 유전체가 바로 그것이다. 자연적으로 DNA와 RNA, 단백질 이야기가 이어진다. 이를 입증하기 위해 많은 연구를 했던 세계적인 과학자들이 소개된다. 핵심은 "유전자 정보는 DNA에 담겨 있고 생명 정보는 DNA에서 RNA, RNA에서 단백질로 흘러간다. 그 반대는 절대 있을 수 없다."이다.  특징적인 것은 유전 정보의 구조가 언어의 구조와 유사하다는 것이다. 시작과 끝이 있다. 

주어지는 과제는 '어떻게 생명 정보를 얻고 해석하고 이용하고 만들 것인가?'이다. 이를 생물 정보학에서 다루고 있다. 지구 상의 모든 생명의 염기 서열을 비교한 자료를 바탕으로 할 때 생명의 인간은 외따로 존재하는 것이 아니라 다른 생물들과 연결되어 있다는 것을 '상동성(homology)'라고 한다. 

지금까지 알려진 생명 정보를 기반으로 의학 분야에 혁명적인 변화가 진행되고 있다. 그것은 바로 개인 맞춤 의학(personalized medicine)이다. 아직은 윤리적 문제라든가 비용 문제 때문에 선듯 다가서기 힘든 부분이지만, 생물 정보학, 합성 생물학, 시스템 생물학, 개인 유전체학의 발달은 인간을 더욱 건강한 삶으로 이끌어갈 것이라는 생각을 하게 된다. 

5. 이해웅 교수는 '퀀텀 시티 속에 정보를 감춰라'는 타이틀로 '양자 암호와 양자 정보학'을 강의한다. 양자 정보학은 양자 역학 법칙에 기반을 두고 정보 처리의 원리와 방법을 연구하는 학문이다. 

복잡하게 시작 될 줄 알았더니 암호 이야기부터 나온다. 강의 시간에 어떤 남학생이 여학생에게 준 암호에서부터 제2차 세계대전 때 독일군이 썼던 에니그마, 김신조 일당의 암호 나아가선 양자 암호의 세계로 들어간다. 앞서 두 강의에 비해 비교적 많은 수치와 공식이 등장한다. 하긴 암호가 그리 쉽게 해독 될 리가 없긴하다. 

양자 정보학에서 연구하는 주제는 크게 둘로 나뉘는데 양자 통신과 양자 컴퓨팅이다. 양자 컴퓨팅은 하드웨어, 즉 양자 컴퓨터와 소프트웨어인 양자 알고리듬으로 나뉜다. 그 이야기를 하고 있다. 

양자 컴퓨터를 간단하게 설명하는 말을 옮겨보면 '양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터가 1,000년 걸릴 계산을 3분 만에 할 수 있다.' 이다.

6. 실제 이 강의안은 학부생들이 아닌 일반 대중들에게 열 번에 걸쳐서 했던 강연을 텍스트로 한 책이다. 그 강의 내용의 정수를 고스란히 담았다고 한다. 미처 모르던 학문 분야(비록 단어의 의미 정도만 이해하고 넘어갔지만)에 대해 알게 되는 계기가 된다. 묵묵히 각기 전공분야에서 한 걸음이라도 더 내딛기 위해 애쓰고 노력하는 학자들에게 격려의 박수를 보낸다.

* 알라딘 공식 신간평가단의 투표를 통해 선정된 우수 도서를 출판사로부터 제공 받아 읽고 쓴 리뷰입니다.