네트워크 세상을 움직이는 5가지 연결

* 삼성전자 부사장의 과학 노트 *

삼성전자 김일룡 부사장이 전하는

세상을 움직이는 14가지 핵심 변수!

★★ KAIST 뇌과학자 김대식 교수 추천 ★★

★★ KAIST 물리학과 이순칠 교수 추천 ★★

“지식은 바뀌지만, 방법은 남는다.

이 책은 지식을 다루는 방법을 알려준다.”

일론 머스크는 TED 인터뷰에서 자신이 '제1 원칙'에 기반해 사고한다고 말했다. 대부분의 사람들이 관습이나 비유에 따라 생각하는 것과 달리, 자신은 문제에 물리학적으로 접근한다는 것이다. 물리학적으로 접근한다는 것이 무슨 뜻일까? 물리학에는 적어도 세 가지 핵심적인 방법론이 있다. 첫째, 시스템의 '핵심 변수'를 추리는 것이다. 예컨대 뉴턴 역학에서 핵심 변수는 위치와 속도다. 나머지 물리량은 그에 따라 결정된다. 둘째, 서로 다른 법칙을 연결해 주는 '연결 원리'를 찾는 것이다. 볼츠만 공식은 열역학을 뉴턴 역학으로 번역해, 거시 세계를 새로운 관점에서 더 근본적으로 이해하도록 돕는다. 셋째, '진화 원리'를 발견하는 것이다. 예를 들어, 열역학 제2법칙은 시스템이 무질서도를 최대화하는 방향으로 변한다고 말한다.

KAIST에서 물리학 박사학위를 받고 삼성전자에서 20여 년간 반도체 연구 전반에 참여해 온 삼성전자 부사장인 저자는 물질뿐 아니라 컴퓨터, 뇌, 생명, 사회를 네트워크 시스템으로 바라보며 이들에도 이러한 세 가지 방법론을 적용할 수 있음을 보인다. 현대 과학에서 각각을 기술하는 '핵심 변수'와 '진화 원리'를 소개하며, 그들을 이어주는 '연결 원리'를 바탕으로 그 자체가 하나의 거대한 네트워크인 우주의 전체 모습을 조망한다. 더 나아가, 단순히 과학이 무엇을 설명할 수 있는지 분석하는 데 그치지 않고 무엇을 예측할 수 있는지 탐구하는 데까지 나아간다.

“원자에서 시작해 물질로, 물질에서 생명으로, 세포에서 뇌로, 뇌에서 사회로 이어지는 거대한 네트워크를 따라가다 보면, 새로운 통찰을 얻고 마침내 세상이 다시 보일 것이다.”

─이순칠, KAIST 물리학과 교수 · 『퀀텀의 세계』 저자

지은이 : 김일룡

삼성전자 부사장. KAIST에서 물리학 학사·석사·박사 학위를 받고, 삼성전자에서 20여 년간 주로 비메모리 반도체 공정 개발과 평가를 수행하며 반도체 연구 전반에 참여해 왔다.

과학자는 세상의 지도, 이론을 그린다. 하지만 매번 가장 높은 해상도로 그리지는 않는다. 우리가 여행할 때 산의 높이, 계곡의 깊이, 도로의 자동차를 무시한 지도를 들고 다니는 것처럼, 과학자도 자주 어떤 정보를 적극적으로 무시하며 이론을 만든다. 예컨대 미시적인 입자들의 복잡한 움직임을 평균해 압력, 부피, 온도, 엔트로피 같은 거시적인 '핵심 변수'로 기술되는 열역학 법칙이라는 '유효 모형'을 얻는다. 이 과정에서 정보를 일부 잃지만, 불필요한 정보가 제거된 지도는 오히려 우리에게 더 유용하다. 그 지도를 높은 해상도의 지도와 비교하는 규칙만 있다면 말이다.

저자는 컴퓨터에 대한 이해를 바탕으로 네트워크의 관점에서 우주를 바라보며, 그것의 연결 특성과 규모에 따라 물질, 생명, 마음, 사회로 나눈다. 그러고 나서 물질을 움직이는 물리 법칙에서 시작해 생명, 마음, 사회 각각을 기술하는 과학의 핵심 변수들과 유효 모형들을 다루며, 단순히 과학이 무엇을 설명할 수 있는지 분석하는 데 그치지 않고 무엇을 예측할 수 있는지 탐구하는 데까지 나아간다.

들어가며

0장　세 가지 생각 도구: 원인, 전환, 예측

원인과 결과 | 원인-결과 연쇄 | 피드백 | 네트워크 | 내적 원인과 외적 원인 | 통계적 원인 | 양질 전환 | 물리적 창발 | 정보의 창발 | 소멸과 대체 | 예측

1장　물질: 기본 블록과 그 연결 원리

뉴턴의 세계관 | 뉴턴 역학 | 오메가 | 결정론 | 물리계의 진화 | 볼츠만의 세계관 | 볼츠만 이전의 열역학 | 확률과 통계

2장　컴퓨터: 트랜지스터로 짜인 작은 우주

실리콘에서 트랜지스터로 | 트랜지스터에서 셀로 | 아날로그에서 디지털로 | 셀에서 기능으로 | CPU | 소프트웨어 | 반도체 환원주의 | 하드웨어의 진화 | 기술 낙관론

3장　생명: 자기 조직화 네트워크

탄생 메커니즘 | 정보 | 세포 | 생명체의 정의 | 네트워크로서의 생명체 | 생명 출현의 필연성 | 비선형성 | 생명의 고리 | 슈퍼프로그램 | 수정란 분화의 미스터리 | 진화 | 다윈의 계몽 | 유전자 중심주의 | 근사 이론의 계층 | 자연선택 | 어려운 동역학 | 디지털 진화 | 유성생식 | 복잡성, 비가역성, 진보 | 슈퍼프로그램의 유전 | 결정론과 결정론적 진화 | 무능한 신 | 순수 확률 | 여러 수준의 결정론 | 인공적인 비결정론 | 자기 예측 | 결정론적 진화

4장　뇌: 자연 혹은 인공 신경망

뇌라는 하드웨어 | 뇌와 컴퓨터 | 추상화, 일반화, 그리고 지능 | 연결주의와 신경다윈주의 | 의식 | 첫 번째 가설: 자기 모니터링 | 두 번째 가설: 조율 장치 | 의식의 어려운 문제 | 인공지능과 중국어 방 | 인간 본성 | 계산되는 마음 | 선택되는 마음 | 본능주의 대 행동주의 | 진화심리학 | 마음의 모순 | 튜링 테스트 | 유전자 경계

5장　사회: 이기적 노드들의 생존 게임

게임 이론 | 반복적 죄수의 딜레마 | 정보의 비대칭성 | 슈퍼슈퍼슈퍼프로그램 | 사회 진화 | 사회 네트워크의 오메가, 생산력 | 생산관계의 진화 | 경제 시스템 | 시장 선택의 원리 | 한계 이론 | 거시경제학 | 경제 시스템의 상부구조 | 과학기술 | 사회 현상의 경제학 | 환경의 경제화 | 최적화 과정 | 국소적 최적화와 전역적 최적화 | 부분 최적화와 전체 최적화 | 비선형 사회 네트워크 | 합리적 기대 가설 | 이기적 게임 | 초연결 사회의 비극

나가며