생각하는 기계를 만든 자들

1936년, 한 영국 청년이 논문 한 편을 발표했다. 제목은 「계산 가능한 수와 결정 문제의 응용에 관하여」. 종이 위에 기호를 읽고 쓰는 가상의 기계 — 그 상상 속 장치 안에 현대 컴퓨터의 전부가 담겨 있었다. 그 청년의 이름은 앨런 튜링이었고, 그가 쌓아올린 토대 위에 존 폰 노이만과 클로드 섀넌이 각자의 벽돌을 얹었다. 우리가 지금 숨쉬듯 사용하는 디지털 문명은, 1940년대에 이 세 사람이 독립적으로 그리고 서로를 의식하며 완성한 청사진 위에 지어진 건물이다.

세 사람을 단순한 ‘컴퓨터의 선구자’로 묶어두는 것은 지나치게 좁은 표현이다. 튜링은 수학기초론의 위기에서 출발한 철학자였고, 폰 노이만은 양자역학과 게임이론을 오가는 경이로운 이론가였으며, 섀넌은 통신공학과 암호학의 경계에서 정보 자체의 본질을 수식으로 붙잡은 사람이었다. 이들은 컴퓨터를 “발명”한 것이 아니라, 컴퓨터가 존재할 수 있는사유의 공간을 창조했다.

앨런 튜링: 생각이란 무엇인가를 물은 사람

앨런 튜링의 출발점은 수학의 내부 갈등이었다. 1931년 쿠르트 괴델이 불완전성 정리를 발표하면서 수학계가 흔들렸다. “모든 수학적 명제는 원리적으로 참 또는 거짓으로 판별 가능한가?” 힐베르트가 던진 이 질문에 튜링은 독특한 방식으로 답했다. 그는 ‘계산’이라는 행위를 추상화한 장치, 즉 ‘튜링 기계’를 고안했다. 무한한 테이프와 읽기·쓰기 헤드, 그리고 유한한 상태의 집합. 이 단순한 장치로 계산 가능한 모든 것을 기술할 수 있다는 것이 그의 주장이었다.

그러나 튜링의 진짜 야망은 더 깊은 곳에 있었다. 그는 기계가 ‘생각할’ 수 있는가를 물었다. 2차 세계대전 중 블레츨리 파크에서 독일군 에니그마 암호를 해독하는 봄브(Bombe) 기계를 설계하며 그는 기계가 인간의 추론을 실행할 수 있음을 직접 증명했다. 전쟁이 끝난 후 그는 논문 「계산 기계와 지능」(1950)에서 “기계가 생각할 수 있는가?” 라는 질문에 답하기 위한 ‘모방 게임’을 제안했다. 오늘날 우리가 ‘튜링 테스트’라 부르는 이 사고실험은 인공지능 연구의 최초 이정표다.

“우리는 기계가 생각할 수 있는지 물을 수 없다. 우리는 기계가 인간과 구별되지 않도록 모방할 수 있는지를 물어야 한다.”

42세에 비극적으로 세상을 떠난 튜링은 영웅으로 추앙받기 전에 영국 정부로부터 동성애를 이유로 박해받았다. 화학적 거세 처분을 받은 뒤 청산가리가 든 사과를 먹고 숨진 그의 죽음은, 자신이 설계한 기계보다 훨씬 비합리적인 인간 세계의 모순을 상징한다. 영국 정부가 공식 사과한 것은 그로부터 55년이 지난 2009년의 일이었다.

존 폰 노이만: 기계 안에 설계를 새긴 건축가

부다페스트의 유대인 은행가 가문에서 태어난 요노시 노이만은 여섯 살 때 전화번호부를 통째로 외웠다는 일화가 전해진다. 진위를 떠나, 그의 동료들이 남긴 증언들은 일관되게 그를 “인간의 형태를 한 다른 종류의 존재”로 묘사한다. 수학, 양자역학, 경제학, 게임이론, 핵물리학 — 폰 노이만은 이 모든 분야에서 교과서를 새로 썼다.

하지만 컴퓨터 역사에서 그의 결정적 기여는 1945년의 보고서 한 장이었다. 「EDVAC에 관한 보고서의 초안」에서 그는 훗날 ‘폰 노이만 구조’라 불리는 컴퓨터 설계 원리를 정리했다. 핵심은 하나다:데이터와 명령어(프로그램)를 같은 메모리 공간에 저장하라.이전의 컴퓨터들은 프로그램을 물리적으로 배선해야 했다. 폰 노이만의 구조 덕분에 기계의 배선을 바꾸지 않고도 소프트웨어만으로 기계의 행동을 바꿀 수 있게 되었다. 당신이 지금 사용하는 스마트폰도, 서버도, 노트북도 — 모두 이 구조를 따르고 있다.

“수학에서 이해한다는 것은 어떤 의미인가? 그것은 습관화되는 것이다.”

프린스턴 고등연구소에서 아인슈타인과 복도를 함께 걸었던 폰 노이만은 맨해튼 프로젝트에도 참여해 핵폭발의 폭발 렌즈 수학을 계산했다. 그의 두뇌가 인류에게 준 것은 문명의 도구인 동시에 문명을 위협하는 무기이기도 했다. 53세에 뼈암으로 세상을 떠나기 직전 그는 군사 기밀이 담긴 자신의 기억이 마모될까 두려워 경호원을 두었다고 전해진다. 지성 자체가 국가 기밀이었던마지막 인간이었다.

클로드 섀넌: 생각이 흐르는 강의 수로를 계산한 자

클로드 섀넌은 AT&T 벨 연구소에서 일하던 중 세상 사람 대부분이 한 번도 떠올리지 않은 질문을 품었다. “정보란 도대체 무엇인가?” 전화선 너머로 목소리가 전달되고, 전신으로 모스 부호가 흘렀지만, 그 ‘정보’ 자체의 수학적 정체를 아무도 규명하지 않았다. 1948년, 섀넌은 「통신의 수학적 이론」을 발표하며 이 공백을 채웠다.

그가 제안한 핵심 개념은 ‘비트(bit)’와 ‘엔트로피’였다. 정보는 예측 불가능성의 크기로 측정된다. 동전을 던지는 결과는 1비트의 정보다 — 두 가지 가능성 중 하나가 선택되기 때문이다. 이미 알고 있는 사실을 전달하는 것은 정보가 아니다. 이 통찰은 디지털 통신, 데이터 압축, 암호학, 더 나아가정보이론이라는 학문 전체를 탄생시켰다. 인터넷을 따라 흐르는 모든 데이터는 섀넌이 수식으로 계산한 강줄기를 타고 이동한다.

“정보는 불확실성을 제거하는 것이다. 그리고 불확실성의 양이 곧 엔트로피다.”

섀넌의 사생활은 그의 이론만큼이나 독특했다. 벨 연구소 복도에서 외발자전거를 타고 저글링을 했으며, 체스를 두는 기계와 미로를 탈출하는 자석 쥐(테세우스)를 직접 만들었다. 알츠하이머로 인해 말년에 자신의 가장 유명한 연구조차 기억하지 못했지만, 그가 남긴 수식들은 지금 이 순간에도 전 세계 서버 팜을 통해 초당 수조 번씩 계산되고 있다.