찰스 배비지

찰스 배비지(Charles Babbage)

찰스 배비지(Charles Babbage, 1791년 12월 26일 ~ 1871년 10월 18일)는 영국의 수학자이다. 철학자, 발명가 기계공학자이기도 하다. '프로그램이 가능한 컴퓨터' 개념의 시초 자이다. '컴퓨터의 아버지'라고 불린다.

생애

찰스 배비지는 1791년 12월 26일 태어났다. 찰스 배비지의 출생지는 확실히 밝혀지지 않았지만, 영국 런던 월워스 로드 44 크로스비 로우인 것이 대부분의 의견이다. 찰스 배비지의 출생일은 1792년 12월 26일로 그의 사망 기사에 쓰였다. 하지만 찰스 배비지의 조카가 그는 1791년 출생이라고 밝혔고, 런던 뉴잉턴에 위치한 세인트 메리 성공회 교회의 기록에도 찰스 배비지의 유아 세례식은 1792년 1월 6일로 기록돼 있다.

찰스 배비지는 부유한 아버지 덕에 여러 가정교사 밑에서 초등교육을 받았다. 8살 즈음 심한 열병에 걸려서 완쾌하기 위해 데번주 알핑턴의 학교에 다녔다. 잠시 토트네스의 킹 에드워드 6세 커뮤니티 칼리지(King Edward VI Community College)를 다녔지만, 건강이 악화되어 한동안 가정교사들에게 교육을 받았다. 그 후 스티븐 프리먼(Stephen Freeman) 목사가 운영하는 홈우드 학원에 들어갔다. 학원의 도서 시설에서 수학에 관심을 가진 그는 학원을 떠난 후 두 명의 가정교사 밑에서 공부했다. 찰스 배비지는 1810년 케임브리지대학교(University of Cambridge)의 트리니티 칼리지(Trinity college)에 입학했다. 그러나 이미 선행지식이 쌓인 그는 대학의 수학 교육에 실망했다. 찰스 배비지는 1812년 존 허셜(John Herschel), 조지 피콕(George Peacock) 등과 학회를 만들었다. 이들은 후에 판사이자 연구 후원자가 되는 에드워드 라이언(Edward Ryan)과도 가까웠다. 또한 찰스 배비지는 초자연적인 현상을 조사하는 데 관심이 있는 고스트 클럽과 같은 커뮤니티의 일원이었다. 1812년 피터 하우스로 학적을 옮긴 배비지는 가장 뛰어난 수학자로 꼽혔지만, 우등으로 졸업하지 않고, 1814년 시험을 치지 않고 학위를 받았다. 애덤 스미스(Adam Smith)의 분업에 대한 사고를 이어받아 기술적 분업의 이점을 체계화했다.

찰스 배비지는 1814년 7월 25일 테인마우스(Teignmouth)의 세인트 미카엘 교회에서 조지아나 휘트모어(Georgiana Whitmore)와 결혼했다. 슈롭셔주의 덧마스턴 홀에 살면서 중앙난방 시스템을 설계했다. 찰스 배비지의 여덞 명의 아이 중 등 네 명만이 생존했고, 아내 조지아나도 1827년 9월 1일 사망했다. 그의 일곱째 아들인 헨리 배비지(Henry Babbage)는 여섯 개의 다른 차분기관을 찰스 배비지의 디자인을 사용해 만들었고, 그중 하나가 하워드 에이컨(Howard Aiken)에게 보내졌다.

1822년 다항함수를 계산하기 위한 기계식 디지털 계산기인 차분기관(difference engine)을 발명했지만 1831년경 지원금이 떨어져 만들지 못했다. 1847년부터 1849년 사이에는 차분기관의 설계를 발전 시켜 차분기관 2호를 설계했다.

찰스 배비지는 1871년 10월 18일 79세로 사망해 런던의 켄잘 그린 묘지(Kensal Green Cemetery)에 묻혔다. 찰스 배비지는 방광염에 연관된 신장 이상으로 사망했고, 1983년 실시된 부검 결과는 찰스 배비지의 자손에 의해 알려졌으며, 원본과 복사본이 존재한다. 현재 찰스 배비지의 뇌는 둘로 나뉘어 헌터 박물관(Hunterian Museum)과 런던과학박물관에 보관돼 있다.

학력

• 1810년 : 케임브리지 트리니티 컬리지 입학
• 1812년 : 케임브리지 피터 하우스 컬리지 학적 이동
• 1814년 : 케임브리지 피터 하우스 컬리지 졸업
• 1817년 : 철학 석사 학위 취득

약력

• 1816년 : 왕립학회 회원
• 1820년 : 존 허셜, 조지 피콕과 해석 학회 조직
• 1823년 : 차분기관 1호 연구 시작
• 1828년 ~ 1839년 : 케임브리지대학교 루카스 석좌 교수
• 1831년 : 영국 과학 선진 협회 조직
• 1832년 : 세공 기술자 조셉 클레멘트(Joseph Clement)와 차분기관의 첫 모듈 완성
• 1833년 : 자비로 해석기관의 연구 시작
• 1834년 : 런던에서 통계학회 설립
• 1847년 ~ 1849년 : 차분기관 2호 설계

주요 활동

차분기관 설계

찰스 배비지는 인간의 계산 오차를 줄일 수 있는 수학 테이블의 기계적 계산 방식을 원했다. 찰스 배비지는 1822년 험프리 데이비(Humphry Davy)에게 보내는 편지에서 계산하는 엔진에 대한 원리에 대해 논의했다. 찰스 배비지가 설계한 차분기관은 다항식 함수를 계산할 수 있는 기구로, 다른 이들의 시도와 달리 여러 개의 수를 자동 계산할 수 있게 만들어졌다. 유한 차분의 방법으로 계산 과정에서 곱셈, 나눗셈을 배제할 수 있었다. 그는 1823년 조셉 클레멘트를 섭외해 함께 설계를 구현했지만, 1831년 비용 문제와 찰스 배비지의 까다로운 작업 방식 문제로 사이가 틀어졌다. 처음 제작된 차분기관의 모듈은 25,000개의 부품으로 이루어져 무게는 13,600kg이고, 높이는 8피트였다. 이것의 일부는 미완성 상태로 옥스퍼드 과학사 박물관에 남아 있고, 완성된 부분은 런던과학박물관에 있다.

1847년부터 1849년까지 기존의 차분기관 설계를 발전 시켜 차분기관 2호를 설계했다. 차분기관 2호를 바탕으로 런던과학박물관에서 만들어진 차분기관은 2대로, 한 대는 박물관이 보유하고 있다. 다른 하나는 공학자인 네이슨 멀볼드가 보유하고 있으며, 2009년 4월까지 미국 캘리포니아의 컴퓨터 역사박물관에 전시했다. 차분기관 2호는 런던과학박물관에서 만들기 전에 실제로 완성된 적이 없었다.

해석기관 설계

해석기관은 찰스 배비지가 고안한 기계적 범용 컴퓨터로, 1837년 처음 발표돼 1871년 배비지 사망 시까지 설계됐다. 해석기관은 경제적, 정치적, 법적 문제로 실제 만들어지지는 않았지만, 해석기관의 논리적 설계는 매우 현대적이었다.

해석기관의 설계는 증기기관을 동력으로 사용하며, 천공카드로 프로그램과 데이터를 입력받아 프린터와 곡선 플로터, 종으로 출력했다. 또한 확인을 위해 천공카드 입력기를 장착할 예정이었다. 숫자는 고정 소수점을 갖는 10진수를 사용했다. 50자리 숫자 1,000개를 저장할 수 있는 저장소, 산술 논리 장치가 있었다. 초기에는 차분기관의 출력이 다시 입력되는 순환적인 구조에 한쪽이 긴 저장소가 있는 형태였으나, 나중에 그려진 그림에서 격자 형태로 조정되었다. 현대 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)와 마찬가지로 산술 논리 장치도 장치의 내부 프로시저에 의존했고, 이것들을 배럴(barrels)이라 불리는 회전하는 드럼에 삽입하는 형태로 저장했다. 이 프로시저들은 사용자 프로그램이 지정하는 좀 더 복잡한 명령어들을 실행할 수 있도록 했다. 현대의 어셈블리와 유사한 프로그래밍 언어를 사용했고, 앨런 튜링이 개념을 잡기 전에 이미 튜링 완전했다.

배비지는 인생 말년에 단순화한 해석기관을 만드는 방법을 찾았고, 죽기 전까지 관련된 부품을 모았다. 그러나 1878년 영국과학진흥협회의 위원회에서 정부 기금을 위해 해석기관의 제작 중단을 권고했다. 1910년 찰스 배비지의 아들 헨리 배비지가 산술 논리 장치와 인쇄 장치의 일부를 제작해 원주율의 배수 목록을 계산하는 데 사용했지만, 이것은 전체 기관 중 일부만을 구성한 것으로, 프로그래밍이 불가능했고, 저장소도 없었다. 이후 1915년 퍼시 러드게이트(Percy Ludgate)는 해석기관에 대한 글을 쓰고, 자신만의 해석기관을 설계했다. 제2차 세계 대전 직전에 뉴욕 벨 연구소에서 시작된 조지 스티비츠(George Stibitz)의 작업과 제2차 세계 대전 중에 시작된 하버드 대학교 하워드 에이컨의 작업은 찰스 배비지의 해석기관 작업과 밀접하게 관련됐다.

과학의 쇠퇴와 그 원인에 대한 고찰

찰스 배비지는 1830년 《과학의 쇠퇴와 그 원인에 대한 고찰》(Reflections on the Decline of Science and some of its Causes)을 출판했다. 이 책에서는 정부의 과학 정책, 왕립학회를 비판하여 학계에 '쇠퇴론 논쟁'을 불러일으켰다. 영국 과학의 향상을 목표로 하는 날카로운 비판은 배비지가 개혁을 원했던 왕립학회 회장인 데이비스 길버트(Davies Gilbert)의 축출을 목표로 삼았다. 찰스 배비지는 왕립학회의 부비서가 되기를 원했지만, 험프리 데이비의 반대로 실패했다. 같은 해 서식스 공작의 당선으로 찰스 배비지는 왕립학회 앞에서 아무런 영향도 받지 않았다. 한편, 그의 쇠퇴는 1831년 영국 과학 협회의 설립으로 이어졌다. 찰스 배비지는 1883년 영국 과학 협회에 6번째로 된 통계 부문의 회장이 됐다.

기계와 제조의 경제에 대하여

찰스 배비지는 1832년 《기계와 제조의 경제에 대하여》(On the Economy of Machinery and Manufacture)를 출판했다. 이 책은 19세기 전반기의 영국의 공장 제도를 과학적으로 조사 분석한 것으로, 기계류의 적용을 규제하는 원칙과 국내 정치와 경제에 관해 얘기한다. 이 책에는 영국과 해외의 공장에서 실제로 관찰한 결과뿐만 아니라, 공장의 합리적인 설계 및 이익 분배에 대한 아이디어가 포함돼 있다. 이 책에서 찰스 배비지는 노동 분업을 통해 얻을 수 있는 상업적 이점에 대한 '배비지 원리'를 설명했는데, '배비지 원리'는 숙련된 기술자는 기술 수준 이하의 작업을 수행하는 데 시간을 소비하지만, 노동 과정을 여러 근로자로 나누고, 숙련이 필요한 작업만 고비용 근로자에게 할당하면 쉬운 작업은 저임금 근로자에게 할당함으로써 인건비를 줄일 수 있다는 내용이다.

배비지의 이론은 1851년 만국 산업 제품 대박람회 배치에 영향을 미쳤고, 마르크스(Karl Marx)도 《자본론》에 찰스 배비지의 분석을 인용했다. 마르크스는 배비지가 그랬듯 '배비지 원리'는 생산성보다 수익성을 위한 것이라고 하고, 무역의 개념 정의에 영향을 받았다. 존 러스킨(John Ruskin)은 배비지의 제조 정의에 반대했고, 경제학자 존 스튜어트 밀(John Stuart Mill)의 경제적 사고에도 배비지의 영향이 미쳤다.

참고자료

• 찰스 배비지 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B0%B0%EC%8A%A4_%EB%B0%B0%EB%B9%84%EC%A7%80
• 찰스 배비지 위키피디아 - https://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage

같이 보기

• 천공카드

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