20세기 SF 소설이나 잡지를 읽어본 적이 있다면, 당시 예측됐던 것들이 오늘날 실제로 대부분 실현되었다는 사실을 알고 계실 겁니다. 초당 몇 번의 연산만 처리하던 방 하나 크기의 컴퓨터에서 출발해, 이제는 스마트폰 하나로 집안 가전제품까지 제어하는 시대가 되었습니다. 머신러닝, 자연어 처리, 딥러닝 같은 첨단 기술을 활용해 인간의 뇌를 모방하는 시스템 개발도 한걸음씩 앞으로 나아가고 있죠.
그러나 이런 강력한 알고리즘을 실행하려면 그에 상응하는 컴퓨팅 파워가 필수적입니다. 과연 우리는 앞으로도 이 정도의 연산 능력을 지속적으로 공급할 수 있을까요? 왜 의심하게 된 걸까요? 지금부터 자세히 살펴보겠습니다.
논쟁은 어떻게 시작되었나?
1960년대, 칩에 몇 개의 트랜지스터밖에 장착할 수 없던 시절 조지 무어(George Moore) 박사는 컴퓨터 산업의 운명을 바꾸는 예측을 내놓았습니다. 바로 '무어의 법칙'인데요. 단일 칩에 탑재할 수 있는 트랜지스터 수가 약 18개월마다 두 배씩 증가한다는 내용입니다. 이 법칙은 오랫동안 의심 없이 받아들여져 왔지만, 영원히 유효하지 않을 수 있습니다.
그 이유는 물리적 한계 때문입니다. 회로는 일정 수준까지만 축소할 수 있으며, 만약 무어의 법칙이 2050년까지 유지된다면 엔지니어들은 수소 원자 하나보다 작은 트랜지스터를 설계·제작·장착해야 합니다. 수소는 모든 원소 중 원자 크기가 가장 작기 때문에 사실상 불가능에 가깝습니다. 여기에 막대한 연구개발 투자도 요구되며, 극히 드문 경우지만 설령 성공한다 해도 칩 하나의 가격이 수십억 달러에 달할 것입니다.
실제로 2020년경에는 부품 간 간격이 5나노미터 수준에 도달했습니다. 시스템을 계속 축소하는 방식 외에 대안을 찾아야 할 시점이 머지않았다는 뜻입니다. 이것이 논쟁의 시작이었으며, 곧이어 물리 법칙이 연산 속도의 한계가 될 수 있다는 우려로 번졌습니다.
또한 연산 속도는 전기 형태로 이동하는 전자의 움직임에 직접적인 영향을 받는데, 전자의 속도 역시 높일 수 있는 한계가 존재합니다. 무작정 기하급수적으로 끌어올릴 수 있는 것이 아닌 셈입니다.
무어의 법칙은 완전히 사라질까?
컴퓨팅에 지대한 영향을 미치는 무어의 법칙은 보편적인 자연 법칙이 아니라 관찰된 경향에 불과합니다. 따라서 이 법칙이 유효하든 아니든 해당 분야의 연구개발이 끝난다는 의미는 아닙니다. 왜 이 논의가 중요한 걸까요? 단일 칩의 트랜지스터 수를 주기적으로 두 배로 늘리던 시대는 저물었지만, 그렇다고 발전이 멈추는 것은 결코 아닙니다.
게다가 상황은 많이 변했습니다. 이제 핵심은 칩이 아니라 알고리즘, 소프트웨어, 애플리케이션입니다. 효율적인 알고리즘만 갖추면 평범한 성능의 칩에서도 어렵지 않게 작업할 수 있습니다. 인텔을 제외하면 대부분의 기업이 평균적인 성능의 칩으로도 충분히 좋은 성과를 내고 있다는 점이 이를 잘 보여줍니다. 칩에만 집중하지 않고도 컴퓨팅 파워를 높일 수 있는 다른 길이 있다는 뜻입니다.
그렇다면 대안은 무엇일까?
칩을 업그레이드하지 않고도 시스템 성능을 향상시키는 가장 좋은 방법은 클라우드 서비스를 활용하는 것입니다. 클라우드 컴퓨팅은 무궁무진한 가능성을 열어줄 뿐만 아니라 시스템 유지관리의 부담도 덜어주었습니다. 사용자가 신경 쓸 것은 실제 작업하는 장비와 안정적인 인터넷 연결 정도이며, 나머지는 모두 클라우드가 처리해 줍니다.
물론 실리콘이 당장 완전히 사라지지는 않겠지만, 신뢰할 수 있는 새로운 대체 기술을 조속히 찾아야 하는 것은 분명한 사실입니다.
우리는 너무 걱정하고 있는 걸까?
답을 알고 싶다면 몇 가지 질문을 스스로에게 던져보세요. i7 프로세서를 사용 중인데도 시스템이 정말 느린가요? 얼마나 많은 연구 작업을 하고 계신가요? 현재의 알고리즘이 여러분의 시스템에서 전혀 작동하지 않나요? 고도의 연구 작업에 종사하지 않는 한, 대부분의 사용자는 현 시스템으로도 아무 문제가 없으며 무거운 작업은 클라우드 컴퓨팅 서비스가 대신 처리해 줍니다. 당장 우리는 충분히 괜찮은 상황입니다.
더욱이 우리가 아직 모르는 것은 무수히 많습니다. 1900년대 초반 사람들이 오늘날 존재하는 기술들을 예측하지 못했던 것처럼, 우리 역시 지금 그와 같은 국면에 서 있을지도 모릅니다. 인지 컴퓨팅(cognitive computing) 같은 개념이 유망해 보이지만, 미래의 컴퓨터가 오늘날 우리가 사용하는 모습과 같을지는 아무도 알 수 없습니다.
물리 법칙만으로는 더 이상 연산 속도의 한계를 평가하기 어려워졌습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 컴퓨팅의 미래는 놀라울 것이라고 확신합니다. 어떻게 생각하시나요? 여러분의 생각을 아래 댓글로 남겨주세요!