[세상을 바꾼 IT: 태동] 천공카드, 명령을 담은 종이

• 방직기 자동화를 꿈꾸다

방직기

의식주衣食住라는 표현이 있습니다. 그만큼 옷은 인류의 생활에 매우 중요한 자원입니다. 옷의 중요성에 따라 옷을 생산하는 방직은 인류의 가장 오래되고 중요한 산업이 되었습니다. 인류는 수천년 간 집에 방직기를 두고 본인이 입을 옷을 직접 섬유를 짜 만들어 입었습니다. 그러다 남는 옷감은 시장에 팔았고 자연스럽게 옷감은 화폐로 작용했습니다. 그리고 시간이 흘러 18세기 유럽은 대형 방직기를 여러 대 설치하고 방직기로 옷감을 대량생산하는 공장을 설립했습니다. 그리고 노동자들이 하루종일 방직기 앞에 앉아 옷감을 짰습니다.

바실 부송의 천공 테이프

하지만 옷감을 짜는 방식은 정해진 규칙에 따라 반복작업하는 활동이었습니다. 그래서 몇몇 발명가들은 옷감을 짜는 행위를 자동화하는 방법에 흥미를 느꼈습니다. 1725년 프랑스 왕국의 바실 부숑은 두꺼운 종이에 구멍을 뚫고 방직기에 바늘을 설치해 바늘이 두꺼운 종이의 구멍에 빠지면 실을 당겨 방직기가 규칙적인 운동을 해 옷감을 짜는 행위를 자동화하는 도구를 개발했습니다. 그는 두껍고 긴 종이에 구멍을 뚫은 뒤 돌리는 천공 테이프를 개발했습니다. 허나 방직기 노동자들은 그의 발명품에 항의했고 천공 테이프는 공장에 쓰이지 않았습니다.

자카르 직조기

1725년 바실 부송에 이어 1728년 장 밥티스테 팔콘, 1740년 자크 드 보캉송이 방직기용 천공 테이프를 발명했습니다. 이처럼 방직기 자동화는 거스를 수 없는 흐름이 되었습니다. 그리고 1801년 프랑스 공화국의 조셉 마리 자카르가 이전보다 훨씬 개선된 천공카드를 개발하며 방직기의 자동화 시대가 열렸습니다. 그는 천공카드에 구멍을 뚫어 방직기를 사람이 원하는데로 작동하도록 명령을 할 수 있는 체계를 만들었습니다. 그리고 자카르 직조기Métier Jacquard는 천공카드의 명령을 받아 그대로 작동했습니다. 자카르 직조기Métier Jacquard는 세계 최초로 프로그래밍이 가능한 기계가 되었고 조셉 마리 자카르가 개발한 천공카드는 프로그래밍 도구로서의 가치를 보였습니다.

 

 

 

• 찰스 베버지와 에이다 러브레이스

에이다 러브레이스

한편 차분기관Difference engine을 개발하던 찰스 베버지는 42세의 나이에 여러 저명한 과학자들을 모아두고 차분기관Difference engine을 전시했습니다. 그리고 그곳에 제6대 바이런 남작 조지 고든 바이런의 딸인 에이다 러브레이스도 아버지를 따라 전시회에 갔습니다. 수학에 천부적인 재능과 열정을 가졌던 17세의 소녀는 차분기관Difference engine의 진가에 감탄했고 그 길로 찰스 베버지의 조수가 되어 그의 연구실에 들어갔습니다.

 

 

 

• 변수를 출력하는 해석기관Analytical engine과 천공카드

해석기관

차분기관Difference engine은 계산한 수치값을 종이에 찍어 출력하는 기계였습니다. 하지만 차분기관Difference engine을 연구하던 찰스 베버지와 에이다 러브레이스는 기계가 숫자를 출력하는 것을 넘어 변수를 출력하는 것도 가능하다고 생각했습니다. 그래서 둘은 변수를 계산해 출력하는 해석기관Analytical engine을 설계했습니다. 해석기관Analytical engine은 완전 자동화를 위해 증기기관을 동력원으로 사용했습니다. 또한 자카르 직조기Métier Jacquard처럼 천공카드로 명령을 입력하고 종과 잉크를 바른 프린터로 변수를 출력하는 기계로 설계했습니다.

 

 

 

• 세계 최초의 프로그래머가 설계한 프로그램 개념

베르누이 수를 계산하기 위해 러브레이스가 설계한 알고리즘

해석기관Analytical engine은 완벽히 구현되지 못했지만 많은 사람들에게 가능성과 희망을 주었습니다. 이탈리아 수학자인 루이지 메나브레아는 해석기관Analytical engine의 가능성을 알아본 사람 중 한명으로 1842년 그는 해석기관에 대한 개념이라는 제목을 가진 프랑스어 논문을 발표했습니다. 에이다 러브레이스는 그 프랑스어 논문을 영어로 번역하며 틀린 설명에 대해 주해를 달았습니다. 그 과정에서 해석기관Analytical engine에 대한 정확한 작동 설명서 뿐만 아니라 기관을 사용해 어떤 계산을 할지 그 과정을 담은 알고리즘Algorithm을 처음 제시했습니다. 에이다 러브레이스는 베르누이 수를 계산하는 과정을 Note G에 담아 작성했는데 그것은 최초의 알고리즘Algorithm이었고 그녀는 컴퓨터 알고리즘Algorithm 개념을 처음 제시한 세계 최초의 프로그래머였습니다. 그리고 프로그램은 앞으로 컴퓨터에 명령을 입력하는 수단으로 지정되었으며 찰스 베버지와 에이다 러브레이스는 몇세기 앞서 컴퓨터에 대한 선구적인 기틀을 다진 인물로 기록되었습니다.