수학자이자 필즈상 수상자, 그리고 암호학 권위자인 에핌 젤마노프가 양자컴퓨팅을 둘러싼 과도한 열풍에 대해 경고했다. 그는 “이 분야에 형성된 문화가 마음에 들지 않는다. 기업들이 매달 ‘혁신적인 신기술’을 발표하며 과장된 기대를 부추기는 모습이 문제”라고 말했다.
수학자이자 필즈상 수상자, 그리고 암호학 권위자인 에핌 젤마노프가 양자컴퓨팅을 둘러싼 과도한 열풍에 대해 경고했다. 그는 “이 분야에 형성된 문화가 마음에 들지 않는다. 기업들이 매달 ‘혁신적인 신기술’을 발표하며 과장된 기대를 부추기는 모습이 문제”라고 말했다.
수학 분야의 노벨상으로 불리는 필즈상(Fields Medal)을 수상한 에핌 젤마노프(Efim Zelmanov) 박사는 암호학의 발전에 지대한 공헌을 한 인물이다. 암호학은 사이버보안의 근간이자 데이터 분석과 인공지능(AI) 등 다양한 첨단 기술 영역의 기초 과학으로 꼽힌다.
젤마노프는 비결합 대수(non-associative algebra)와 초대수(superalgebra) 분야의 세계적 전문가로, 이들의 암호학적 응용 연구에 선구적인 역할을 해왔다. 그는 미국 국립과학원(National Academy of Sciences) 회원이자 스페인 왕립정확·물리·자연과학아카데미(Royal Academy of Exact, Physical and Natural Sciences) 외국인 회원이다. 또한 위스콘신대 매디슨 캠퍼스, 시카고대, 예일대, 캘리포니아대, 상하이대 등에서 교수로 재직했으며, 현재는 중국 선전국제기술센터(SUSTech)의 소장으로 활동하고 있다. 그는 한국과도 깊은 인연을 맺고 있는데, 서울대에서 교수로 재직한 바 있으며, 정부출연연구기관인 한국고등과학원(KIAS)의 석좌교수로 임명돼 종종 한국을 방문하고 있다.
젤마노프는 지난 10월 초 스페인 알폰소 10세 국왕대학(Universidad Alfonso X el Sabio)이 주최한 국제 사이버보안 콘퍼런스 참석차 마드리드를 방문했다. 그는 이 대학의 명예박사이기도 하다. 파운드리 산하 언론사 컴퓨터월드 스페인(Computerworld Spain)은 이 자리에서 젤마노프와 만나, 오늘날 디지털 사회에서 수학이 맡은 역할, 양자컴퓨팅이 사이버보안 체계에 미칠 영향, 그리고 인공지능이 사회에 가져올 변화에 대한 그의 견해를 들어보았다.
Q: 수학자의 입장에서, 기술과 디지털 혁명 속에서 수학의 변화를 어떻게 보고 있나?
A: 인류 역사상 지금처럼 수학이 우리의 삶에 깊은 영향을 미친 적은 없었다. 오늘날 우리가 맞이한 이 ‘새롭고 찬란한 수학의 시대’는 정보혁명의 산물이다. 그 이전의 산업혁명, 그리고 더 앞선 농업혁명처럼, 이번 혁명 역시 노동시장에 큰 영향을 미쳤다. 그리고 이 혁명을 이끈 주체는 바로 수학이다.
몇 년 전 내가 살고 있는 캘리포니아에서 흥미로운 일이 있었다. 학교에서 수학을 폐지하자는 진지한 움직임이 일어난 것이다. 수학은 어렵고, 많은 학생이 낮은 성적을 받아 좋은 대학에 진학하지 못한다는 이유에서였다. 하지만 이 논의는 결국 무산됐다. 주요 기술 기업의 CEO들이 공개서한을 통해 “인공지능은 수학에서 태어났다”는 사실을 상기시켰기 때문이다.
AI는 행렬과 벡터의 언어로 말한다. 즉, 수학의 언어다. 요약하자면, 수학이 없으면 인공지능도 존재할 수 없다.
Q: 많은 기술기업의 직원들이 수학을 전공했거나 수학적 배경을 갖고 있다고 들었다.
A: 그렇다. 기술 기업의 많은 직원이 전직 수학자이거나 수학적 배경을 지닌 전문가다. 컴퓨터 과학을 전공한 사람들도 마찬가지다. 사실 기억해야 할 점은, 컴퓨터 과학자들은 원래 수학과의 일부였다는 것이다. 이후에야 분리된 학문이 됐다. 그렇기 때문에 두 분야 사이에 명확한 경계를 긋기란 매우 어렵다.
수학은 언제나 기술 발전의 근간이었다. 항공역학, 비행기 설계, 그리고 군비 경쟁에 이르기까지 수학은 핵심적인 역할을 해왔다. 하지만 이번 세기가 끝날 때까지 수학이 특히 중요한 역할을 할 두 가지 분야가 있다. 바로 AI, 특히 딥러닝, 그리고 사이버보안이다. 흥미롭게도, 딥러닝 알고리즘은 수학의 산물이지만, 정작 수학계조차 그 원리를 완전히 이해하지 못하고 있다.
세상은 이미 디지털화되었고, 그만큼 위험도 커졌다. 금전적 이득을 노린 해커들이 늘어나고 있으며, 많은 사이버공격은 국가 차원에서 이루어진다. 이제는 정보 보호를 위한 새로운 보안 기술을 개발하는 사람들과 그것을 뚫으려는 사람들이 끊임없이 경쟁하는 시대다. 이런 끝없는 싸움은 앞으로도 수학자와 보안 전문가들을 오랫동안 바쁘게 만들 것이다.
사이버보안의 역사는 믿기 어려울 정도로 흥미롭다. 그 시작은 약 200년 전, 20세의 나이에 요절한 프랑스의 괴짜 청년 수학자에게서 비롯됐다. 정규 수학 교육조차 받지 않았던 그는 현대 대수학의 기초를 세우며 이 분야를 완전히 뒤바꿔 놓았다. 바로 에바리스트 갈루아(Evariste Galois)다. 그의 이론은 입자물리학과 통신의 근간이 되었으며, 암호학 발전의 결정적 토대가 되었다.
그의 연구는 거의 200년 동안 순수수학의 영역에서만 의미를 가졌고, 현실 세계에서는 쓸모없는 ‘아름다운 장난감’으로 여겨졌다. 그러나 1970년대 위성통신이 본격화되며 상황이 달라졌다. 통신이 늘어나자 이를 보호할 필요성이 커졌고, 기존의 방식이 더 이상 작동하지 않게 되자 수학자들이 갈루아의 이론을 토대로 완전히 새로운 해법을 고안했다.
오늘날 전 세계에서 대수학과 정수론 전문가를 가장 많이 고용하는 기관은 미국 국가안보국(NSA)이다. 중국은 관련 통계를 공개하지 않지만, 아마 비슷하거나 더 많을 것으로 본다.
Q: 암호학 전문가로서, 새롭게 등장한 양자 기술이 현재의 사이버보안 체계에 어떤 영향을 미칠 것으로 보고 있나?
A: 양자컴퓨터의 개념은 매우 훌륭하며 오래전부터 존재해왔다. 그러나 오늘날 기준으로 말하자면, 우리는 아직 양자컴퓨터를 가지고 있지 않다. 존재하지 않는다. 아직 만들어지지 않았다. 이것이 전부다.
문제는, 이 사실이 양자컴퓨팅을 연구하는 기술 기업들에 의해 명확하게 전달되지 않는다는 점이다. 예를 들어 IBM은 최근 스페인에 곧 양자 슈퍼컴퓨터를 도입할 것이라고 발표했다. 하지만 정작 그 회사는 첫 번째 ‘확장 가능하고 오류를 수정할 수 있는’ 진정한 양자컴퓨터는 2029년 전에는 준비되지 않을 것이라고 인정했다.
물론 일부 기업이 ‘양자적 우위(quantum advantage)’를 입증하기 위해 실험용 장비를 만들고 있다는 것은 사실이다. 하지만 양자컴퓨터의 등장으로 인한 위협을 이야기할 때는 명확히 할 필요가 있다. 그런 컴퓨터는 아직 존재하지 않는다. 그리고 나는 이 분야에 퍼져 있는 ‘문화’를 좋아하지 않는다. 기업들이 매달 ‘혁신적인 신제품’을 발표하며 과도한 관심을 끄는 방식 말이다.
Q: 그렇다면 양자컴퓨팅에는 거품이 있다고 봐야 할까?
A: 그렇다. 분명히 거품이 있다. 너무 과대포장되어 있다. 몇 달 전 홍콩에서 열린 회의에서도 같은 말을 했다. 누군가 나에게 “이번 달 발표된 새로운 양자컴퓨터 소식은 봤느냐”고 물었다. 나는 “봤다. 지난달 것도, 그 전 것도, 그 전달 것도 다 봤다”라고 답했다.
이런 ‘거품론’은 독일 막스플랑크연구소(Max Planck Institute)의 후안 이그나시오 시락(Juan Ignacio Cirac) 같은 전문가도 공감하고 있다. 그 역시 컴퓨터월드와의 인터뷰에서 같은 견해를 밝혔다.
실제로 완전한 양자컴퓨터는 틀린 답을 낼 가능성도 있다. 그래서 지금은 양자컴퓨터를 고전 컴퓨터와 결합해, 기존 컴퓨터가 양자컴퓨터를 제어하도록 하는 연구가 진행 중이다. 하지만 그 결과물이 어떤 형태일지, 또 실제로 제대로 작동할지는 아무도 모른다.
이 상황은 마치 ‘저온 핵융합(cold fusion)’과 비슷하다. 이론적으로는 매우 뛰어난 개념이지만, 실현하기는 극도로 어렵다. 저온 핵융합은 현재 수백만 도의 고온에서 일어나는 핵반응을 훨씬 낮은 온도에서 구현할 수 있다고 주장하지만, 아직 현실화된 적은 없다.
물론 ‘절대 불가능하다’고는 말할 수 없다. 저온 핵융합이든 양자컴퓨터든 언젠가 만들어질 수도 있다. 어쩌면 5년 뒤일 수도, 40년 뒤일 수도 있다. 그러나 언제, 어떤 형태로 등장할지, 혹은 정말 등장할지 그 누구도 알지 못한다.
Q: 양자컴퓨팅이 현실화되면 현재의 암호키가 모두 무력화될 것이라고 우려하는 사이버보안 업계의 시각에 대해서는 어떻게 생각하나?
A: 지나치게 걱정할 필요는 없다고 생각한다. 지금도 충분히 강력한 공격자는, 예를 들어 슈퍼컴퓨터를 보유한 국가 같은 세력은 기존의 고전적 보안체계도 뚫을 수 있다. 양자컴퓨터가 나타난다고 해서 갑자기 모든 보안이 무너지는 것은 아니다.
Q: 다른 과학자들이나 기술기업의 시각과 비교하면, 양자컴퓨팅에 대한 견해가 상당히 다른 것 같다.
A: 많은 돈이 양자컴퓨터 개발에 투입되고 있다. 누군가가 ‘곧 혁신이 온다’는 생각을 여러 사람에게 심어줬기 때문이다. 하지만 이 상황은 오래된 우즈베키스탄 전설을 떠올리게 한다. 어느 영웅이 왕에게 “25년 안에 당나귀에게 말을 가르치겠다”고 약속하며 돈을 받았다는 이야기다. 물론 25년 뒤에는 왕이든, 당나귀든 이미 세상에 없을 가능성이 높다.
Q: 주제를 AI로 돌아가 보자. 생성형 AI의 확산으로 가속화된 ‘AI 대중화’에 대해 어떻게 생각하나?
A: 진짜 혁명이 일어나고 있다. 이 알고리즘들은 실제로 작동하며, 우리의 삶은 이제 다시 예전으로 돌아갈 수 없다. 예를 들어, 사라질 직업이 많아질 것이다. 과거 전화교환원 같은 직업이 사라졌듯, 이번에는 훨씬 더 많은 직업이 사라질 것이다.
Q: 앞으로 어떤 직업들이 사라질 것이라고 보는가?
A: 모든 혁명은 일자리의 소멸을 동반했다. 산업혁명 당시 영국에서 수많은 노동자가 일자리를 잃었던 것을 떠올려보라. 이번에도 마찬가지다. 그렇기 때문에 정부는 국민 재교육에 힘써야 한다. 현재의 정보혁명은 고학력자와 비학력자 간의 격차를 더 벌리고 있다.
흥미로운 점은, 내가 지지하지 않은 정부이긴 하나 현재의 미국 행정부가 교육 수준이 낮은 사람들로 구성되어 있고, 또 같은 계층의 지지를 받아 집권했다는 사실이다. 그러나 그들의 불만은 일면 정당하다. 지금 일어나고 있는 혁명적 변화에 불편함을 느끼기 때문이다.
2차 세계대전이 끝난 직후 세계는 폐허가 되었지만, 미국은 번영했다. 당시 공장에서 일하던 비학력 노동자들도 집을 사고, 차를 구입하고, 자녀를 대학에 보낼 수 있었다. 하지만 지금은 경쟁이 훨씬 치열하다. 더 이상 그런 번영이 보장되지 않는다. 이런 불만이 쌓이면서 대중은 포퓰리즘 정치인의 메시지에 더 쉽게 흔들린다.
어쨌든 사실인 것은, 앞으로 사라질 직업들 중 일부는 고학력 직종이라는 점이다. 인공지능이 이미 반복적이거나 규칙적인 작업을 사람보다 훨씬 잘 수행하기 때문이다. 예를 들어, AI는 다수의 소프트웨어 엔지니어보다 더 빠르고 정확하게 코드를 작성한다. 이 직업은 머지않아 사라질 것이다. 그러나 창의성이 필요한 직업은 남을 것이다.
Q: 이런 변화가 사회와 노동시장 전체에 미칠 영향은 상당할 것 같다.
A: 그렇다. 앞서 말했듯, 수학은 세상을 움직인다. 그것이 좋은 방향이든 나쁜 방향이든 말이다.
Q: 현재의 지정학적 상황을 어떻게 보고 있나? 오래전에 러시아를 떠났고, 지금의 미국 상황에도 불편함을 느낀다고 했다.
A: 맞다. 나는 1991년에 러시아를 떠났다. 정말 오래전 일이다. 뭐라고 말해야 할까…지금 벌어지고 있는 일들은 끝없는 부끄러움의 연속이라고밖에 표현할 수 없다.
Q: 다음 행선지가 중국이라고 들었다. 중국의 수학 교육과 인공지능 발전에 대한 평가는 어떠한가?
A: 수학은 철저히 국제적인 학문이다. 미국식, 러시아식, 스페인식, 중국식 수학이라는 것은 없다. 오직 수학만 있을 뿐이며, 전 세계 수학자들이 같은 문제를 고민한다. 실제로 중국의 뛰어난 수학자 대부분은 미국의 최고 대학에서 공부했다.
AI의 발전은 미국과 중국 모두에서 두드러지지만, 그렇다고 유럽을 과소평가해서는 안 된다. 유럽은 다만 조금 더 조용할 뿐이다.
중국이 빠르게 성장하는 이유 중 하나는 교육을 중시하는 문화적 전통 덕분이다. 예를 들어 선전(Shenzhen)에는 약 2,000만 명이 살지만, 주민들은 어떤 학교가 가장 좋은지 모두 알고 있고, 교육 문제에 깊은 관심을 갖는다. 이런 관심은 문화적인 것이다.
한편, 2차 세계대전 이후 미국의 대학들은 세계 최고 수준을 유지하고 있다. 해외 인재를 끌어들이는 힘이 막강하기 때문이다. 현재 행정부가 이를 되돌리려 하지만, 이미 오랜 관성과 제도적 힘이 작용하고 있어 쉽지 않을 것이다. ‘하버드와 트럼프의 싸움’이 있다면, 하버드는 살아남을 것이다.
Q: 많은 전문가들이 IT 인력 부족을 우려한다. 시장의 수요를 맞추기 위해 더 많은 수학자가 필요하다고 보는가?
A: 재능은 언제나 많을수록 좋지만, 솔직히 말해 이미 충분히 많다고 생각한다. 2008년 미국을 강타한 금융위기 이후, 캘리포니아대 샌디에이고 캠퍼스(University of California, San Diego)의 수학과 등록생 수가 5배로 늘었다. 우리는 평소보다 다섯 배 더 많은 학생을 가르쳐야 했다. 학생들이 수학이 취업에 도움이 되는 실용적인 학문이라는 사실을 깨닫기 시작했기 때문이다.
한편, “미국의 학교 교육 수준이 낮다”는 말은 맞으면서도 틀린 말이다. 미국은 워낙 크고, 지역마다 교육의 질이 매우 다양하기 때문이다. 대부분의 학교는 수준이 낮지만, 뉴욕의 브롱크스과학고(Bronx High School of Science)나 스토이브슨고(Stuyvesant High School) 같은 엘리트 학교는 예외다. 이 두 학교 출신의 노벨상 수상자 수는 몇몇 국가 전체보다도 많다.
Q: AI와 디지털 세계의 미래를 어떻게 전망하고 있나?
A: 산업혁명 초기에도 미래를 예측하기는 어려웠다. 지금 우리가 정보혁명의 초입에 서 있는 상황도 마찬가지다. 챗GPT(ChatGPT)를 비롯한 생성형 AI는 아직 등장한 지 얼마 되지 않았다.
기술적인 측면만으로는 충분하지 않다. 윤리와 같은 비기술적 요소도 함께 고려해야 한다. 기술은 이미 준비돼 있을지 몰라도, 그것만으로는 사회적 수용이 따라오지 않는다. 자율주행차 사례를 보라. 기술은 완성됐지만, 사회는 아직 그것을 받아들일 준비가 되어 있지 않다.
Q: 유럽이 AI와 디지털 기술에 대해 강력한 규제를 적용하고 있는 것에 대해서는 어떻게 생각하는가?
A: 이런 기술의 사용을 규제하기는 매우 어렵다. 비윤리적인 개발을 막으려는 의도라면, 그 또한 실현되기 힘들다고 본다. 왜냐하면 누군가는 결국 그런 기술을 만들어낼 것이기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 지금 진행 중인 기술 발전 중에는 정말 두려울 정도로 위험한 것도 있다. 예를 들어, 유전학 분야의 일부 연구가 그렇다.
Q: 마지막으로, 젊은 세대에게 수학을 배우는 일의 의미나 필요성을 설명한다면?
A: 수학은 어렵다. 지난 2,000년 동안 언제나 어려웠다. 그리고 나는 “놀이하듯 쉽게 배울 수 있다”식의 조언을 믿지 말라고 말하고 싶다. 수학은 공학과 기술을 배우기 위한 필수 전제 조건이다. 그렇기 때문에 학교에서 수학이 중요한 과목인 것이다. 수학은 결국 ‘문제를 푸는 학문’이기 때문이다.
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