공업발달사

공업발달사 생각의 기차 2 –“학제간 연구” 불의 논리대수에서 인공지능까지 기술교육 200872137 장병화

불의 논리대수 반도체 튜링의 ACE계획 애플(Apple) 인공지능 발명의 연결지도 개요

01불의 논리대수

불의 논리대수 - 학풍 (1) 서론 용어정리 • 대수학(algebra) • 수 대신 문자를 써서 문제해결을 쉽게 함 • 수학적 법칙을 일반적으로, 간명하게 나타냄

불의 논리대수 - 학풍 (1) 서론 논리학 추론의 형식을 다룸 불의 논리대수(algebra of logic) 추론의 형식들이 수학의 한 분과인 “대수학”에 귀속될 수 있다고 여겨지던 학풍 속에서 탄생 “마이크로프로세서” 속에 구현

불의 논리대수 - 학풍 (2) 논리 게이트 클로드 섀넌(Claude Elwood Shannon 1916~2001, 미국) • 현대 정보론의 개척자 • “전기스위치”들로 구성된 연산장치를 다룸 • 논리연산 • 연접(AND) • 이접(OR) • 부정(NOT)

불의 논리대수 - 학풍 (2) 논리 게이트 논리 게이트의 일반구조 도식

불의 논리대수 - 학풍 (3) 독학과 교류 속에서 탄생한 불의 논리대수 불(George Boole,1815~1864, 영국) 가난한 어린 시절 직업학교(정규교육) 독학 미적분의 문제를 대수적으로 다룰 수 있는 방법론 연구

나, 당신을 유혹하겠습니다 불의 논리대수 - 학풍 (3) 독학과 교류 속에서 탄생한 불의 논리대수 불이 만난 사람들… 덩컨 그레고리 영국, 수학자 드 모르강 (1806~1771) Augustus De Morgan 영국, 수학자

불의 논리대수 - 학풍 (3) 독학과 교류 속에서 탄생한 불의 논리대수 불 논리대수를 만족하는 모델 3가지 • 집합론적 모델 • 연접 : 교집합을 구성하는 것 • 이접 : 합집합을 구성하는 것 • 부정 : 여집합을 구성하는 것 • 직관적으로 공간화한 모델 • 벤 다이어그램 기법에 근거(존 벤)

불의 논리대수 - 학풍 (3) 독학과 교류 속에서 탄생한 불의 논리대수 불 논리대수를 만족하는 모델 3가지 불연속적인 값만으로 구성된 모델 논리연산을 0과 1, 참과 거짓, 높은 전압과 낮은 전압 등 논리 게이트와 직접적 연관!

불의 논리대수 - 학풍 (3) 독학과 교류 속에서 탄생한 불의 논리대수 불 논리대수의 한 모델

불의 논리대수 - 학풍 (3) 독학과 교류 속에서 탄생한 불의 논리대수 스위치 회로와 논리연산 전기적 스위치 회로는 논리연산을 포함한 여러 종류의 연산을 수행 컴퓨터의 마이크로프로세서(극소 연산처리장치) 섀넌의 아이디어를 실현

불의 논리대수 - 학풍 (4) 학풍 불 논리대수의 한계 상대비교를 요구하는 관계를 다룰 수 없음 현대 논리학의 탄생 고트로브 프레게, 버트런드 러셀이 불 논리대수의 약점을 개선

불의 논리대수 - 학풍 (4) 학풍 수학과 논리학의 관계에 대한 3가지 입장 논리학이 수학 이론의 공리화와 수학자 공동체의 의사소통을 위한 형식언어 개발에 기여 수학적 개념들이 사고의 구조를 나타내주는 논리학의 개념들에 근거해 정의 경험적으로 발견된 추론 형식이 수학의 한 분과, 특히 대수학으로 귀속 불에게 큰 영향

불의 논리대수 - 학풍 (4) 학풍 학풍의 발생 특정 주제나 문제에 의해 제한된 목적이 “공동체 의식” 속에 자리잡을 때 학풍이 생겨남 불 그레고리 찰스 배비지 드모르강

02반도체

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (1) 서론 전자산업의 발달 트랜지스터(transistor) 윌리엄 쇼클리, 존 바딘, 월터 브래튼 (미국,1948) 레오나 에사키(江崎玲於奈, 1925~ ,일본) 동경통신공업주식회사 연구원

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (2) 스위치 스위치 컴퓨터 하드웨어에는 다양한 연산을 처리할 수 있는 마이크로프로세서가 장착 마이크로프로세서 내부에는 특정 연산에 대응하는 회로가 들어있음 온갖 스위치 작동방식이 회로 속에 구현 컴퓨터의 연산처리능력은 스위치의 작동방식에 의존

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (2) 스위치 스위치 컴퓨터의 소형화 전자시대의 진보역사를 반영 “스위치 작동방식”의 개선은 그 진보와 밀접

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (2) 스위치 진공관과 트랜지스터 전자 시스템에서 전기적 신호를 제어하는 전자 스위치의 초기 형태 음극선과 같은 전자빔 진공관 회로에 근거한 전자장치 : 부피가 큼 트랜지스터 반도체 소자인 실리콘의 특성을 이용한 스위치

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (2) 스위치 진공관과 트랜지스터

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (2) 스위치 2극진공관 구조 : 반도체와 같이 정류 작용을 하는 음극과 양극(2극)으로 구성된 진공관. 히터 H, 캐소드 K, 플레이트 P 로 구성 히터(heater) : 가는 금속선으로 전류를 흘리면 열을 발생하며 캐소드 K(음극)을 가열하는 역할 캐소드 : 금속관에 산화바류(BaO)이나 산화스트론튬(SrO)을 바른 것으로 히터가 고온(약900[℃])으로 되면 전자(열전자)를 방출 양극(plate) : 금속판으로 캐소드 K(음극)를 둘러싼 구조로서 전자를 흡수하는 기능

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (2) 스위치 3극진공관 구조 : 2극 진공관의 양극 P와 음극 K 사이에 격자 모양의 제어 그리드(grid, 제 1그리드)전극 G 설치한 것 원리 : 그리드에 (-)전압을, 양극에 (+)전압을 가해두고 VGK 전압에 의해 양극 전류 IP를 제어.

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 반도체 소재인 동시에 전압에 민감한 스위치 일정 전압을 걸어주면 낮은 에너지 상태의 전자들이 활성화 반도체 전도체 실리콘에 불순물을 섞어주어 전류의 세기와 방향을 조절

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 정류기(diode) – PN접합

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 에사키 다이오드 불순물로 인을 게르마늄 반도체 소재에 과다하게 섞어준 경우, P-N접합부의 전위차보다 낮은 전압 상태에서도 반도체에 음저항이 나타남 이는 P형 부분의 전자들 일부가 N형부분으로 이동했음을 나타냄 Why?

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 에사키 다이오드(특성그래프)

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 에사키 다이오드(전류/전압특성) a,b,c는 앞의 특성그래프의 상태를 나타냄 접선 부분은 보통 다이오드를 나타냄

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 전자관통 가설 전자 또한 파동과 입자의 이중성을 갖는다 (양자역학) 파동적 성격을 가진 전자들의 일부는 그 장벽을 관통해 반도체의 N형 부분에 나타날 것이다

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (3) 전자시대 집적회로(IC : integrated Circuit) 하나의 기판에 많은 회로가 장착된 소형 시스템 초전도체 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (4) 실패가 가져다준 영광 에사키(江崎玲於奈, 1925~ ,일본) 전 동경통신공업주식회사 (소니의 전신) 연구원 가능성 연구 중심부서 에사키 다이오드 고안 노벨 물리학상 수상(1973)

반도체 –실패가 가져다준 영광 02, (4) 실패가 가져다준 영광 동경통신공업주식회사(소니의 전신) 이부카 마사루와 모리타 아키오의 라디오 수리점 마사루 : 반도체 기술을 통신산업에 적용 경제성 연구와 가능성 연구로 구분 둘 사이의 연결망 구축 통신장비에 장착 시킬 수 있는 트랜지스터 개발 2T7개발의 실패 “에사키 다이오드” 고안

03튜링의 ACE계획

튜링의 ACE계획 –개인과 집단 03, (1) 프로그램 가능한 컴퓨터의 아이디어 만능튜링기계 힐베르트의 난제들을 푸는 여정 속에서 탄생 계산 가능성을 “추상기계 논법”으로 펼침 하나의 튜링기계 무한개의 칸들로 구성된 테이프, 입력, 지시사항

튜링의 ACE계획 –개인과 집단 03, (1) 프로그램 가능한 컴퓨터의 아이디어 만능튜링기계 여러 프로그램을 수행할 수 있는 튜링기계 한쪽은 기억부분, 다른 쪽에는 입력이 기록 테이프 한 쪽에 저장된 프로그램에 따라 명령을 수행하여 다른 쪽의 입력상태를 바꿈 이 아이디어는 프로그램 가능한 컴퓨터의 실현 가능성을 꿈꾸게 했다

튜링의 ACE계획 –개인과 집단 03, (2) ACE계획 ACE계획 제2차 세계대전 수치 해석 및 측정을 담당한 각국의 연구소는 바빠졌음 영국의 NPL(National Physical Laboratory) 계산문제 해결을 위한 기계 개발에 관심 - 튜링 튜링의 것은 수행된 프로그램이 다른 프로그램 작동의 하부구조가 되는 현대적 절차의 개념을 가짐

튜링의 ACE계획 –개인과 집단 03, (3) ACE계획의 실현과정 ACE계획의 난항 초기단계부터 어려움 봉착 기억소자로 고른 것이 수은 탱크였고, NPL에는 디지털 회로에 필요한 펄스 작동 기술을 가진 인물이 없었음 NPL은 현실적인 수준에서 일하기를 원함 “Pilot ACE”를 만드는 데 성공

튜링의 ACE계획 –개인과 집단 03, (3) ACE계획의 실현과정 ACE계획의 의미 ACE는 수학적 추상기계 “Pilot ACE”의 성공에서 튜링의 역할은 작음 튜링은 오히려 가능성에 대한 꿈을 심어준 사람 튜링의 꿈은 초기에 무선적으로 갖춰진 신경망이 학습과 환경 적응 과정에서 가장 적합한 체계로 발달하는 인공두뇌를 만드는 것

튜링의 ACE계획 –개인과 집단 03, (3) ACE계획의 실현과정 ACE계획의 진화

04애플(Apple)

애플 –새로운 실현 가능성 04, (1) 아르파넷 아르파넷의 구축 유니박 (UNIVAC : UNIVersal Automatic Computer) 존 에커트, 존 모클리 (1951) 최초의 상용 가능한 컴퓨터 네트워크의 개념 랜드(RAND : Research and Development) 의 폴 바란이 제안

애플 –새로운 실현 가능성 04, (1) 아르파넷 아르파넷의 구축 전송제어 프로토콜(TCP)과 인터넷 프로토콜(IP) 빈턴 서프, 로버트 칸 1969년 네 개의 대학 사이에 아르파넷(ARPAnet)이 구축 1971년 20여 개 이상의 사이트가 서로 연결

애플 –새로운 실현 가능성 04, (2) 개인용 컴퓨터의 출현 아르파넷의 한계 정보와 지식의 소통 엘리트층과 권력기관에 국한 개인용 컴퓨터의 개발 1971년 당시 공짜로 장거리 전화를 할 수 있게 해주는 불법 장치 “블루박스(blue boxes)”개발 스티브 워즈니악, 스티븐 잡스

애플 –새로운 실현 가능성 04, (2) 개인용 컴퓨터의 출현 애플(Apple) 사 창립 • 워즈니악과 잡스 (1976) • 애플1을 개선한 애플2 (1977) • 컬러 모니터와 플로피디스크 장착 • 인터넷의 기반이 될 수 있는 자격을 갖춘 개인용 컴퓨터

애플 –새로운 실현 가능성 04, (2) 개인용 컴퓨터의 출현 애플1(Apple1) 모터 롤라 6502 프로세서를 내장 세계최초의 개인용 컴퓨터 키보드와 케이스가 없는 상태 사운드, 그래픽 지원도 못함 동네 전자제품가게에서 신기하다는 호평을 받음

애플 –새로운 실현 가능성 04, (2) 개인용 컴퓨터의 출현 애플2(Apple2) 컬러 그래픽의 사용이 가능 키보드, 파워 서플라이 장착 깔끔한 디자인의 케이스 본격적인 개인용 컴퓨터

애플 –새로운 실현 가능성 04, (3) 인터넷 인터넷의 발달 “월드 와이드 웹(www) 영국의 팀 버너스-리 하이퍼텍스트(hypertext)에 근거한 정보의 통일적 이용방법 각종 인터넷 검색엔진이 개발 워즈니악 : 워즈(WOZ : Wheels of Zeus)설립 GPS(Global Positioning System)개발 회사

공업발달사

공업발달사

Presentation Transcript