d라이브러리

● 100만 자리에서 100조 자리까지

12살 이와오 엠마 하루카 개발자는 순전히 호기심으로 원주율 계산에 발을 들였습니다.

“당시에 원주율을 계산하는 ‘슈퍼 파이’라는 프로그램이 있었어요. 어떤 건지 궁금해서 집에 있는 컴퓨터에 내려받았는데, 간단하게 100만 자리를 계산할 수 있었지요. 이 프로그램이 컴퓨터 성능 테스트에 사용된다는 것을 알고 굉장히 놀랐어요. 한편으론 ‘더 많은 자릿수를 계산할 수는 없을까’라고 생각했지요.”

이와오 개발자는 어렸을 때부터 프로그래밍을 익히며 자연스럽게 컴퓨터를 좋아했어요. 하지만 중고생 때 수학 성적이 좋지 않아 문과 계열 대학에 진학했어요. 일본 츠쿠바대학교에서 교육학과 심리학을 공부했지요. 그러던 중 담임교수님께서 컴퓨터를 좋아하면 전공을 바꿔보는 게 어떻겠냐고 제안했고, 대학교 2학년 때부터 컴퓨터공학 공부를 시작했어요.

“대학원에 진학했는데, 제가 있던 곳은 고성능 컴퓨팅 시스템 연구실이었어요. 슈퍼컴퓨터나 여러 대의 컴퓨터를 연결해 하나의 시스템처럼 계산하는 고성능 컴퓨터에 흥미가 있어서 이 연구실을 선택했지요. 그런데 이 연구실에 타카하시 다이스케 교수님이 계셨어요. 교수님은 2009년 원주율을 약 2조 5천억 자리까지 구한 세계 기록 보유자였어요. 교수님과는 주로 연구 이야기를 하고 원주율에 관해 이야기한 적은 별로 없었습니다. 하지만 고성능 컴퓨터와 같이 속도가 빠른 컴퓨터를 연구하면 머지않아 원주율 계산 기회가 있을 거라고 생각하기도 했어요.”

2010년 석사 학위를 취득한 후 여러 IT 기업에서 소프트웨어 엔지니어로 일하던 이와오 개발자는 구글에 재직 중인 대학 친구들이 굉장히 즐겁게 일한다는 느낌을 받았어요. 결정적으로 일본 요코하마에서 열린 ‘구글 개발자의 날’ 행사에서 구글 개발자의 이야기를 듣고 감명받아 꼭 구글에서 일해보고 싶다고 생각하지요. 결국 2015년에 4번의 고배 끝에 구글에 입성했습니다. 처음에는 구글 도쿄 지사에서 일하다가 2019년 미국 시애틀 지사로 오면서 마음에 품고 있던 원주율 계산을 본격적으로 시작합니다.

Q. 원주율을 계산하게 된 이유가 있나요?

제가 하고 싶어서요(웃음). 개발자가 아닌 사람에게 구글 클라우드가 가진 기술의 쓰임이나 유용성을 잘 알리고자 하는 목표가 있었어요. 이 시스템이 원주율 계산을 얼마 동안 몇 자리까지 했다고 설명하면 컴퓨터의 속도나 처리할 수 있는 데이터 크기 등을 알기 쉽게 전달할 수 있잖아요.

그래서 2019년 3월 14일, π-데이에 맞춰 원주율을 계산하려는 계획을 세웠지요. 구글 클라우드의 컴퓨터 사양이면 세계 기록을 넘어설 수 있을 것 같아 상사에게 제안해서 진행했어요.

Q. 2019년 세계 기록을 세웠다가 바로 다음 해 다른 팀에게 빼앗겼던 세계 1위 자리를 2022년에 되찾았어요.

세계 기록을 세우는 건 큰 운이라고 생각해요. 다른 연구자가 이미 저보다 많은 자리를 계산 중일 수도 있잖아요. 그래서 계산하는 내내 굉장히 조마조마하고 걱정됐어요. 다른 사람이 기록을 깼을 땐 바로 또다시 도전하고 싶다는 마음이 들었어요.

두 번째 도전에서 원주율의 소수점 아래 100조 자리까지 계산을 마쳤을 때 우선 안심이 됐어요. 기획부터 반년 이상 일을 진행한 상황이었기 때문에 긴 시간 동안 해왔던 일을 제대로 마쳤다는 생각이 들었거든요. 그 뒤 다른 알고리듬으로 계산한 결과를 검산하는 과정을 거치는데 그때가 가장 무섭고 긴장됐어요. 계산 과정에 실수가 있으면 결과가 바뀌니까요. 마침내 신기록을 달성한 걸 확인하고 뿌듯했답니다.

Q. 컴퓨터 계산에 수학이 중요한 역할을 하나요?

아무리 빠른 컴퓨터가 있어도 원주율을 계산하는 수학 공식이 없으면 100조 자리까지 계산할 수 없을 거예요. 또 원주율을 더 잘 구할 수 있는 새로운 공식을 찾으면 원주율을 계산하는 효율이 높아져요. 계산 방식에 따라 계산량, 즉 컴퓨터가 해야 하는 일이 몇 배씩 달라지기 때문이에요.

또 곱셈을 얼마나 효율적으로 하는가가 중요해요. 예를 들어 10자리와 10자리를 곱하면 모든 자리를 각각 서로 곱해야 하니까 100번을 곱해야 해요. 따라서 1조 자리는 그보다 많은 횟수를 곱해야 하지요. 이러한 곱셈을 빨리 계산할 수 있도록 하는 곱셈 알고리듬이 필요해요.

Q. 원주율을 계산하는 것은 왜 중요한가요?

아주 좋은 질문이네요. 원주율의 소수점 아래 수백 조 자리까지 필요한 경우는 별로 없어요. 정밀한 계산에서도 약 40~50자리 정도가 충분하다고 알려졌지요. 원주율 계산은 어디까지나 과정과 도전 자체가 중요하다고 생각합니다.

컴퓨터에 정말 조그만한 오류라도 생기면 끝까지 계산할 수 없어요. 그래서 끝까지 계산했다는 것은 그 컴퓨터의 안정성과 신뢰성을 나타내는 중요한 지표가 되지요.

또 원주율 계산은 컴퓨터에만 국한되지 않아요. 처음에는 손으로, 그다음에는 수동 계산기로, 또 컴퓨터로 인류는 수천 년 동안 계속해서 원주율을 계산해 왔어요. 원주율 계산이 발전해 온 과정을 통해 인류 문명의 진화를 비춰 볼 수 있다는 점에서 의미가 있다고 생각해요.

Q. 원주율은 당신의 삶에 어떤 영향을 주었나요?

원주율에 관해 여러 사람과 이야기할 수 있어서 좋아요. 공통의 도전 커뮤니티가 생겼지요. 다른 하나는 원주율 계산 신기록을 발표했을 때, 많은 사람의 주목을 받은 거예요. 저를 보고 ‘해외에서 일본인 여성 개발자가 성공할 수 있구나’ 하고 용기를 얻었다고 이야기하는 사람도 있었어요. 이렇게 사람들에게 좋은 영향을 줄 수 있어서 정말 감사하게 생각합니다.

Q. <;수학동아>; 독자들한테 한마디 해주세요.

제가 원주율 계산 세계 신기록이란 꿈을 처음 실현했을 때 35살이었어요. 그때까지 세계 기록을 달성할 수 있다는 것은 전혀 상상할 수 없었어요. 그렇지만 우연한 기회와 제가 가지고 있던 컴퓨터 지식을 결합해 이런 성과를 얻을 수 있었지요. 이처럼 어디서 무엇이 도움이 될지 모르기 때문에, 여러분도 흥미가 생기는 모든 것에 도전해서 지식과 경험을 깊게 쌓기를 바랍니다. 눈앞에 기회가 있을 때 반드시 도움이 될 거예요.