정보화 시대

개요

정보화 시대는 20세기 중반에 시작된 역사적 시기이다. 산업혁명 시기에 확립된 전통적 산업에서 정보 기술 중심의 경제로 급격히 전환된 것이 특징이다. 정보화 시대의 시작은 1947년 트랜지스터의 개발과 연결된다. 이 기술적 진보는 정보의 처리와 전송 방식에 지대한 영향을 미쳤다.

유엔 행정 네트워크(UNPAN)에 따르면, 정보화 시대는 컴퓨터 소형화의 발전을 활용하여 형성되었으며, 이는 현대화된 정보 시스템과 인터넷 통신을 사회 진화의 원동력으로 이끌었다.

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3차 산업혁명이 이미 종료되었는지, 그리고 인공지능과 생명공학 등의 분야에서 최근의 획기적 발전이 4차 산업혁명을 촉발했는지에 대한 논쟁이 계속되고 있다. 이 다음 전환은 상상력 시대(Imagination Age), 사물인터넷(IoT), 그리고 기계학습의 급속한 발전의 도래를 예고하는 것으로 이론화되어 왔다.

역사

디지털 혁명은 기술을 아날로그 형식에서 디지털 형식으로 전환했다. 이를 통해 원본과 동일한 복사본을 만드는 것이 가능해졌다. 예를 들어 디지털 통신에서 중계 장비는 디지털 신호를 증폭하여 신호의 정보 손실 없이 전달할 수 있었다. 혁명에서 동등하게 중요한 것은 디지털 정보를 매체 간에 쉽게 이동하고 원격으로 접근하거나 배포할 수 있는 능력이었다. 혁명의 전환점 중 하나는 음악 녹음 방식이 아날로그에서 디지털로 변화한 것이다. 1980년대에 광학 콤팩트 디스크의 디지털 형식이 레코드판과 카세트 테이프 같은 아날로그 형식을 점차 대체하며 대중적인 매체로 자리잡았다.

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이전의 발명들

인류는 고대부터 주판, 아스트롤라베, 에쿠아토리움, 기계식 시계 장치 등 계산과 셈을 위한 도구를 제작해 왔다. 1600년대부터 계산자와 기계식 계산기를 포함한 더 복잡한 장치들이 등장하기 시작했다. 1800년대 초에는 산업혁명이 아리스모미터와 천공 카드라는 핵심 기술과 같은 대중 시장용 계산기를 탄생시켰다. 찰스 배비지는 해석 기관(Analytical Engine)이라 불리는 범용 기계식 컴퓨터를 제안했으나, 성공적으로 제작되지 못했고 20세기에 이르러 대부분 잊혀졌으며 현대 컴퓨터의 발명가 대부분에게도 알려지지 않았다.

19세기 마지막 사분기의 2차 산업혁명은 실용적인 전기 회로와 전신을 발전시켰다. 1880년대에 허먼 홀러리스는 천공 카드와 단위 기록 장비를 사용한 전기기계식 집계 및 계산 장치를 개발했으며, 이는 기업과 정부에서 널리 보급되었다.

한편, 다양한 아날로그 컴퓨터 시스템이 전기, 기계 또는 수력 시스템을 사용하여 문제를 모델링하고 답을 계산했다. 이들에는 1872년의 조석 예측기, 미분 해석기, 영구 달력 기계, 네덜란드의 수자원 관리를 위한 델타르(Deltar), 전기 시스템용 네트워크 분석기, 그리고 군용 포와 폭탄 조준을 위한 다양한 기계가 포함되었다. 특정 문제를 위한 아날로그 컴퓨터의 제작은 1940년대 후반 이후에도 계속되었는데, 중성자 수송을 위한 FERMIAC, 다양한 군사 응용을 위한 프로젝트 사이클론(Project Cyclone), 경제 모델링을 위한 필립스 머신(Phillips Machine) 등이 있었다.

Z1과 Z2의 복잡성을 기반으로, 독일 발명가 콘라트 추제는 전기기계식 시스템을 사용하여 1941년에 세계 최초의 작동하는 프로그래밍 가능한 완전 자동 디지털 컴퓨터인 Z3를 완성했다. 또한 제2차 세계대전 중 연합군 엔지니어들은 독일의 에니그마 기계 암호를 해독하기 위한 전기기계식 봄베(bombe)를 제작했다. 10진법 전기기계식 하버드 마크 I은 1944년에 완성되었으며, 찰스 배비지의 설계에서 어느 정도 영감을 받아 개선되었다.

1947~1969년: 기원

1947년, 최초의 작동하는 트랜지스터인 게르마늄 기반의 점접촉 트랜지스터가 벨 연구소에서 윌리엄 쇼클리 밑에서 일하던 존 바딘과 월터 하우저 브래튼에 의해 발명되었다. 이는 더 발전된 디지털 컴퓨터로 가는 길을 열었다. 1940년대 후반부터 대학, 군대, 기업들은 이전에 수작업으로 수행하던 수학적 계산을 디지털로 복제하고 자동화하기 위한 컴퓨터 시스템을 개발했으며, LEO는 최초의 상업적으로 이용 가능한 범용 컴퓨터였다.

디지털 통신은 1970년대 개인용 컴퓨터의 발명 이후 널리 보급될 수 있을 만큼 경제적이 되었다. 벨 연구소의 수학자 클로드 섀넌은 1948년 선구적 논문 「통신의 수학적 이론(A Mathematical Theory of Communication)」에서 디지털화의 기초를 놓은 것으로 일반적으로 인정받고 있다.

1948년, 바딘과 브래튼은 반전층을 가진 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터(IGFET)의 특허를 취득했다. 이들의 개념은 오늘날의 CMOS와 DRAM 기술의 기초를 이룬다. 1957년, 벨 연구소에서 프로슈와 데릭은 평면 이산화규소 트랜지스터를 제조할 수 있었고, 이후 벨 연구소의 한 팀이 작동하는 MOSFET를 시연했다. 최초의 집적 회로 이정표는 1958년 잭 킬비에 의해 달성되었다.

다른 중요한 기술적 발전으로는 1959년 페어차일드 반도체의 로버트 노이스가 단일칩 집적 회로를 발명한 것이 있으며, 이는 장 회르니가 개발한 평면 공정에 의해 가능해졌다. 1963년, 페어차일드 반도체의 사탕(Chih-Tang Sah)과 프랭크 완래스가 상보형 MOS(CMOS)를 개발했다. 대량 생산을 더욱 촉진한 자기 정렬 게이트 트랜지스터는 1966년 휴스 에어크래프트의 로버트 바우어와 벨 연구소의 로버트 커윈, 도널드 클라인, 존 새러스에 의해 독립적으로 발명되었다.

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1962년, AT&T는 장거리 펄스 부호 변조(PCM) 디지털 음성 전송을 위한 T-캐리어를 배치했다. T1 형식은 24개의 펄스 부호 변조된 시분할 다중화 음성 신호를 전송했으며, 각각 64 kbit/s 스트림으로 인코딩되었고 8 kbit/s의 프레이밍 정보가 남아 수신기에서의 동기화와 역다중화를 용이하게 했다. 이후 수십 년에 걸쳐 음성의 디지털화는 라스트 마일(아날로그가 1990년대 후반까지 표준으로 유지된)을 제외한 모든 구간에서 표준이 되었다.

1960년대 초 MOS 집적 회로 칩의 개발에 이어, MOS 칩은 1964년까지 바이폴라 집적 회로보다 높은 트랜지스터 밀도와 낮은 제조 비용을 달성했다. MOS 칩은 무어의 법칙이 예측한 속도로 복잡성이 더욱 증가하여, 1960년대 후반에는 단일 MOS 칩에 수백 개의 트랜지스터가 집적된 대규모 집적(LSI)으로 이어졌다. 컴퓨팅에 MOS LSI 칩을 적용한 것은 최초의 마이크로프로세서의 기반이 되었으며, 엔지니어들은 완전한 컴퓨터 프로세서가 단일 MOS LSI 칩에 담길 수 있다는 것을 인식하기 시작했다. 1968년, 페어차일드의 엔지니어 페데리코 파긴은 실리콘 게이트 MOS 칩의 개발로 MOS 기술을 개선했으며, 이를 나중에 최초의 단일 칩 마이크로프로세서인 인텔 4004 개발에 사용했다. 이 칩은 1971년 인텔에 의해 출시되었으며, 1970년대에 시작된 마이크로컴퓨터 혁명의 기초를 놓았다.

MOS 기술은 디지털 카메라에 적합한 반도체 이미지 센서의 개발로도 이어졌다. 이러한 최초의 이미지 센서는 전하결합소자(CCD)로, 1969년 벨 연구소의 윌러드 S. 보일과 조지 E. 스미스가 MOS 커패시터 기술을 기반으로 개발했다.

1969~1989년: 인터넷의 발명과 가정용 컴퓨터의 부상

대중이 인터넷으로 이어지는 개념을 처음 접한 것은 1969년 ARPANET을 통해 메시지가 전송되었을 때였다. ARPANET, Mark I, CYCLADES, 메리트 네트워크(Merit Network), 팀넷(Tymnet), 텔넷(Telenet) 등의 패킷 교환 네트워크는 1960년대 후반과 1970년대 초반에 다양한 프로토콜을 사용하여 개발되었다. 특히 ARPANET은 여러 개별 네트워크를 하나의 네트워크들의 네트워크로 결합할 수 있는 인터네트워킹 프로토콜의 개발로 이어졌다.

1960년대의 홀 어스 운동(Whole Earth movement)은

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