<시리즈> 첨단컴퓨터의 세계(166);카오스의 응용

카오스적인 시스템을 구현하는데 있어 어려운 점의 하나는 수없이 많은 변수 들과 비선형 방정식에 기인한다.

우리는 함수나 미분방정식, 차이식 등에서 비선형을 만나게 되는데 하나의식에서 나온 값을 반복적으로 그 식에 대입함으로써 그 다음 값이 계산되는 경우일 때 비선형이라고 정의하기도 한다. 대부분의 피드백 시스템은 여기에해당되며 초기 신경망인 아달라인의 경우에도 예외는 아니다. 연결강도 조정 에 있어서 피드백 시스템의 원리가 적용되며 어떤 경우에는 지수적 계산으로 인해 계산량에서의 폭발현상을 만날 수도 있다.

따라서 카오스의 응용은 이러한 비선형적인 작용을 통하여 우리가 쉽게 파악 할 수 없는 형상들을 규명하는데 매우 유용할 것이다.

카오스를 응용할 수 있는 근거로는 첫째, 자연에서 카오스현상이 발견된다는 점이다. 불규칙한 현상이 자연계에서는 매우 흔하므로 이를 적용할 수 있는목표가 많다는 점이다.

둘째, 카오스현상은 단기 예측이 가능하다는 점이다. 카오스현상을 분석함으로써 바로 앞에 닥쳐올 현상을 어느 정도 예측할 수 있으므로 그 응용가치가 매우 높다.

셋째, 카오스현상의 재현이 가능하다는 점이다. 몇개의 수학식을 통하여 추출한 식을 역으로 적용시킴으로써 카오스현상의 재현이 가능하므로 그 유용 성이 매우 높다.

카오스이론의 잠재적인 응용분야는 그 폭이 매우 넓다. 공학분야에서는 비선 형 제어를 통하여 예측하기 어려운 문제를 안고 있는 경우에도 효과적인 제어가 가능하다. 과학적인 응용으로는 일기예보나 대기의 흐름을 예상할 수있다. 일기는 변할 수 있는 요소들을 너무나 많이 내포하고 있기 때문에 통상의 방법으로는 예측이 거의 불가능하다. 그러나 카오스를 효과적으로 적용 할 경우 장기예측은 어려울지라도 단기적으로 일기를 예측하는 것은 가능할것으로 여겨지고 있다.

그외에도 바이오리듬의 예측, 주식의 예측, 불특정하게 변화하는 교통량의 예측 등 일반적인 방법으로는 해결하기 어려운 분야에 활용될 수 있다. 예측 과 진단을 전문사업으로 하는 미국의 프리딕션사에서는 카오스 이론을 금융 시장에 응용하고 있다. 그들은 금리와 환율, 경기의 활성화 등과 같은 금융 에 영향을 줄 수 있는 방대한 양의 데이터를 수집하여 카오스를 통한 분석을 하여 금융시장에서의 변화를 어느 정도 예측하고 있다. 즉 규칙성이 거의 없이 날마다 변화하는 주식시장을 비롯한 금융에서의 변동을 예측하고 있다.

우리나라의 경우 금성사에서 개발하여 시판되고 있는 카오스 세탁기의 적용 원리를 간단히 살펴보자. 세탁에 필요한 물살은 일반적으로 복잡한 난류현상 을 동반하고 있으며 세탁물의 무게나 유속 등에 의해 세탁물의 유동이 극히불규칙하다. 따라서 이러한 현상은 선형으로는 결코 규명될 수 없는 전형적인 비선형 시스템이다. 그러므로 센서를 통해 입력된 정보로부터 물의 패턴과 엉킴의 정보를 통하여 인력자(Attractor)를 도출해 내고 적당한 데이터베이스를 구축 하여 이에 적합한 제어알고리듬을 생성하게 된다. 이것을 전자적인 회로에 접합하거나 칩으로 만들어서 부착하면 보다 세탁력이 향상된 카오스 세탁기 가 만들어진다고 주장한다.

카오스이론은 신경망이나 퍼지와의 효과적인 결합을 통하여 보다 지능적인 시스템을 구현할 수도 있을 것이다. 일본 소니사의 경우는 인간 두뇌에서의 정보처리를 카오스를 통하여 재현하는 연구를 하고 있다. 이를 통하여 기존의 신경망이 가지고 있는 여러가지 단점들을 극복함으로써 보다 정확하고 융통성있는 정보처리가 기대된다.

카오스이론에 대한 연구가 진전되면 지금까지는 뚜렷한 해결책이 없었던 예측을 비롯한 난해한 문제들을 해결할 수 있는 실마리가 풀리게 될 것이다.

그러나 카오스이론이 제대로 정립되기에는 상당히 많은 시간과 노력이 필요 할 것이며 현 상태에서는 그 장래 또한 아무도 낙관할 수 없다.

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