분류하기 (과학)
스무고개라는 게임을 들어보셨나요?
어떤 사람이 무엇을 생각하고 있는지 알아맞추는 게임입니다.
가령 비행기를 생각했다고 합니다.
문제를 맞추는 사람은 예/아니오로 답하는 질문을 20번하면서 정답을 맞춰야 합니다.
최근 자료에 의하면 지구에 살고 있는 생물의 종 수가 8백에서 9백만개 정도라고 추정됩니다.
몇 번 질문을 했을 때 자신이 생각하는 생물의 종을 맞출 수 있을까요?
정답 : ( )
이 문제는 매우 큰 도전이지만 이 문제를 분해하면 쉽게 만들 수 있습니다.
분해는 큰 문제를 작은 문제로 나누는 것입니다.
작은 예를 통해서 이런 유형의 문제가 어떻게 작동하는지 알 수 있을 것입니다.
나는 이 생물 중 하나를 생각하고 있습니다.
내가 무엇을 생각하는지 오직 질문 세 가지로 알 수 있을까요?
다리가 있나요?
(예. )
날개가 있나요?
(아니오.)
줄무늬가 있나요?
(예.)
(원문에서는 이런 식으로 분류의 예가 이어집니다)
지금까지 이 과정을 살펴보았으니,
이제 드미트리 멘델레예프가 원소 주기율표에 원소의 속성을 넣어서
식별한 방식에도 적용할 수도 있을 것입니다.
원자의 무게에 따라 원소를 구성해야 하고,
멘델레예프가 아직 발견되지 못하였지만
그의 예측에 들어맞을 것이라고 예견한 원소까지 채워넣어야 합니다.
컴퓨팅 사고력은 늘 컴퓨터나 기술이 적용되는 것에 관련된 것은 아닙니다.
컴퓨팅 사고력은 수세기동안 과학자들이 해왔던 과정입니다.
전통적인 과학적 방법 단계내에서 컴퓨팅 사고력은 실험과 분석 단계에 해당합니다.
두 가지 예시에서 내가 생각하는 생물과 원소들을 알아맞췄다. 이것을 가능하게 한 것은 예 아니오로 묻는 질문을 해서 였다. 컴퓨팅 사고력은 분해하면서 시작한다. 분해는 큰 것을 작은 것으로 나눈 것이다. 처음 활동에서 8 개 생물을 세 가지 질문으로 구분했다.
그렇다면 내가 16가지 생물을 생각한다면 몇 번 질문을 해서 맞출 수 있겠는가?
만일 각 질문에 해당하는 생물이 반씩 갈라진다고 하자.
전체 16개의 생물이라면
처음 질문에는 8개가 삭제되고, 8개가 남는다.
둘째 질문에는 4개가 삭제되고, 4개가 남는다.
셋째 질문에는 2개가 삭제되고, 2개가 남는다.
넷째 질문에는 1개가 삭제되고, 오직 1개가 남는다.
만일 각 질문이 반씩 갈라지게 한다면, 16개 생물이라면, 4개의 질문이 필요합니다. 생물이 32개라면 질문 몇개가 필요할까요?
( 5 )
예. 모든 문제는 두 가지 가능성 즉 "예, 아니오"가 있습니다.
8 경우 : 222 = 8
16 경우 : 222*2 = 16
32 경우 : 22222 = 32
많은 실험에서 데이터를 볼 때, 거기에 패턴이 있는가 혹은 기저의 원인이나 원칙을 결정하는 순서가 있는 가를 보는 것은 도움이 됩니다.
지구에 80억 종의 생물이 있고, 각 종을 절반씩 제거하는 질문을 한다고 하면, 내가 생각하는 종을 추측할 수 있겠는가?
대략 33개의 질문이 필요할 것같다. 수십 억개의 가능성에서 정확히 추측하기에 비교적 작은 질문으로 보인다. 그렇지만 스무고개 질문 게임은 백만개 중에서 맞출 수 있게 해준다.
바로 지금 로그2를 계산함으로써 얼마나 많은 질문이 필요한지 판명할 수 있다. 2의 4승은 16, 2의 5승은 32, 이런 식으로 2의 33승은 85억이다. 실험을 통해 발견된 패턴으로 일반화, 방정식, 규칙을 만드는 능력을 추상화라고 한다.
이 활동에서 컴퓨팅 사고력의 단계를 적용해서, 지구상의 생물을 모두 분리하는 데 얼마나 많은 질문이 이상적으로 필요한가를 살폈다. 단지 답을 얻는 것이 아니라 그 아래 깔린 패턴과 새로운 상황에 적용하기 위한 과정을 이해했다.
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