Translate

2017년 5월 31일 수요일

우주에서 1년간 테스트를 진행한 BEAM 모듈 - 풍선식 모듈의 미래는



(The Bigelow Expandable Activity Module (BEAM), a prototype inflatable space station module,  has now been attached to the ISS for a year(Credit: Bigelow Aerospace))

(NASA's Peggy Whitson and ESA's Thomas Pesquet, installing sensors inside BEAM(Credit: Bigelow Aerospace))


 앞서 소개드린 바 있는 팽창식 우주 모듈인 BEAM (Bigelow Expandable Activity Module)이 우주 정거장에서 1년간 테스트를 성공적으로 진행했다는 소식입니다. BEAM은 발사시에는 작게 접은 상태로 우주로 발사한 후 우주에서 풍선처럼 팽창해서 커지는 우주 모듈로 미래 우주 정거장이나 화성 및 달 우주 기지 건설에서 요긴하게 사용할 수 있는 가능성이 있습니다. 




 본래 우주 팽창식 모듈은 나사에서 개발하던 것이었으나 예산 삭감으로 개발이 중단되었던 것을 민간 사업자에 넘겨 개발한 것입니다. 앞서 포스트에서 소개했듯이 이를 개발한 비글로 에어로스페이스는 BEAM 모듈을 발전시켜 우주 호텔을 짓는다는 계획을 가지고 있습니다. 실현 가능성은 다소 의심되지만, 나사의 미래 유인 탐사에서 유용하게 사용될 가능성은 충분합니다. 


 지난 1년 간 우주 정거장의 과학자들은 이 모듈 내부의 공기 압력, 방사선 수치, 미생물 환경에 대해서 연구했습니다. 동시에 3D 프린터를 이용해서 방사선에 대한 차폐막에 대한 연구도 같이 진행하고 있습니다. 이 모듈은 적어도 1년 이상 더 유지할 계획인데 현재까지는 안전하게 잘 작동하고 있습니다. 


 비글로 에어로스페이스는 BEAM을 기반으로 더 대형 팽창식 모듈을 개발할 예정입니다. 앞으로 팽창식 우주 모듈이 얼마나 많이 도입될 수 있을지 궁금합니다. 


 참고 






유럽 우주국의 화성 드론



(A crash-proof drone has been put to the test in caves in Sicily, as part of an ESA training program that could see it eventually used to explore Mars(Credit: ESA/Natalino Russo))


 나사는 미래 화성 탐사에서 화성 하늘에 드론을 보내는 방안을 검토하고 있습니다. 현재 있는 화성 로버들은 여러 가지 연구 업적을 남기긴 했지만, 이동 속도가 매우 느려 넓은 지역을 탐사하기에는 적합하지 않기 때문입니다. 또 더 나아가서 절벽이나 동굴처럼 로버로는 탐사가 어려운 지형을 탐사하려는 목표도 있습니다. 현재 다양한 방식의 화성 드론이 연구되고 있습니다. 




 그런데 유럽 우주국도 독자적인 화성 드론 프로젝트를 추진하고 있습니다. 케이브스 (CAVES, Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behaviour and performance Skills) 프로젝트는 본래 우주 비행사에게 다양한 탐사 훈련을 시키기 위한 것으로 동굴 탐사는 그런 훈련 장소 가운데 하나였습니다. 이번에는 엘리오스 (Elios) 드론이라는 새로운 장비를 동굴에서 테스트하고 있습니다. 


 이 드론은 비좁은 공간에서 안전하게 작동하기 위해 만들어진 것으로 충돌 시 드론을 보호하기 위한 보호용 프레임을 가진 것이 특징입니다. 작년에는 스위스 알프스 빙하 사이의 크레바스 사이를 날아다면서 안전성과 성능을 테스트했으며 이번에는 동굴 지형에서 탐사를 통해 성능을 검증하고 있습니다. 




(동영상)  


 다만 실제로 화성에 드론을 보낼 경우 그 디자인은 엘리오스 드론과 다소 다를 수도 있습니다. 아무래도 대기 밀도가 희박한 환경에서 움직여야 하는 만큼 무게를 최대한 줄여야 하기 때문입니다. 유럽 우주국의 화성 드론 연구는 화성에서 비행이 가능한 수준까지 도달한 나사와는 달리 아직 기초적인 단계라고 할 수 있는데, 좀 늦더라도 꾸준한 연구를 통해 좋은 결과를 거두기를 기대해 봅니다. 


 참고


얇은 노트북을 위한 하이엔드 그래픽 카드 - 엔비디아 GeForce GTX Max-Q






(출처: 엔비디아) 


 엔비디아가 얇고 가벼운 노트북을 위한 하이엔드 그래픽 카드인 맥스 Q를 내놓았습니다. 기존의 모바일 시리즈보다 더 얇게 만든 하이엔드 그래픽 카드라는 이야기인데, 얇게 만드는 일이야 어렵지 않겠지만, 발열을 어떻게 조절했는지가 가장 큰 문제가 될 것 같습니다. 


 맥스 Q 디자인 GTX 1080는 1101 - 1290MHz/1278 - 1468MHz 클럭에 TDP 90-110W이며 GTX 1070은 1101 - 1215MHz/1265 - 1379MHz 클럭에 TDP 80 - 90W, GTX 1060은 1063 - 1265MHz/1341 - 1480MHz 클럭에 TDP 60 - 70W 로 나머지 스펙은 기존 제품과 비슷합니다. 


 사실 맥스 Q 디자인의 1080은 클럭이 15% 감소하는 대신 TDP는 40W나 감소한 것인데, 이것이 가능한 이유는 실제 제품이 그만큼 클럭을 높인 제품이라고 해석할 수 있는 부분입니다. 하지만 그렇다고 해도 90-110W의 TDP는 18mm 정도 되는 두께의 노트북에서느 해결하기 쉽지 않은 데 과연 이 물리적 한계를 어떻게 극복했을지가 이 제품의 관건이 되겠습니다. 


 일단 ASUS, MSI, 클레보 등 회사에서 맥스 Q 디자인을 이용한 노트북을 선보였고 이 중에서 ASUS 제피르는 17.9mm의 두께를 자랑합니다. 문제는 과연 발열을 해결했느냐인데, 이 부분은 실사용기나 리뷰를 봐야 알 수 있을 것 같습니다. 아무리 신기술을 적용했다고해도 기본적인 물리 법칙을 뛰어넘기는 어려운 만큼 한계는 있을 것으로 보입니다. 


 한 가지 더 추가할 부분은 휘스퍼모드로 게임 세팅에 따라 클럭을 낮춰 전력 소모와 발열을 줄이는 기능입니다. 이전에도 비슷한 기능이 있었는데, 어떻게 개선을 해서 얇은 노트북에서도 더 쾌적한 게임을 가능하게 만들지 궁금합니다. 


 사실 얇은 노트북이 유행하면서 게이밍 노트북의 입지가 그만큼 줄어든 점을 고려하면 이와 같은 시도는 당연해 보이기도 합니다. 하지만 발열을 해결하기가 역시 쉽지 않을 텐데 들고다니는 난로가 되는 것은 아닌지 하는 걱정도 드네요. 


 참고 


2017년 5월 30일 화요일

스카이레이크 X 공식 발표 - 18코어까지 늘어난 하이엔드 시리즈










(출처: 인텔) 


 인텔이 X299 칩셋과 더불어 새로운 LGA 2066 소켓에서 사용할 수 있는 X 시리즈 프로세서를 공개했습니다. 스카이레이크 X 프로세서는 AMD의 라이젠을 의식한 듯 18코어 제품까지 투입했는데, 쓰레드리퍼가 16코어까지 지원하는 점에 자극을 받았던 것으로 생각됩니다. 물론 가격이라는 큰 관건이 남아있지만, 8코어 및 10코어 제품의 가격이 크게 떨어지고 18코어 제품까지 투입하게 된 배경으로 AMD의 라이젠을 빼놓고는 설명하기 어려울 것입니다. 


 흥미로운 점은 12코어 이상 제품은 아직 클럭 정보가 공개되지 않았다는 점입니다. 이렇게 상세한 정보가 빠진 것은 아마도 10코어까지만 내놓으려 했다가 AMD의 신제품을 보고 급하게 계획을 수정한 것이 아닌가 하는 의구심을 생기게 만듭니다. 아무튼 스카이레이크 X는 가격 인하 뿐 아니라 늘어난 코어 숫자와 높아진 클럭이 유저들을 기쁘게 만들 것으로 예상됩니다. 


 6코어 제품인 7800X는 389달러에 3.5/4.0 GHz의 클럭을 지니고 있으며 8코어 제품인 7820는 3.6/4.3/4.5 GHz의 클럭으로 599달러로 등장했습니다. 10코어 제품인 7900X는 3.3/4.3/4.5 GHz의 구성에 999달러입니다. 흥미로운 부분은 L3 캐쉬의 감소와 터보 부스트 맥스라는 새로운 옵션이 생긴 것입니다. 


 캐쉬의 경우 코어마다 전용캐쉬를 256KB 할당하던 방식에서 1MB로 용량을 늘리고 대신 코어 당 L3 캐쉬를 2.5MB에서 1.375MB로 줄이는 변경이 이뤄졌습니다. 사실 이러면 코어 당 캐쉬는 0.5MB가 줄어든 것이지만, 인텔은 레이턴시가 낮은 캐쉬를 대폭 늘리므로써 성능 향상을 이뤘다고 설명하고 있습니다. 이 부분은 검증이 필요하지만, 확실히 L2 이하 캐쉬를 늘리는 것이 퍼포먼스 면에서 유리할 것 같습니다. 


 터보부스트 맥스는 코어 가운데서 특히 오버클럭이 잘 되는 것 1-2개를 집중적으로 속도를 높여 이전의 터보부스트 대비 더 높은 클럭을 달성한 것이라고 합니다. 덕분에 코어 수가 많아져도 매우 빠른 1,2 개의 코어가 존재해 싱글 쓰레드 퍼포먼스를 유지할 수 있습니다. 


 구체적인 성능은 좀 더 기다리면 알겠지만, 이번에 가장 흥미로운 부분은 쓰레드리퍼와의 비교일 것입니다. 쓰레드리퍼가 낮은 가격으로 치고 나온다면 인텔 역시 가격을 방어하기는 힘들지 않을까 생각합니다. 뭔가 이제야 CPU 시장에 제대로 돌아가는 것 같아서 기분 좋은 소식입니다. 


 참고 



Cortex A55, A75 프로세서 및 G72 GPU를 공개한 ARM









(출처: ARM)


 ARM이 새로운 CPU인 Cortex A55와 A75를 공개했습니다. 각각 A53/73의 후속작으로 20% 내외의 성능 향상이 있다고 이야기하고 있는데, 물론 검증은 필요하겠지만, 아키텍처 개선을 통해 어느 정도 성능 향상을 이끌어 냈다는 점은 분명해 보입니다. 새로운 A75 아키텍처의 경우 10nm 공정에서 최대 3GHz가 가능해 더 높은 클럭의 AP를 만들 때 도움이 될 것입니다. 


 하지만 이점보다 더 주목할 변화는 앞서 ARM이 발표한 DynamIQ 기술이 적용된 첫 프로세서라는 점입니다. A75와 A55는 1-8 사이에서 다양한 조합이 가능합니다. A75 1개와 A55 7 등의 조합이 가능해진 것입니다. 따라서 다양한 환경에 맞춰 보다 유연하게 프로세서를 만들 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 다만 어느 정도로 효율적인지는 역시 실제 제품이 나와봐야 평가가 가능할 것입니다. 






(출처: ARM) 


 같이 공개한 G72는 Bifrost 아키텍처를 개선한 최신 버전으로 G71 대비 40% 정도의 성능 향상을 이끌어냈다고 주장하고 있습니다. ARM의 말리 그래픽 프로세서는 과거 좋은 평가를 받은 편은 아니었으나 최근 꾸준히 성능을 향상시키면서 이제는 제법 강력한 그래픽 성능을 보여주고 있습니다. 다만 최근에는 삼성도 자체 GPU를 개발한다는 소식이 나오고 있어 G72가 차기 엑시노스에 사용될 것인지는 좀 더 두고봐야 알 수 있을 것 같습니다. 


 새로운 CPU와 GPU, 그리고 DynamIQ 를 적용한 프로세서의 등장은 빨라도 올해 말이고 아마도 내년이 될 가능성이 높아 보입니다. 실 성능은 역시 나와봐야 평가가 가능하겠지만, 특별한 이변이 없다면 차세대 미세 공정과 새로운 아키텍처의 힘으로 더 강력한 프로세서가 될 것으로 예상됩니다. 이미 상당히 빠르지만, 앞으로 가상/증강 현실, 인공지능 등 새로운 시장을 위해서는 더 강력한 프로세서가 필요할 것이기 때문에 앞으로도 발전은 계속 필요합니다. 



 참고







태양계 이야기 629 - 첫 과학적 성과를 발표한 주노 목성 탐사



(This image shows Jupiter’s south pole, as seen by NASA’s Juno spacecraft from an altitude of 32,000 miles (52,000 kilometers). The oval features are cyclones, up to 600 miles (1,000 kilometers) in diameter. Multiple images taken with the JunoCam instrument on three separate orbits were combined to show all areas in daylight, enhanced color, and stereographic projection.
Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles)


 나사의 주노 탐사선 데이터를 이용한 논문들이 발표되었습니다. 주노는 2016년 7월4일 목성 궤도로 진입해 그 해 8월 27일에는 목성 구름 위 4,200km 지점을 지나면서 데이터를 수집했습니다. 주노는 목성에 진입한 탐사선으로는 처음으로 목성의 극궤도를 지나면서 목성의 양극지방과 자기장의 분포 등 여러 데이터를 수집했습니다.


 주노의 메인 카메라인 주노캠(JunoCam)이 촬영한 가장 놀라운 사진은 바로 목성의 극지방에 존재하는 거대한 소용돌이일 것입니다. 가장 큰 것은 지구 지름과 비슷한 이 소용돌이의 정체는 강력한 사이클론으로 지구에서 볼 수 있는 것보다 매우 크고 강력한 것입니다. 주노는 앞으로도 수 년에 걸쳐 여러 차례 극지방에 근접할 것이므로 과학자들은 이 폭풍의 변화를 계속해서 관측할 수 있는 드문 기회를 얻었습니다.


 물론 유명한 대적점 처럼 장시간 나타나는 현상인지 계절적인 변화가 있는지 검증하기 위해서는 수 년 보다 더 긴 관측 기간이 필요하지만, 이 부분은 나중에 발사될 탐사선의 몫이 될 것 같습니다.


 또 다른 흥미로운 결과는 Microwave Radiometer (MWR)에서 측정한 목성의 대기 분포입니다. 암모니아 구름 아래 있는 목성의 대기는 긴 파장에서 관측이 가능한데, 그 분포가 생각보다 균일하지 않으며 적도 지방에서 특징적인 줄무니 모양 대신 극지방에서는 다른 구조로 존재하는 것으로 보입니다. 이 부분 역시 추가 관측 결과가 기대되는 내용입니다.


 자기장 관측 결과 역시 중요합니다. magnetometer investigation (MAG)가 측정한 목성의 자기장은 생각보다 더 강력한 것으로 나타났습니다. 하지만 그것보다 더 중요한 결과는 자기장의 모양이 좌우 대칭으로 균일하지 않고 지역에 따라 큰 차이를 보이고 있다는 것입니다. 이는 목성의 내부 구조가 좌우 대칭이기보다는 복잡한 모양을 하고 있음을 시사합니다. 동시에 자기장을 형성하는 구조가 생각보다 표면에 가까이 있을 가능성이 있습니다.


 앞서 소개한 것처럼 주노는 로켓 엔진 이상으로 본래 계획했던 것보다 훨씬 긴 주기인 53일에 한 번 목성에 근접합니다. 속도는 매우 빨라서 목성의 남극과 북극을 선회하는 데 2시간 정도면 충분합니다. 수집한 데이터는 6MB 정도로 1.5일어 걸쳐 다운로드 하게 됩니다.


 앞으로 남은 탐사 기간 중 주노가 어떤 새로운 사실을 발견하게 될지 과학계는 물론 대중의 이목이 쏠리고 있습니다.


 참고


https://www.nasa.gov/press-release/a-whole-new-jupiter-first-science-results-from-nasa-s-juno-mission

2017년 5월 29일 월요일

견과류가 대장암의 재발을 억제한다?



(Credit: CC0 Public Domain)


 시카고에서 열릴 미국 임상 암학회 (American Society for Clinical Oncology (ASCO)) 연례회의에 앞서 흥미로운 연구 결과가 발표되었습니다. 다나 파버 암 연구소의 테미다요 파델루(Temidayo Fadelu, a clinical fellow in medicine at Dana Farber Cancer Institute)가 이끄는 연구팀에 의하면 견과류 섭취가 대장암의 재발률을 감소시킨다고 합니다. 좀 더 검증이 필요하겠지만, 만약 실제로 그렇다면 흥미로운 연구 대상이 될 것 같습니다. 


 제 책에서 하루 30g 혹은 1 온스 내외의 견과류 섭취가 낮은 심혈관 사망률 및 당뇨 발생과 연관이 있다고 소개한 바 있습니다. 이 내용은 학회에서 발표하는 가이드라인에 포함될 만큼 어느 정도 검증이 된 이야기입니다. 다만 암 발생과의 연관성은 좀 더 연구가 필요한 부분입니다. 



 
 아직 완성된 논문으로 발표되기 전이지만, 이번에 발표된 내용에 따르면 항암 및 수술치료를 받는 3기 대장암 환자 826명을 대상으로 한 연구에서 하루 2 온스 이상 (약 57g) 이상이 견과류를 섭취한 환자는 전혀 섭취하지 않은 환자에 비해서 42% 정도 재발률이 감소하고 57% 정도 사망률이 낮아지는 결과가 연구 기간 중 발견되었다고 합니다. 특히 나무 견과류 (tree nut, 호두, 피스타치오 등)의 경우 재발률 46% 감소, 사망률 53% 감소와 연관이 있었습니다. 


 과거 여러 연구에서 견과류를 적당히 섭취하는 경우 사망률이 낮아지면서 수명이 길어지는 효과가 보고되었는데, 사실 여기에는 견과류 섭취 이외의 요소가 있을 수 있습니다. 예를 들어 이전 연구에서는 견과류를 자주 섭취하는 사람들이 열량이 높은 정크 푸드나 패스트푸드 섭취량이 적은 것도 한 가지 이유라고 설명하고 있습니다. (Fraser GE, Shavlik DJ (2001). "Ten years of life: Is it a matter of choice?". Arch Intern Med. 161 (13): 1645–1652. doi:10.1001/archinte.161.13.1645


 하지만 그런 점을 감안해도 실제로 견과류 섭취가 심혈관 질환을 낮추는 효과가 있다는 점은 널리 인정되고 있습니다. 왜냐하면, 견과류에 풍부한 불포화지방산 섭취는 동맥 경화를 늦추고 심혈관 질환이 위험도를 낮추기 때문입니다. 충분한 견과류 섭취는 특정 견과류에 알러지가 있는 특별한 예외를 제외하고 모든 사람에게 권장할 수 있습니다. 


 다만 암 재발률을 왜 낮추는지 그리고 실제로 낮추는지에 대한 연구는 앞으로 더 필요할 것으로 보입니다. 어쩌면 견과류에 포함된 특정 물질이 항암 효과를 지녔을지도 모르기 때문에 여기에 대한 연구도 필요합니다. 


 물론 이런 연구는 나중에 아닌 것으로 판명되는 경우도 있지만, 흥미로운 결과인 점은 사실이며 어쩌면 새로운 항암제 개발에 돌파구가 될 수도 있습니다. 후속 연구 결과가 어떻게 나올지 궁금합니다. 물론 그것과는 별개로 책에서 소개한 것처럼 적절한 견과류 섭취 (하루 30g 정도)는 대부분의 성인에서 권장될 수 있습니다. 


 참고


데이터의 정규성 검정 (normality test)


 이제 통계학의 중요한 개념인 정규성에 대해서 이야기해보겠습니다. 선형 회귀 분석을 비롯해서 통계학의 여러 분석 방법은 자료의 분포가 정규 분포 (normal distribution)이거나 정규 분포에 근사한다고 보고 논리를 전개시킵니다. 이 부분은 통계 공부를 해보시면 여러 번 들었을 것으로 생각됩니다. 여기서는 그런 부분에 대해서 다시 설명하기 보다는 실제 R에서 적용을 해서 테스트 하는 것을 이야기해 보겠습니다. (어느 정도 기본적인 개념에 대해선 알고 있다고 보고 이야기를 진행합니다) 


 데이터는 앞서 본 다이아몬드를 다시 불러내 이 다이아몬드들의 크기 (캐럿)의 분포를 살펴보겠습니다. 당연히 작은 캐럿이 많고 큰 캐럿 다이아몬드는 드문 자료일 것입니다. 따라서 큰 모양은 종 모양으로 좌우대칭인 분포가 아니라 왼쪽으로 치우친 분포를 하고 있을 것입니다. 이미 앞에서 보긴 했지만, 여기서 다시 정리해서 분포를 보겠습니다. 히스토그램, 확률밀도곡선, 일반 분포도, 박스 플롯을 한 번에 출력해보겠습니다. 


 우선 다이아몬드 데이터셋을 불러 이중에 캐럿만 x라는 데이터셋에 넣어보겠습니다. 


library("ggplot2")
x=diamonds$carat

 다음에는 다음과 같은 방식으로 네 개의 그래프를 하나의 창에 표시합니다. 

par(mfrow=c(2,2))
plot(x)
boxplot(x)
hist(x, breaks=50)
d=density(x)
plot(d)


 par(mfrow=c(2,2))는 2x2 방식으로 그래프를 배치하라는 의미입니다. 




 예상대로 왼쪽으로 치우친 그래프이긴 한데 마치 톱니모양처럼 생긴 것을 알 수 있습니다. 이와 같은 분포는 잘 모르지만, 아무튼 우리가 보는 정규분포와 큰 차이가 있습니다. 이 경우 정규성 검정의 가장 흔한 방식인 shapiro wilk  테스트를 할 수 있을까요? R에서 테스트 방법은 간단해서 아무것도 설치하지 않고 기본 명령어로 shapiro.test()를 해주면 됩니다. 실제 해보면 아래와 같은 메세지가 뜨게 됩니다. 


 shapiro.test(x)
Error in shapiro.test(x) : 
  샘플의 크기는 반드시 3 부터 5000 이내에 있어야 합니다


 이와 같은 메세지가 뜨는 이유는 샤피로 윌크 테스트는 사실 숫자가 커지면 할 필요가 없는 검사이기 때문입니다. R에서는 5000개 이상 샘플에 대해서도 정규성 검증을 할 수 있는 다른 방법들에 대해서 제시하고 있는데 대표적인 것은 다소 생소할 수 있는 테스트인 앤더슨 - 달링 테스트 입니다. 이를 위해서는 nortest 패키지를 설치해야 합니다. 패키지를 설치한 후 ad.test 명령어로 정규성을 검증합니다. 


> nortest::ad.test(x)

Anderson-Darling normality test

data:  x
A = 1529.1, p-value < 2.2e-16

 앤더슨 달링 테스트는 관측치가 5만개가 넘어도 검증을 해줍니다. 여기서는 결과값은 P-value를 보는 것입니다. p-value < 2.2e-16 은 P 값이 10의 -16승보다 작다는 것으로 대단히 작은 값이라는 의미입니다. 이보다 작은 P값은 굳이 표시할 이유가 없어서 표시를 해주지 않습니다. 즉 이 값이 R에서 볼 수있는 가장 작은 값입니다. (관습적으로 유의성을 판정하는 기준은 0.05 입니다. 즉 20분의 1 확률입니다) 


 이 결과는 캐럿의 분포가 정규분포가 아니라는 점을 설명해줍니다. P값이 유의하다는 것은 이 분포가 정규분포와 차이가 있다는 점을 설명하는 것이기 때문입니다. 그러면 이제 어떻게 해야 할까요? 


 사실 아무것도 할 필요가 없습니다. 보통 자료의 갯수가 30이나 120일 넘는 경우 중심극한 정리 (Central limit theorem)을 적용해서 자료가 정규분포에 근사한다고 이야기합니다. 따라서 충분히 큰 자료의 경우 일일이 정규성 검증을 할 필요가 없이 정규분포에 가깝다고 보고 통계적 방법을 적용하게 됩니다. 다만 30개 이하인 경우 분포를 알기 위해 정규성 검정을 해야 하며 만약 정규 분포가 아니라면 모수적 방법 대신 비모수적 방법을 적용해야 합니다. 


 이 내용은 통계학 책을 보고 공부하는 것이 더 좋을 것입니다. 여기서는 실제로 그렇다는 것을 데이터로 보여주고자 합니다. 이제 캐럿 데이터에서 표본을 무작위 추출하는 경우를 생각해 봅시다. 100개 추출과 20개 추출의 경우 어떤 차이가 있을까요? sample()을 이용해서 확인해 봅니다. 


> x2<-sample replace="FALSE)</span" x="">
> shapiro.test(x2)

Shapiro-Wilk normality test

data:  x2
W = 0.90481, p-value = 0.0508

> x2<-sample replace="FALSE)</span" x="">
> shapiro.test(x2)

Shapiro-Wilk normality test

data:  x2
W = 0.91825, p-value = 1.138e-05


 흥미로운 사실은 20개 추출할 때는 P값이 0.05 이상이라는 점입니다. 그리고 100개 추출할 때도 전체 보다 P값이 줄어들었습니다. 즉 샘플의 숫자가 줄어들수록 정규성 검증의 P값이 줄어드는 현상이 발견됩니다. 그래서 무작위 추출을 해서 샘플 수를 줄이면 정규성 검증을 통과할 가능성이 커집니다. 물론 계속해서 해보면 통과 못하는 경우도 나옵니다. 위와 같이 해보시면 무작위 추출이라 매번 할 때 마다 값이 다르게 나옵니다. 그래도 샘플 수에 따라 P 값이 줄어드는 경향은 동일합니다. 아래는 다시 해본 결과입니다. 


> x2<-sample replace="FALSE)</span" x="">
> shapiro.test(x2)

Shapiro-Wilk normality test

data:  x2
W = 0.88173, p-value = 0.01901

> x2<-sample replace="FALSE)</span" x="">
> shapiro.test(x2)

Shapiro-Wilk normality test

data:  x2
W = 0.90052, p-value = 1.496e-06


 이 부분은 대개 통계책에서 설명하지 않는 내용입니다. 그런데 사실 그 이유는 간단합니다. 이런 정규성 테스트는 숫자가 커질 수록 정규 분포에서 벗어난 값이 늘어나게 되는 데 이것이 포함되면 정규 분포에서 벗어났다고 검증하기 때문입니다. 따라서 20개 고를 때 보다 100개 고를 때 P값이 낮아지면서 정규성 검증을 통과못할 가능성이 커집니다. 


 하지만 우리는 샘플 수가 커지면 중심극한 정리를 이용해서 모수적 방법을 적용할 수 있기 때문에 샘플 숫자가 커질수록 왜 정규성 테스트는 더 통과하기 어려운지 고민할 이유가 없습니다. 


 데이터가 충분히 (이 부분은 다소 논쟁이 있지만 적어도 30개 이상) 크다면 중심극한 정리를 적용할 수 있습니다. 따라서 샤피로 윌크 테스트는 매우 큰 숫자를 테스트할 이유가 없기 때문에 5000개 이상은 R에서도 지원을 하지 않습니다. 테스트의 방식을 고려할 때 이 정도 숫자는 대부분 P 값이 매우 낮게 나와 정규성이 없는 것으로 나오기 때문에 사실 의미가 없기도 합니다.  


 자료에 분포 및 자료 변환에 대해서는 나중에 다시 언급하게 될 것 같습니다. 사실 자료가 어떻게 분포하는 지 파악하고 이해하는 일은 자료를 분석하는 데 매우 중요해서 계속해서 언급하게 될 것 같습니다. 


 앞서 설명은 다소 기초적인 내용이었다면 이제는 다소 복잡한 내용로 들어왔다고 할 수 있습니다. 약간 고민이긴 하지만 통계학적인 내용 가운데 복잡한 내용에 대한 설명은 못해도 기초적인 개념에 대한 설명을 하면서 진행하는 것이 좋을 것 같습니다. 



최근에 논문쓰면서 느낀 것



 저는 사실 연구직 종사자가 아니기 때문에 연구 역시 부업 수준으로 진행하고 있습니다. 그래도 점차 SCI/SCIE 논문 목록이 늘어가는 걸 보니 보람은 있는 듯 합니다. 딱히 남들이 알아주지는 않지만, 그래도 자기 만족이라고 할 수 있겠죠. 


 최근에는 유럽 쪽 저널에 논문이 실렸습니다. 본래 정신과 쪽 연구를 했던 것은 아니지만, (주 관심 분야는 역학) 작년에 토론토 대학의 세계적인 연구자와 함께 협업을 하는 것을 계기로 우울증 역학 연구를 진행했고 이번 달에 유럽 정신과 협회 (European Psychiatry Association, EPA) 의 공식 저널인 European Psychiatry에 논문 게재가 승인되었습니다. 


 제가 연구 주제를 정하고 디자인 한 후 통계 분석을 해서 쓴 논문인데, 제 역할은 교신저자입니다. 다른 연구자들의 도움을 받아 비록 생소한 주제였지만, 논문을 써서 결과를 냈다는 데 만족하고 있습니다. 다만 그 과정은 결코 간단한 것이 아니었습니다. 


 논문을 심사한 리뷰어가 3명이었는데, 매우 꼼꼼하게 논문을 읽었을 뿐 아니라 통계적 방법을 포함 연구의 모든 부분에 대해서 수정할 것을 요구해서 (아마도 리뷰어 가운데 한명은 통계 전문가로 생각됨) 수정 내용이 거의 작은 책자 수준으로 늘어났습니다. MS 워드 파일로 50페이지 이상 (물론 영어로) 이건 이렇게 저건 저렇게 수정을 했다고 표시하고 표와 그림을 새로 작성해 제출하는 데 본래 마감이었던 2개월을 넘겨 1달 더 연장을 요청해서 결국 교정본을 제출할 수 있었습니다. 


 쉽지 않은 과정이었으나 에디터가 혼쾌히 한 달 기간 연장을 해주고 신속하게 심사를 진행해서 빠르게 게재를 허락해줘서 감사하게 생각하고 있습니다. 솔직히 해외 유명 연구자들을 공저자로 넣기는 했으나 주 연구자인 제가 별로 인지도 없는 연구자인 점을 감안하면 기회를 준 것만해도 매우 감사한 일이라고 하겠습니다. 아울러 논문을 쓰는 데 크게 기여한 다른 연구자들에게도 감사드립니다. 


 사실 신속하게 교정본을 제출못한 이유는 다른 논문의 리비전(교정)이 한꺼번에 4-5편이 몰렸기 때문입니다. 보통 논문을 제출하면 그대로 받아주는 경우는 매우 드물고 전문가 리뷰를 거쳐 수정할 내용을 수정한 후 다시 편집부에서 판단해 게재 여부를 결정합니다. 물론 더 흔한 경우는 리뷰 없이 게재를 거부하는 경우지만 말이죠. 


 지난 달에는 유럽 심장 학회의 공식 저널 가운데 하나인 European Heart Journal: Cardiovascular imaging에도 게재를 승인 받았습니다. 이 논문 역시 제가 주제를 정해 디자인 하고 분석해서 결과를 낸 논문입니다. 역할은 이번에도 교신저자입니다. 이 논문이 기억나는 이유 가운데 하나는 논문 교정 가운데서 리뷰어와 의견 대립이 나타나서 6개월에 가까운 시간을 끌었기 때문입니다. 


 이런 경우가 매우 곤란한데, 결국 우리가 을의 위치에 있어서 논문을 대폭 수정했더니 본래 내용과는 상당히 다른 모습이 되어 다소 곤란한 상황이 된 것이죠. 아무튼 결과적으로는 논문을 게재했으니 다행이라고 하겠습니다. 다만 이 과정에서 논문을 3번에 걸쳐 다시 썼고 그로 인해 저와 같이 논문을 쓰신 선생님이 큰 고생을 했습니다. 역시 쉽게 되는 건 없는 것 같습니다. 


 이외에도 올해 상반기에는 교정해야 하는 논문이 좀 있었습니다. 그 결과 게재 승인 되는 논문도 늘어나고 있으니 좋게 생각해야 하겠죠. 작년에는 일본쪽 저널에서 많이 나왔는데, 올해는 유럽쪽 저널에서 나오는 것 같습니다. 지금도 유럽 내분비 저널에 두 편 정도 심사 중이라서 결과가 기다려집니다. 하나는 유럽 내분비 학회 공식 저널인데 심사 후 게재 탈락되는 경우가 더 흔하기 때문에 큰 기대는 하지 않고 있습니다. 그외에도 교정본을 보낸 일본 및 미국 쪽 저널 하나 씩, 그리고 현재 심사 중인 미국 쪽 저널 하나가 있습니다. 


 부업 내지는 취미 수준으로 하는 것치고는 좀 많이 쓰는 편인데, 그래도 목표로 잡은 전문가 수준에 도달하려면 많은 길을 가야 합니다. 물론 쉽지는 않겠지만, 시도는 해볼 수 있다고 생각합니다. 별로 이룬 것 없이 시간만 보내는 것보다는 뭔가 시도라도 해보는 것이 더 나은 선택이 아닐까 생각하기 때문입니다. 블로그도 책도 그래서 같이 하기 힘들지만, 계속해서 시도를 해보려고 합니다. 



2017년 5월 28일 일요일

수염 고래가 커진 건 비교적 최근이다?



 흰긴수염고래를 포함한 수염고래는 지구상에서 가장 거대한 동물입니다. 지금까지 지구상에 살았던 어떤 동물보다 더 거대한 수염고래가 등장한 것은 비교적 최근의 일입니다. 스미스소니언 자연사 박물관의 큐레이터인 니콜라스 피언슨(Nicholas Pyenson)과 그의 동료들은 멸종 수염고래와 현생 수염고래를 분석해서 수염 고래가 지금처럼 거대해진 것이 비교적 최근인 수백 만년 사이의 일이라는 사실을 밝혀냈습니다. 


 수염고래는 그 크기때문에 전체 화석이 발견되는 경우가 드물긴 하지만, 스미스소니언 박물관은 세계에서 가장 큰 고래 화석 표본을 가지고 있으며 특히 크기 추정에 필요한 두개골 골격 화석을 보유해 멸종 수염고래의 크기를 분석하는데 이상적인 조건을 가지고 있습니다. 


 과학자들은 수염고래의 조상이 작았다는 사실을 알고 있습니다. 이전 포스트에서 소개드린 것처럼 수염 고래의 조상은 4m 내외의 비교적 작은 해양 포유류였습니다. 




 연구팀은 멸종된 63종의 고래의 크기와 현생 고래 13종의 크기를 분석해서 고래가 언제부터 커졌는지를 파악했습니다. 그 결과 3000만년의 기간 동안 수염 고래의 크기는 450만년 전까지도 10m 내외 수준을 유지했습니다. 그러다가 200-300만년 전부터 작은 크기의 고래가 사라지고 갑자기 큰 수염고래가 주종을 이뤘다는 사실이 드러났습니다. 


 그 이유에 대해서 연구팀은 기후 변화로 인한 먹이 공급의 변화이라고 주장했습니다. 빙하기가 찾아오면서 영양염류의 공급에 계절적인 변화가 생겼고 먹이가 되는 크릴 새우나 플랑크톤이 아무 곳에서나 다량으로 생기는 것이 아니라 일부 지역에 집중되면서 큰 몸집이 더 유리한 상황이 되었기 때문입니다. 


 몸집이 크면 한 번에 많이 먹을 수 있을 뿐 아니라 많은 에너지를 저장해서 오래 먹지 않고도 버틸 수 있습니다. 동시에 먼 거리를 이동할 수 있기 때문에 먹이가 나타나는 장소를 찾아 다니는 데 유리합니다. 이는 모두 현재 있는 대형 수염 고래에서 볼 수 있는 패턴이기도 합니다. 


 과학은 '왜?'라는 질문에 답하는 학문입니다. 고래가 지금처럼 커질 수 있었던 것은 먹이 피라미드의 아래에 있는 작은 먹이를 먹는 여과 섭식자이기 때문이지만, 그것이 커져야 하는 이유를 설명하지는 않습니다. 아마도 지난 수백 만년 사이의 환경 변화가 수염고래의 크기를 키우는 쪽으로 강력한 진화압을 가했고 그것이 고래가 지금처럼 커진 이유였을 것입니다. 


 이렇게 우리는 지구 역사상 가장 거대한 생물에 대한 이해를 조금씩 늘려나가고 있습니다. 


 참고 


Independent evolution of baleen whale gigantism linked to Plio-Pleistocene ocean dynamics, Proceedings of the Royal Society B, rspb.royalsocietypublishing.org/lookup/doi/10.1098/rspb.2017.0546 




소형 무인기를 위한 소형 유도 무기 - 퓨리



(Textron / Thales Fury guided weapon system)


 텍스트론 시스템이 새도우 (Shadow) 전술 무인기에 사용할 수 있는 정밀 타격 무기인 퓨리 (Fury)의 개발을 완료했다고 발표했습니다. 퓨리는 13회의 테스트 발사와 23.8시간의 테스트를 거쳤으며 고정 목표는 이동 목표에 대해서 1m 내외의 정밀 유도 공격이 가능한 능력을 입증했습니다. 



(동영상) 


 퓨리는 길이 68.6cm, 지름 7.62cm, 무게 5.8kg, 탄두 중량 1.8kg의 소형 활강무기지만, GPS 및 세미 액티브 레이저 유도가 가능한 유도 무기로 이동 표적도 공격이 가능합니다. 텍스트론에 의하면 8000피트 고도에서 1.5km 떨어진 이동 표적 공격에 성공했다고 합니다. 


 유도 무기의 크기가 매우 작다고 생각할수도 있는데, 사실 새도우 무인기 자체가 워낙 작기 때문에 이보다 더 큰 무장은 탑재가 어렵습니다. 새도우는 활주로 없이 사출기를 이용해서 발사가 가능한 소형 정찰 드론으로 공중량(empty weight)이 84kg에 불과한 무인 정찰기입니다. 따라서 이보다 더 큰 무장은 사실 장착하기도 어렵습니다. 


 그렇지만 퓨리 정도의 소형 정밀 타격 무기가 있으면 여러 상황에서 유용하게 사용이 가능할 것으로 생각됩니다. 특히 정규전보다 비정규전이나 대테러 전투에서는 대규모 폭격보다는 정밀 유도 공격을 통해 민간인 피해를 줄이고 정확히 원하는 타격만 공격하는 능력이 중요합니다. 


 소형 무인기와 함께 운용할 수 있다는 점에서 가격이 적당하다면 퓨리 같은 소형 유도활강 무기도 큰 가능성이 있을 것 같습니다. 


 참고 





우주 이야기 657 - 별에서 바로 블랙홀로 진화하다.



(This pair of visible-light and near-infrared Hubble Space Telescope photos shows the giant star N6946-BH1 before and after it vanished out of sight by imploding to form a black hole. The left image shows the 25 solar mass star as it looked in 2007. In 2009, the star shot up in brightness to become over 1 million times more luminous than our sun for several months. But then it seemed to vanish, as seen in the right panel image from 2015. A small amount of infrared light has been detected from where the star used to be. This radiation probably comes from debris falling onto a black hole. The black hole is located 22 million light-years away in the spiral galaxy NGC 6946.
Credits: NASA, ESA, and C. Kochanek (OSU))


(The doomed star, named N6946-BH1, was 25 times as massive as our sun. It began to brighten weakly in 2009. But, by 2015, it appeared to have winked out of existence. By a careful process of elimination, based on observations researchers eventually concluded that the star must have become a black hole. This may be the fate for extremely massive stars in the universe.
Credits: NASA, ESA, and P. Jeffries (STScI))


 과학자들이 매우 독특한 블랙홀의 탄생을 관측했습니다. 거대 쌍안 망원경 Large Binocular Telescope (LBT) 및 나사의 허블, 스피처 우주 망원경을 이용해서 태양 질량의 25배에 달하는 별이 초신성 폭발 없이 바로 블랙홀로 진행하는 것을 발견한 것입니다. 


 지구에서 2200만 광년 떨어진 은하인 NGC 6946는 많은 별과 초신성이 발생해서 불꽃놀이 은하라고 불리고 있습니다. 오하이오 주립대학의 크리스토퍼 코샤넥 교수(Christopher Kochanek, professor of astronomy at The Ohio State University)가 이끄는 연구팀은 2009년부터 이 은하에서 N6946-BH1라는 별의 변화를 관측했습니다. 


 당초 N6946-BH1는 태양 질량의 25배 정도 되는 별로 초신성 폭발을 앞둔 것으로 예상되었습니다. 하지만 밝기가 점차 줄어들더니 2015년에는 아예 잘 보이지 않는 수준까지 어두워졌습니다. 연구팀은 이 현상에 대한 연구를 진행한 끝에 이 별이 초신성 폭발 없이 바로 블랙홀이 되었다는 결론을 내렸습니다. 




(동영상) 


 물론 이 연구 결과에 대해서는 더 검증이 필요하긴 하겠지만, 가능성이 없는 것은 아닙니다. 과학자들은 이전부터 거성 가운데 30%까지 초신성 폭발 단계 없이 블랙홀이 된다고 의심하고 있었습니다. 질량이 큰 별에 비해 초신성 폭발의 빈도가 적기 때문입니다. 


 연구팀에 의하면 초거성의 마지막 단계에서 강력한 항성풍으로 주변의 가스를 잃게 되면 결국 초신성 폭발에 필요한 질량을 잃게 되지만, 그래도 남은 핵연료의 잔해만으로도 블랙홀을 만드는 데 필요한 질량 (TOV 한계)를 확보할 수 있다고 합니다. 


 이것이 확실하다면 N6946-BH1 외에도 여러 초거성에서 초신성 폭발 없이 블랙홀이 되는 모습을 관측할 수 있을 것입니다. 물론 정확히 그 순간을 포착하기 쉽지 않겠지만, 이와 같은 현상을 계속해서 관측한다면 무거운 별이 초신성 단계를 거쳐 중성자별이나 블랙홀이 된다는 표준 이론은 수정이 필요하게 될 것으로 보입니다. 


 참고