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[TECH NOTE] 구조에서 본 시스템 연계 과제

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데이터 팩토리 구축 최고 전문가 과정 [5기] - BIG DATA & AI 중심

[헬로티]

 

2020년에 팬데믹이 되어 세계를 습격한 신형 코로나바이러스 감염증(COVID-19)은 효과적인 백신이나 치료약이 없는 가운데 사회적 활동의 저감이 한정된 대책의 주요 부분이 되어 경제에 막대한 영향을 미치고 있다. 팬데믹 대책 외에도 지구 규모의 환경 문제, 거대 재해, 인구 감소와 고령화, 양극화 등 일본은 여러 가지 어려움에 동시에 대응해야 한다.

 

한편, 정보통신 기술은 급속한 진보를 이루고 있으며, 다양한 기기가 네트워크로 결합되는 ‘사물 인터넷(Internet of Things, IoT)’이나 심층학습으로 대표되는 인공지능 기술의 활용도 기대되고 있다. COVID-19 대책으로서 실시할 수밖에 없게 된 재택근무나 온라인 수업은 묘하게도 그때까지 떠들썩했던 디지털 트랜스포메이션(DX)을 많은 사람들이 체험적으로 생각하는 계기가 됐다.

 

정보통신 기술의 활용을 전제로, 물질적인 과정으로서 존재하는 실제 세계와 정보적인 과정으로서 존재하는 가상 세계를 보다 긴밀하게 결합한 Cyber-Physical-System, CPS의 구성이나 개별적으로 구성된 시스템을 연계해 보다 고도의 기능을 실현하는 System of Systems(SoS)가 앞서 언급한 사회적 과제의 해결책으로서도 기대되고 있으며, 이를 위한 시스템의 과학과 기술이 요구되고 있다.

 

이 글에서는 SoS를 생각하는 시점으로서 시스템의 연계에 대해, 그 구조의 시점에서 고찰한다. 사회적인 시스템 연계에서는 그 경제성이나 개별 시스템 운영 주체의 의도 등도 포함해 생각할 필요가 있다. 이 글에서는 우선 시스템의 경제성이나 가치 창출에 대해 논점을 간단히 정리한 다음, 몇 가지 전형적인 시스템 연계 구조에 주목해 그 과제를 검토한다.

 

 

시스템의 가치와 경제성

 

1. 시스템 사이즈와 경제성

사회 레벨의 시스템이나 시스템 연계를 생각할 때에는 시스템의 구조와 그것에 부수되는 경제성을 생각하는 것이 중요하다. 여기서는 사회적인 시스템을 크게 하거나, 작게 하는 것으로 비용과 편익이 어떻게 변화하는가에 주목한다. 특히 계산기의 소프트웨어를 많이 사용하는 현대의 복잡한 시스템에서는 고정비로서 발생하는 개발 비용에 대해 이용의 1단위 증가에 따른 비용의 증가분(경제학 용어로 한계비용이라고 한다)은 매우 낮다. 그렇기 때문에 고정비를 비율에 따라 나눈 평균 비용은 이용 확대와 함께 급속히 저하된다.

 

시스템의 이용 확대에 주목한 경제성의 대표적인 것으로서 이하가 있다. 이 중에서 앞의 2가지가 공급 측의 비용에 기인하는 반면, 네트워크 외부성은 수요 측의 편익에 관한 것이다.

 

· 규모의 경제 : 이용 규모의 확대에 따른 평균 비용의 저하를 말한다.

· 범위의 경제 : 사용 용도 확대에 따른 평균 비용 저하를 말한다.

· 네트워크 외부성 : 이용 규모의 확대에 따라, 이용자 측의 편익이 확대되는 것을 말한다.

 

2. 맨 머신 공생계와 가치 창조

인공적인 시스템을 구성하는 것의 가치는 항상 그것을 이용하는 사람 측에서 발생한다. 그렇기 때문에 사람을 명시적으로 생각하지 않는 경우, 가치에 대해서는 외생적으로 부여하는 목표의 달성이거나, 혹은 이를 실현하기 위한 시스템 코스트의 절감이라는 형태로밖에 볼 수 없다.

 

가치 창조를 생각하는데 있어 가치는 여러 가지 의미에서 생기는 것, 생기는 가치 간의 트레이드오프(trade off)가 존재하는 것과 이해관계자 간의 이해 충돌이 있을 수 있다는 것도 고려해야 한다.

 

시스템 특성 시점의 다양한 의미의 가치와 관련해, 예를 들면 ‘엔지니어링 시스템즈’라는 문헌에서는 엔지니어링 시스템의 라이프 사이클 특성을 ‘일리티’라고 부르고 있다. 이것은 ‘-ility’라는 접미사로 표현되는 특성이 많다는 것을 나타낸 것인데, 동 문헌에서는 라이프 사이클 특성을 나타내는 이하의 용어에 대해 과학 잡지나 인터넷 검색에서 출현 빈도를 보이고 있어 흥미롭다.

 

quality, reliability, safety, flexibility, robustness, durability, scalability, adaptability, usability, interoperability, sustainability, maintainability, testability, modularity, resilience, extensibility, agility, manufacturability, repairability, evolobability

 

맨 머신 공생계로서 시스템을 파악하는 것은 시스템이 창출하는 가치를 발견하는 시점으로서 중요하다. 사람이 시스템을 이용하는 장면을 봄으로써 시스템 경계의 확대, 축소나 시스템 연계로 가치를 창출하는 기회를 찾을 수 있다. 이에 대해서는 카와카미와 시모하라의 논고가 참고가 된다. 또한, 자동차의 자율주행 등이 주목받고 있지만, 복잡한 환경 속에서 작동하는 자동화 시스템에서 시스템과 이용자 협조의 실패, 책임 소재 등의 문제에도 대응해야 한다.

 

시스템 연계의 구조

 

복수의 시스템이 연계되는 구조에는 여러 가지 것을 생각할 수 있는데, 여기서는 사회적인 시스템의 연계라는 관점에서 그림 1에 나타낸 6가지 유형에 대해 생각해 보려고 한다.

 

 

1. 플랫폼

최근 ‘플랫폼’ 혹은 그것을 담당하는 ‘플랫포머’라고 불리는 기업이, GAFA로 대표되는 거대 기업의 출현도 있어 주목을 모으고 있다. 유형 (a), (b)는 네고로(根来) 등의 연구에 근거해 플랫폼을 ‘기반형’과 ‘매개형’의 2가지 형태로서 이전 저서인 ‘정보와 시스템, 새로운 시스템 접근에 대한 시점’에서 소개한 것이다. 플랫폼을 특징짓는 논의로서 네트워크 외부성과 매개형의 양면성 시장이 있다. 보다 많은 사용자를 안고 있는 것이 새로운 사용자를 더 끌어들이는 독주로 발전하는 구조를 가진다.

 

2. 레이어 구조

플랫폼이 수직으로 적층하는 구조가 그림 1 (c)에 나타낸 레이어 구조이다. 인터넷 등의 통신 프로토콜이 그 전형으로, 패킷 단위의 글로벌한 배송을 담당하는 IP 레이어 위에 양 끝 간의 커넥션형 통신을 담당하는 TCP 레이어가 있으며, 그 위에 여러 가지 구체적인 서비스를 담당하는 프로토콜이 중복된다. 레이어 구조는 각각이 플랫폼을 형성하지만, 다른 한편으로 하위 레이어의 차이를 은폐하는 효과도 있다. 예를 들면 TCP/IP는 그 하위의 유선 LAN, 무선 LAN 등의 물리 레이어를 은폐하고 있다.

 

3. 직렬 구조

앞의 레이어 구조의 세로와 가로를 바꾼 것에 지나지 않는다고도 할 수 있지만, 시스템이 직렬로 접속하는 구조(그림 1 (d))도 자주 볼 수 있다. 레이어 구조에서는 상위 레이어가 하위 레이어를 동시적으로 이용하지만, 직렬 구조에서는 시간과 함께 이용이 뒤쪽으로 넘어간다. 소재, 부품의 공급에서부터 최종 제품에 이르는 서플라이체인이 이것의 전형인데, 하류의 수급 변동이 상류에서 확대되는 Bullwhip 효과라는 문제가 알려져 있다.

 

유아 교육에서 초등, 중등 교육을 거쳐 대학, 대학원 등의 고등 교육에 이르는 학교 교육 제도도 직렬 접속된 시스템이다. 일본의 학교 교육에서는 교육에 대한 사회적 요청이 심의회 답신이나 학습 지도 요령 등의 형태로 나타나고 각 단계로 전개되어 실시되지만, 학교 측에서는 이것과는 별도로 입학하는 생도․학생의 확보나 졸업하는 생도․학생의 진로 등 전후 관계가 관심사이며, 사회적 요청에 대한 대응은 정책을 오히려 구속 조건으로 파악해 버리는 면이 있다.

 

4. 자율 분산 시스템

일정한 자율성을 가지는 유사한 시스템이 연계하면서 전체적으로 움직이는 시스템 연계로서 파악하는 방식이다. 인류가 안고 있는 여러 가지 문제들에 대해 지속 가능한 개발 목표(SDGs)가 주목받고 있으며, 지역 자원을 유효하게 이용하려는 움직임이 저출산 고령화 문제가 심각한 지방의 기본 방향과도 맞물려 일어나고 있다. 이것을 자율적인 시스템으로 파악하면서 광역으로 연계하는 자율 분산 시스템으로 파악하는 것이 요구된다. 이에 대해서는 다음 장에서 ‘가까운 시스템․먼 시스템’으로서 논의하려고 한다.

 

5. 시스템 인테그레이션

서비스 등의 이용자(개인, 조직) 측에 서면 여러 가지 플랫폼을 통합하는 형태로 이용자에게 포괄적인 가치를 제공하는 시스템 인테그레이션(그림 1 (f))의 시점도 중요하다. 이에 대해서도 교육의 정보화에 관한 동향과 함께 다음 장에서 살펴보기로 한다.

 

가까운 시스템․먼 시스템

 

1. 시스템의 원근

전 시가현 지사였던 카다 유키코 씨는 ‘가까운 물․먼 물’이라는 말을 하고 있다. 전자는 근대화 이전부터 있었던 지역 내의 물순환 시스템을, 후자는 근대화에 의해 정비된 광역의 상하수도 시스템을 가리킨다. 그는 도시 등에서 후자가 반드시 필요하다는 것을 인정한 후, 근대화의 역사 속에서 후자는 편리성에서 전자를 능가했을 뿐만 아니라, 전자가 비근대적인 것으로 부정되어 왔다는 것도 기술하고 있다.

 

카다 씨의 ‘가까운~’, ‘먼~’에 대해 키타는 사회 시스템을 생각하는데 있어, 여러 가지 시스템에서도 성립되는 시스템 파악법의 시점을 부여했다. 예를 들면 ‘가까운 음식’, ‘먼 음식’, ‘가까운 에너지’, ‘먼 에너지’, ‘가까운 공장’, ‘먼 공장’, ‘가까운 행정’, ‘먼 행정’, ‘가까운 교육’, ‘먼 교육’ 등이다.

 

현대사회는 한편으로 글로벌화가 주장되고, 다른 한편으로 지역의 쇠퇴가 문제시된다. 여기서는 카다씨의 ‘가까운~’, ‘먼~’을 사회 시스템에 일반화해 파악, 우선 그 대비를 실시한 후에 이것을 단순히 이항 대립시켜 파악하는 것이 아니라, 현대의 맥락에서 새로운 사회 시스템의 기본 방향을 생각해 본다. 기타는 가까운 시스템과 먼 시스템을 표 1과 같이 정리했다. 양자가 이항 대립적으로 파악되는 것은 이 표에 나타낸 것처럼 가치 규범이나 평가 기준이 다르기 때문이다.

 

 

2. 인재․지식․학습의 중요성

인터넷이나 재생 가능 에너지의 영향을 논하는 것으로, 리프킨의 ‘한계비용 제로 사회’가 있다. 다양한 플랫폼형 서비스를 활용해 ‘가까운 시스템’의 소규모로 다양한 활동을 지탱하는 것이 가능해지고 있으며, 자율적이고 분산된 시스템이 플랫폼을 통해 연계되는 모습을 볼 수 있다.

 

지방에서 자율적인 활동이 다양하게 전개되고 있는데, 거기서 중요한 것으로 지식이나 사람의 존재가 있다. 새로운 조직의 바람직한 모습으로 주목받고 있는 틸 조직(Teal Organization; 청록색 조직)에서는 학습 등을 통해 조직이 진화하는 것의 중요성을 나타내고 있다. COVID-19 대응으로 본격화된 교육의 온라인화는 학습자의 배움과 물리적인 장소인 캠퍼스의 결속을 완화할 수 있음을 보였다. 교육의 온라인화는 지역의 자율분산적인 활동에, 인재․지식․학습 기회를 공급하는 가능성을 엿볼 수 있게 한다.

 

우리는 이러한 상황을 이해한 후에 ‘가까운 시스템’과 ‘먼 시스템’을 이항 대립적으로만 파악하는 것이 아니라, 새로운 수단 하에서 ‘가까운 시스템’과 ‘먼 시스템’의 득실을 감안해 지양하고, 자율 분산 시스템으로서 ‘어떠한 사회를 구상할 수 있을지’를 생각하는 것이 요구된다.

 

이용자 중심의 시스템 구축

 

1. 가치 창출 현장으로서의 이용자

앞에서 말했듯이 최근 플랫폼이 주목받고 있지만 이용자의 시점에 서면 플랫폼이 제공하는 서비스를 여러 가지로 조합해 이용자에게 제공하는 시스템 인테그레이션(이하, ‘SI’로 생략한다)의 시점이 중요해진다. 기업 활동에서는 인증이나 네트워크, 서버 등의 정보 기반 위에, 재무 회계나 인사 급여, 생산 관리와 같은 기간 업무계와 기업 내의 커뮤니케이션을 뒷받침하는 정보계 등의 SI가 이루어진다. 일정 규모의 기업 등에서는 정보 시스템 부문이 이것을 담당하지만, 일본에서는 이용 기업 측에 정보계 엔지니어가 적기 때문에 SIer(에스아이어)라고 불리는 기업에 외주를 주는 구조가 있는데 SI가 개별 기업의 수요에 어떻게 대응하고 있는가 하는 점에서 의문이 남는다.

 

2. HSI의 제창

SI가 이용자에게 있어 가치 창출에 직접 관계한다는 시점에서는 SI의 다운사이징이 도전해야 할 과제이다. 여기서는 궁극적인 목표로서 가정의 SI, 즉 HSI(Home System Integration)를 제창하고 싶다. 핵가족화나 1인 세대의 증가 등으로 의식하지 않게 되었지만, HSI이란 과거에 ‘가정부’가 담당했던 기능의 시스템화이지 서비스로서 새로운 것은 아니다.

 

그러나 현대의 생활은 상당히 복잡하다. 각종 라이프 라인, 행정, 학교, 의료와 간병, 우편과 택배, 주거와 설비 보수, 저축과 대출, 보험, 납세 등의 재무가 관계하고 있으며, 육아, 교육, 건강관리, 간병 등은 가정이 담당하는 역할도 크다. 이사나 재해로 인한 피난, 구성원의 사망 등도 염두에 둘 필요가 있으며, 서브스크립션(Subscleption, 정기구독)형의 서비스나 셰어링 이코노미(Sharing Economy, 공유경제) 등의 동향도 있다.

 

현재는 이러한 서비스가 고도화, 복잡화되면서 개별적으로 가정에 정착하고 있는 실정이며, 이들을 통합하는 것이 HSI이다. 이런 의미에서 HSI는 에너지에 관한 HEMS나 가전제품의 연계 등과는 전혀 다른 시점에서 생각할 필요가 있다. 오히려, 개인에 관한 데이터의 사회적 이용을 생각하기 위해 데이터의 관리를 개인 측에 두는 등의 퍼스널 데이터의 논의와는 데이터를 통해 이용하는 기업 등의 측과 HSI를 생각하는 개인 측의 2가지 시점이 있다는 점에서 관련이 있다.

 

3. SI과 표준화, 교육 시스템의 사례

SI 다운사이징의 힌트가 되는 사례로서, 차세대 디지털 학습 환경(Next Generation Digital Learning Environment, NGDLE)의 논의가 있다. 대부분의 대학에서는 ICT를 활용한 수업 운영을 위해 학습 관리 시스템(Learning Management System, LMS)을 운영하고 있다. 개별 수업마다 필요한 기능은 다양하지만, 기존에는 All-in-One형의 LMS를 지향하고 있었다.

 

NGDLE의 핵심이 되는 개념 중 하나로, LMS를 대학 교육 서비스의 인테그레이션 허브로 자리매김하고, 서비스와의 연계 표준인 Learning Tools Interoperability(LTI)를 통해 다양한 교육․학습용 서비스를 필요에 따라 이용하는 것이 있다.

 

이용자 측은 LMS에 서비스를 집약함으로써 간단히 SI를 할 수 있다. 한편, 서비스 제공자는 많은 대학에 서비스함으로써 개별 영역의 이용을 집약해 고품질의 서비스를 저렴하게 제공할 수 있는 플랫포머가 된다.

 

맺음말

 

이 글에서는 System of Systems(SoS)를 생각하는 시점으로서 사회적인 시스템 연계를 그 구조에서 살펴봤다. 6가지의 시스템 연계 유형을 제시해 앞서 보고한 플랫폼과 함께, 자율 분산 시스템과 시스템 인테그레이션에 대해 최근 동향과 향후 시스템의 기본 방향을 바탕으로 검토해야 할 사항을 제시했다. 사회가 직면한 문제들에 대해 새로운 시스템 접근을 계속 생각해 갈 것이다.

 

喜多 一, 교토대학 국제고등교육원

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