동기화

3. 컴퓨터 과학

컴퓨터 시스템(기능적 모듈 간의 통신, 메모리와 CPU 간의 데이터 전송), 네트워크, GPS 등의 많은 부분에서 동기화가 사용된다. 시스템 설계자는 동기화 목적이 규정되면 하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 동기화 방법을 결정한다.

동기화는 데이터베이스 상의 데이터 일치를 의미하기도 한다. 예를 들어, 은행 서버에 접속하는 클라이언트의 계좌에 10만원이 있다고 가정하자. 클라이언트가 10만원을 인출하는 거래를 실행할 때, 클라이언트와 서버의 데이터가 일치하지 않으면 서버에는 인출 정보가 없을 수 있다. 이 경우 클라이언트는 10만원을 한 번 더 인출할 수 있게 되어 오류가 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위해 클라이언트와 서버는 항상 데이터를 동기화해야 한다. 애플의 아이튠즈를 예로 들면, 아이튠즈와 기기 간의 동기화는 기본적으로 아이튠즈의 데이터를 기준으로 한다. 즉, 기기에 10곡의 음악 파일이 있고 아이튠즈에는 음악 파일이 없을 때 동기화를 하면 기기의 10곡은 사라진다.

데이터 전송에서는 송신 측과 수신 측에서 동기를 맞춘다. 텔레비전 신호와 같이 동기 신호가 데이터 신호에 포함되는 방식을 자기 동기 또는 내부 동기라고 하며, 컴퓨터의 클럭 신호처럼 데이터와 별도의 동기 신호가 사용되는 방식을 외부 동기라고 한다. 일정 시간 신호가 없을 경우 리셋하는 동기 방식을 조보식 동기라고 한다.

4. 항해 및 철도

시간 측정 및 시계 동기화는 장거리 해상 항해에서 매우 중요한 문제였다. 무선 항법과 위성 기반 항법이 등장하기 전에는, 항해사들은 천문 관측과 함께 정확한 시간을 필요로 하여 선박이 동쪽 또는 서쪽으로 얼마나 이동했는지를 파악했다. 정확한 항해용 크로노미터의 발명은 해상 항해에 혁명을 가져왔다. 19세기 말에는 주요 항구에서 신호총, 깃발, 또는 타임 볼을 떨어뜨리는 형태로 시간 신호를 제공하여 선원들이 크로노미터의 오차를 확인하고 수정할 수 있도록 했다.^[1]

동기화는 19세기 철도 운영에서도 중요했다. 철도는 인접한 도시 간의 평균 태양시 차이가 눈에 띄게 나타날 정도로 충분히 빠른 최초의 주요 운송 수단이었다. 각 노선은 모든 역을 본사로 동기화하여 철도 시각 표준을 설정함으로써 이 문제를 해결했다. 일부 지역에서는 회사들이 단일 철도 선로를 공유했으며 충돌을 피해야 했다. 엄격한 시간 준수의 필요성은 회사들이 단일 표준을 정하도록 이끌었고, 결국 공공 기관은 지방 평균 태양시를 포기하고 철도 시각을 선호하게 되었다.^[1]

5. 통신

통신 분야에서 데이터 송수신을 원활하게 하기 위해 동기화가 필요하다. 데이터를 보내는 방식과 속도에 따라 필요한 요소가 다르므로, 설계자는 방식과 규약을 결정한다. 동기화는 원거리뿐만 아니라 컴퓨터나 통신 시스템 내의 가까운 거리에서도 사용된다.

전기 공학에서 디지털 논리 및 데이터 전송에서 동기 회로는 클럭 신호를 필요로 한다.

데이터 전송에서는 송신 측과 수신 측에서 동기를 맞춘다. 텔레비전 신호처럼 동기 신호가 데이터 신호에 포함되는 방식을 자기 동기 또는 내부 동기라고 하고, 컴퓨터의 클럭 신호처럼 데이터와는 별도의 동기 신호가 사용되는 방식을 외부 동기라고 부른다. 일정 시간 신호가 없을 경우 리셋하는 동기 방식을 조보식 동기라고 한다.

6. 동역학계

7. 응용 분야

동기화는 다양한 분야에서 활용된다.

• '''전기통신:''' 데이터를 원활하게 주고받기 위해 필요하다. 데이터를 보내는 방식과 속도에 따라 필요한 요소가 다르므로, 설계자가 방식을 결정하고 규약을 만든다. 원거리뿐만 아니라 컴퓨터나 통신 시스템 내에서 가까운 거리에서도 사용된다.
• '''컴퓨터 과학:''' 컴퓨터 시스템(기능적 모듈 간의 통신, 메모리와 CPU 간의 데이터 전송), 네트워크, GPS 등 많은 부분에서 사용된다. 시스템 설계자는 동기화 목적이 규정되면 하드웨어 및 소프트웨어를 통해 동기화 방법을 결정한다.
• '''데이터베이스 동기화:''' 데이터베이스에서 데이터 일치를 의미하기도 한다. 예를 들어, 은행 서버와 클라이언트 간의 거래에서 데이터 불일치가 발생하면 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 클라이언트와 서버는 항상 데이터를 일치시켜야 하며, 이를 '동기화'라고 한다. 애플의 아이튠즈와 기기 간 동기화도 데이터 일치를 위한 예시이다.
• '''데이터 전송:''' 송신 측과 수신 측에서 동기를 맞춘다. 텔레비전 신호처럼 동기 신호가 데이터 신호에 포함되는 방식을 자기 동기 또는 내부 동기, 컴퓨터의 클럭 신호처럼 데이터와 별도의 동기 신호가 사용되는 방식을 외부 동기라고 한다. 일정 시간 신호가 없을 경우 리셋하는 동기 방식을 조보식 동기라고 한다.
• '''영상 및 음성 동기화:''' 텔레비전이나 영화 등에서는 영상(동영상)과 음성의 동기를 맞춘다. 별도로 녹화하는 경우에는 동기를 위해 클래퍼보드가 필요하다.
• '''철도:''' 같은 선로 (철도)를 달리는 여러 열차의 운행을 동기화한다. 다이어그램 참조.
• '''음악:''' DTM 등 자동 연주에서는 여러 악기의 연주를 동기화한다. 인간의 합주, 합창, 연주에서도 동기가 맞춰진다.
• '''백업:''' 백업을 항상 최신 상태로 유지하려면 원본 데이터의 변경에 대해 동기화해야 한다. "아이팟과 아이튠즈의 동기화"도 같은 의미이다. → 파일 동기화, 미러링 (일방향 동기화)
• '''싱크로나이즈드 스위밍:''' 여러 연기자의 움직임을 동기화한다.
• '''천문학:''' 달 등 많은 위성은 행성의 조석력에 의해 자전과 공전이 동기화되어 있다. 태양 동기 궤도는 인공위성의 궤도의 일종이며, 승교점 경도의 변화가 태양의 움직임(지구의 공전)에 동기화되어 있다.
• '''전기 공학:''' 교류의 주파수와 전동기의 계자의 극수에 의해 구해지는 속도를 동기 속도라고 하며, 전동기의 실제 회전 속도가 동기 속도에 일치하는 상태를 동기 상태라고 한다. 동기 상태에서 가동하는 전동기를 동기 전동기라고 한다.
• '''디지털 시스템:''' 디지털 전화, 비디오 및 디지털 오디오에서 동기화는 샘플링된 데이터 스트림을 조작하는 데 중요하다. 이미지와 사운드의 동기화는 유성 영화에서 중요한 기술적 문제였으며, 더 정교한 영화, 비디오 및 오디오 애플리케이션은 타임 코드를 사용하여 오디오와 비디오를 동기화한다.^[2] 영화 및 텔레비전 제작에서는 여러 카메라의 비디오 프레임을 동기화해야 하며, 동기화는 3D 재구성에도 사용될 수 있다.^[31]
• '''전력 시스템:''' 여러 발전기를 전력망에 연결할 때 교류 발전기 동기화가 필요하다.
• '''디지털 전자 시스템:''' 마이크로프로세서와 같은 디지털 전자 시스템에는 비동기 입력을 처리하기 위한 아비터가 필요하다. 또한 한 클럭 사이클 내에 중재를 수행하려는 '동기화기'라는 전자 디지털 회로도 있지만, 아비터와 달리 동기화기는 고장이 발생하기 쉽다. (전자공학에서의 준안정성 참조)
• '''암호화:''' 암호화 시스템은 일반적으로 수신 암호가 올바른 비트를 올바른 시간에 해독하도록 보장하기 위해 일종의 동기화 메커니즘이 필요하다.
• '''자동차 변속기:''' 자동차 변속기는 톱니 회전 부품(기어 및 스플라인 샤프트)을 톱니를 맞물리기 전에 동일한 회전 속도로 만드는 동기화 장치를 포함한다.
• '''플래시:''' 플래시 동기화는 플래시를 셔터와 동기화한다.

7. 1. 신경과학

7. 2. 인지 과학

7. 3. 생물학적 네트워크

7. 4. 인간 행동

7. 5. 기타 응용 분야

• 데이터 전송에서는 송신 측과 수신 측에서 동기를 맞춘다. 텔레비전 신호 등, 동기 신호가 데이터 신호에 포함되는 방식을 자기 동기 또는 내부 동기, 컴퓨터의 클럭 신호 등, 데이터와는 별도의 동기 신호가 사용되는 방식을 외부 동기라고 부른다. 일정 시간 신호가 없을 경우 리셋하는 동기 방식을 조보식 동기라고 한다.
• 텔레비전이나 영화 등에서는 영상(동영상)과 음성의 동기를 맞춘다. 별도로 녹화하는 경우에는 동기를 위해 클래퍼보드가 필요하다.
• 철도에서는, 같은 선로 (철도)를 달리는 복수의 열차의 운행을 동기시킨다. 다이어그램 참조.
• DTM 등 자동 연주에서는, 복수의 악기의 연주를 동기시킨다. 단, 인간의 합주·합창·연주에서도 동기는 맞춰진다.
• 백업을 항상 최신 상태로 유지하기 위해서는, 오리지널 데이터의 변경에 대해 동기화할 필요가 있다. "아이팟과 아이튠즈의 동기화"도, 이것과 같은 의미이다. → 파일 동기화, 미러링 (일방향 동기화)
• 싱크로나이즈드 스위밍에서는, 복수의 연기자의 움직임이 동기화된다.
• 달 등 많은 위성은, 행성의 조석력에 의해, 자전과 공전이 동기화되어 있다.
• 태양 동기 궤도는, 인공위성의 궤도의 일종이며, 승교점 경도의 변화가 태양의 움직임 (사실은 지구의 공전)에 동기화되어 있다.
• 전기 공학에서는, 교류의 주파수와 전동기의 계자의 극수에 의해 구해지는 속도를 동기 속도라고 하며, 전동기의 실제 회전 속도가 동기 속도에 일치하는 상태를 동기 상태라고 한다. 동기 상태에서 가동하는 전동기를 동기 전동기라고 한다.

참조

_[1] 서적 Introduction to Modern Dynamics: Chaos, Networks, Space and Time Oxford University Press
_[2] 웹사이트 The Surprising Secret of Synchronization https://www.youtube.[...] 2021-03-31
_[3] 간행물 Data based quantification of synchronization 2023
_[4] 문서 Neuronal synchrony: A versatile code for the definition of relations 1999
_[5] 문서 Binding by neural synchrony 1999
_[6] 문서 Consciousness and neuronal synchronization 2009
_[7] 문서 Neural synchrony and feature binding 2009
_[8] 문서 The neuronal correlate of consciousness: Unity in time rather than space? Neurosciences and the Human Person: New Perspectives on Human Activities Pontifical Academy of Sciences. Scripta Varia. Vol. 121. Vatican City. 2013. From: www.casinapioiv.va/content/dam/accademia/pdf/sv121/sv121-singer.pdf 2013
_[9] 문서 Cortical dynamics revisited 2013
_[10] 문서 Neuronal oscillations: unavoidable and useful? 2018
_[11] 문서 Stimulus-dependent neuronal oscillations in cat visual cortex: Intercolumnar interaction as determined by cross-correlation analysis 1990
_[12] 문서 The what and why of binding: The modeler's perspective 1999
_[13] 문서 Non-symbolic compositional representation and its neuronal foundation: Towards an emulative semantics 2012
_[14] 서적 'Cognitive science: Integrative synchronization mechanisms in cognitive neuroarchitectures of the modern connectionism' CRC Press, Boca Raton/FL 2021
_[15] 간행물 Integrative synchronization mechanisms in connectionist cognitive Neuroarchitectures https://computationa[...] 2016
_[16] 서적 'The algebraic mind. Integrating connectionism and cognitive science. Bradford Book' The MIT Press, Cambridge 2001
_[17] 서적 Connectionism and the Mind: Parallel Processing, Dynamics, and Evolution in Networks Blackwell Publishers, Oxford 2002
_[18] 간행물 Living Cell as a Self-Synchronized Chemical Reactor 2024
_[19] 간행물 Sound film analysis of normal and pathological behavior patterns 1966-10-01
_[20] 간행물 Effects of visual and verbal interaction on unintentional interpersonal coordination 2005-02-01
_[21] 서적 Keeping Together in Time https://books.google[...] Harvard University Press 1997-09-30
_[22] 간행물 Actors conform, observers react: the effects of behavioral synchrony on conformity 2015-01-01
_[23] 웹사이트 Synchrony and Cooperation – PubMed – Search Results https://pubmed.ncbi.[...] 2017-02-02
_[24] 간행물 It's All in the Timing: Interpersonal Synchrony Increases Affiliation
_[25] 간행물 Sync or sink? Interpersonal synchrony impacts self-esteem 2014-01-01
_[26] 간행물 Synchrony and the social tuning of compassion 2011-04-01
_[27] 간행물 Strangers in sync: Achieving embodied rapport through shared movements 2012-01-01
_[28] 간행물 Argument disrupts interpersonal synchrony 2013-01-01
_[29] 간행물 Let's dance together: synchrony, shared intentionality and cooperation 2013-01-01
_[30] 간행물 Influences on and Measures of Unintentional Group Synchrony 2016-01-01
_[31] 간행물 Synchronization of images from multiple cameras to reconstruct a moving human https://ieeexplore.i[...] 2010