마거릿 해밀턴 (과학자)

1. 개요

마거릿 해밀턴은 미국의 컴퓨터 과학자이자 소프트웨어 공학자로, 아폴로 계획 당시 아폴로 우주선의 비행 소프트웨어를 개발하는 데 핵심적인 역할을 했다. 그는 MIT에서 SAGE 프로젝트에 참여하여 소프트웨어 개발 경력을 시작했으며, NASA에서 아폴로 사령선 및 달 착륙선, 스카이랩을 위한 소프트웨어 개발을 이끌었다. 해밀턴은 "소프트웨어 공학"이라는 용어를 처음 사용한 인물로 알려져 있으며, 오류 방지 및 결함 허용에 대한 아이디어를 발전시켜 관련 회사를 설립하기도 했다. 그녀는 1986년 에이다 러브레이스 상, 2016년 대통령 자유 훈장을 받는 등 다양한 상을 수상했으며, 2022년에는 국립 항공 명예의 전당에 헌액되었다.

2. 어린 시절과 교육

마거릿 일레인 헤이필드는 1936년 8월 17일 인디애나주 파올리에서 케네스 헤이필드와 루스 에스더 헤이필드(결혼 전 성은 파팅턴) 사이에서 태어났다. 가족은 미시간주로 이사했고, 마거릿은 1954년 핸콕 고등학교를 졸업했다.

1955년 미시간 대학교에서 수학을 공부했으며, 이후 어머니가 다녔던 얼럼 칼리지로 편입했다. 1958년 얼햄 대학교에서 수학 전공, 철학 부전공으로 학사 학위를 받았다. 그녀는 얼럼 칼리지 수학과 학과장이었던 플로렌스 롱을, 추상 수학을 공부하고 수학 교수가 되려는 자신의 열망을 돕는 데 기여한 인물로 꼽았다.

그녀는 시인이었던 아버지와 교장이었던 할아버지가 자신의 학문에 철학 부전공을 포함하도록 영감을 주었다고 말한다. 졸업 후, 남편이 하버드 학사 학위 과정을 밟는 동안 잠시 고등학교에서 수학과 프랑스어를 가르쳤다. 그 후 브랜다이스 대학교 대학원에서 추상 수학을 공부하기 위해 보스턴으로 이주했다.

3. 초기 경력

마거릿 히필드는 인디애나주 파올리에서 태어났다. 1954년 행콕 고등학교를 졸업하고 미시간 대학교에서 수학을 전공했으며, 1958년 얼햄 대학교에서 수학 학사 학위와 철학 부전공 학위를 받았다. 졸업 후 남편이 학사 학위를 취득할 때까지 고등학교에서 수학과 프랑스어를 잠시 가르쳤다. 이후 브랜다이스 대학교 대학원에서 이론 수학을 공부하기 위해 매사추세츠주 보스턴으로 이주하였다.

1960년, 매사추세츠 공과대학교(MIT) 기상학과 에드워드 노턴 로렌즈 교수를 위해 LGP-30과 PDP-1 컴퓨터에서 작동하는 날씨 예측 소프트웨어를 개발하는 임시직을 맡았다. 이 소프트웨어는 마빈 민스키의 프로젝트 MAC의 일환이었다. 당시에는 컴퓨터 과학과 소프트웨어 공학 교육 과정이 정립되지 않아, 프로그래머들은 실무 경험을 통해 기술을 습득했다.

3.1. SAGE 프로젝트

SAGE 계획은 MIT에서 시작한 월윈드 계획의 연장선으로, 기상 체계를 예측하고 시뮬레이터를 통해 움직임을 추적하는 컴퓨터 시스템을 만드는 것이 목표였다. SAGE는 곧 냉전 시대 잠재적인 소련의 공격에 대비해 대공 방어를 위한 군사용으로 개발되었다. 해밀턴은 자신이 맡은 임무에 대해 다음과 같이 설명했다.

> 누군가 초심자로 조직에 들어왔을 때, 그들이 해왔던 일은 아무도 이해하지 못하거나 실행에 이를 수 없었던 프로그램을 그 사람에게 할당하는 것이었다. 내가 초심자였을 때도 그들은 나에게 프로그램을 주었다. 그것은 까다로운 프로그래밍을 해야 했고, 작성한 사람이 모든 의견을 그리스어와 라틴어로 적었다는 사실이 즐거움을 주었다. 그래서 나는 이 프로그램을 할당받고 실제로 작업을 하게 되었다. 심지어 라틴어와 그리스어로 된 답변을 출력하게 하였다. 나는 그것을 작동시킨 첫 번째 사람이었다.

1961년부터 1963년까지 해밀턴은 링컨 연구소의 SAGE 프로젝트에서 일했다. 그녀는 미국 공군이 잠재적인 적 항공기를 탐지하는 데 사용한 프로토타입 AN/FSQ-7 컴퓨터 (XD-1)의 소프트웨어를 작성한 프로그래머 중 한 명이었다. 또한 공군 캠브리지 연구소에서 위성 추적 프로젝트를 위한 소프트웨어도 작성했다.

4. NASA 경력

해밀턴은 당시 아폴로 계획 우주 임무에 종사하던 MIT의 찰스 스타크 드레이퍼 연구소에 들어가, 아폴로와 스카이랩용 소프트웨어 개발을 이끌었다. 해밀턴의 팀은 아폴로 명령 모듈, 달 착륙선, 스카이랩을 위한 기내 소프트웨어 개발을 책임졌다. 또한, 해밀턴이 설계하고 개발한 오류 감지 및 복구 소프트웨어(디스플레이 인터페이스 루틴, 재시작 등)를 포함한 시스템 소프트웨어도 설계하고 개발하였다. 해밀턴은 컴퓨터 과학 및 소프트웨어 공학 과정이 드물었던 시기에 실무 경험을 쌓았다.

그녀의 전문 분야는 다음과 같다:

4.1. 아폴로 11호

아폴로 11호 임무의 결정적인 순간 중 하나는, 아폴로 가이던스 컴퓨터가 기내 비행 소프트웨어와 함께 달 착륙을 막은 것이다. 달착륙선이 달 표면에 도달하기 3분 전, 몇 대의 컴퓨터가 경보를 울렸다. 착륙선의 랑데부 레이다에 부정확한 위상 전원이 공급되자 컴퓨터가 과부하를 일으켜 일시 중단된 것이었다. 프로그램 경보는 "실행 오버플로"를 표시했는데, 이는 길잡이 컴퓨터가 모든 작업을 실시간으로 완료할 수 없고 그 중 일부를 연기해야 함을 의미했다. J. 할콤 레이닝이 설계한 비동기 실행은 작업 우선 순위를 매겨 컴퓨터가 늘어난 요구에 잘 대처할 수 있도록 해주었다. 해밀턴의 우선 순위 경보 표시는 우주비행사의 정상적인 화면 표시를 중단시키고 "우주비행사에게 실행/비실행 결정권(착륙 또는 착륙하지 않기)을 부여"하여 비상 사태를 경고하였다. NASA의 컴퓨터 공학자 잭 가먼은 우선 순위 표시로 제시된 오류의 의미를 인지하여 "실행, 실행!"을 외쳤고, 우주비행사들은 계속해서 실행했다. 해밀턴을 NASA 스페이스 액트 어워드 후보로 지명한 선임 기술자 폴 커토 박사는 해밀턴의 작업을 "극단적으로 신뢰할 수 있는 소프트웨어 설계의 토대"로 칭했다.

해밀턴은 이 사건을 다음과 같이 썼다.

5. 기업 활동

1976년, 해밀턴은 세이딘 젤딘과 함께 아폴로 계획에 참여하면서 오류 방지와 결함 허용에 대한 아이디어를 더욱 발전시키기 위해 하이어 오더 소프트웨어(Higher Order Software, HOS)라는 회사를 공동 설립했다. 그들은 MIT에서 개발한 HOS 방법론을 기반으로 USE.IT이라는 제품을 만들었다. 이는 미국 정부의 수많은 프로그램에서 성공적으로 사용되었으며, 통합 컴퓨터 지원 제조 (ICAM) 프로젝트에서 미국 공군이 개발한 모델링 언어인 IDEF의 자동화된 버전인 C-IDEF를 공식화하고 구현하는 프로젝트를 포함한다. 해밀턴은 1984년까지 HOS의 CEO를 역임했으며, 1985년에 회사를 떠났다.

1986년 3월, 그녀는 매사추세츠주 케임브리지에 해밀턴 테크놀로지스(Hamilton Technologies, Inc.)를 설립했다. 이 회사는 시스템 설계 및 소프트웨어 개발을 위한 사전 개발 패러다임을 기반으로 한 범용 시스템 언어(USL)와 관련 자동화 환경인 001 툴 스위트를 중심으로 개발되었다.

6. 업적 및 영향

해밀턴은 "소프트웨어 공학"이라는 용어를 처음 사용한 것으로 알려져 있다. 해밀턴은 이 용어를 만들게 된 계기에 대해 다음과 같이 설명한다.

해밀턴이 초기 아폴로 임무 동안 "소프트웨어 공학"이라는 용어를 사용하기 시작했을 때, 소프트웨어 개발은 다른 엔지니어링 분야에 비해 진지하게 받아들여지지 않았고, 과학으로 여겨지지도 않았다. 해밀턴은 소프트웨어 개발을 엔지니어링 분야로 정당화하는 데 관심을 가졌다. 시간이 지남에 따라 "소프트웨어 공학"이라는 용어는 다른 기술 분야와 동일한 존경을 받게 되었다. IEEE 소프트웨어 2018년 9/10월호는 소프트웨어 공학 50주년을 기념한다.

해밀턴은 "오류"에 대해 이야기하며, 오류가 소프트웨어 공학 관련 작업에 어떤 영향을 미쳤는지, 그리고 그녀의 언어인 USL이 시스템 내에서 대부분의 "오류"를 방지하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 설명한다. USL을 사용하면 오류를 계속 테스트하는 대신, 그녀의 프로그램은 처음부터 시스템에서 대부분의 오류를 제거하도록 설계되었다. USL은 아폴로 임무에서 얻은 지식과 경험을 바탕으로 만들어졌으며, 그녀는 시스템과 소프트웨어에 대한 수학적 이론을 확립했다. 이 방법은 소프트웨어 공학 분야에 매우 큰 영향을 미쳤으며, 현재에도 그렇다.

와이어드에 기고한 로버트 맥밀란은 다음과 같이 언급했다. "MIT에서 그녀는 세계 최초의 휴대용 컴퓨터용 코드를 작성하면서 동료들과 함께 컴퓨터 프로그래밍의 핵심 원리를 만드는 데 기여했다."

해밀턴의 혁신은 인간을 달에 보내는 데 중요한 역할을 한 업적을 넘어선다. 와이어드에 따르면, 카렌 테건 파디르는 다음과 같이 말한다. "그녀는 다른 초기 프로그래밍 개척자인 COBOL 발명가 그레이스 호퍼와 함께 소프트웨어와 같은 STEM 분야에서 더 많은 여성들이 진출하고 성공할 수 있도록 문을 여는 데 큰 공헌을 했다."

2017년, "NASA의 여성들" 레고 세트가 출시되었는데, 여기에는 해밀턴, 메이 제미슨, 샐리 라이드, 낸시 그레이스 로먼의 레고 미니피겨가 포함되었다. 이 세트는 원래 마이아 와인스톡이 NASA 역사에 기여한 여성들에게 헌정하기 위해 제안되었으며, 해밀턴의 섹션에는 1969년 그녀가 소프트웨어 목록을 쌓아놓고 포즈를 취한 유명한 사진을 재현한 모습이 담겼다.

2019년, 아폴로 착륙 50주년을 기념하기 위해 구글은 해밀턴에게 헌정하기로 결정했다. 아이반파 태양열 발전소의 거울을 배치하여 달빛 아래 해밀턴과 아폴로 11호의 그림을 만들었다.

대체 역사 드라마 포 올 맨카인드의 가상의 NASA 엔지니어인 마고 매디슨은 해밀턴에게서 영감을 받았다.

7. 수상 내역

8. 사생활

해밀턴은 얼햄 대학교에서 남편 제임스 콕스 해밀턴을 만났다. 두 사람은 1950년대 후반에 결혼했는데, 이는 그녀가 얼햄 대학교를 졸업한 다음 해 여름인 1958년 6월 15일이었다. 그녀는 잠시 인디애나주 보스턴의 공립학교에서 고등학교 수학과 프랑스어를 가르쳤다. 그 후 부부는 매사추세츠주 보스턴으로 이사했고, 그곳에서 1959년 11월 10일에 딸 로렌을 낳았다. 딸 로렌은 자라서 억만장자이자 배우, 무용가, 안무가인 제임스 콕스 챔버스와 결혼하였다. 해밀턴은 주말 동안 주로 딸과 시간을 보냈고, 나중에 아폴로의 명령 모듈 컴퓨터에 추가되는 루틴을 작성하기 위해 종종 로렌을 실험실로 데려갔다. 마거릿 해밀턴과 제임스 콕스 해밀턴은 이혼하였다. 1967년에 이혼했고, 마거릿은 2년 후 댄 리클리와 결혼했다.

해밀턴에게는 여동생 캐서린이 있다.