과학은 우리가 컴퓨터에 충분히 잘 설명할 수 있을 정도로 이해하는 것이고, 예술은 그 외 모든 것이다.
Donald Ervin Knuth는 미국의 컴퓨터 과학자, 수학자이며 Stanford University의 명예교수이다. 그는 1974년 ACM Turing Award의 수상자이며, 이는 비공식적으로 컴퓨터 과학 분야의 노벨상으로 간주된다. Knuth는 "알고리즘 분석의 아버지"라고 불려왔다.
그는 다권의 저작물 The Art of Computer Programming의 저자이다. 그는 알고리즘의 계산 복잡성에 대한 엄격한 분석의 발전에 기여했으며, 이에 대한 공식적인 수학 기법들을 체계화했다. 이 과정에서 그는 또한 점근 표기법을 대중화했다. 이론적 컴퓨터 과학의 여러 분야에 대한 근본적인 기여 외에도, Knuth는 TeX 컴퓨터 조판 시스템, 관련된 METAFONT 폰트 정의 언어 및 렌더링 시스템, 그리고 Computer Modern 서체 족의 창작자이다.
작가이자 학자로서, Knuth는 문학적 프로그래밍을 장려하고 용이하게 하기 위해 설계된 WEB 및 CWEB 컴퓨터 프로그래밍 시스템을 만들었으며, MIX/MMIX 명령어 집합 아키텍처를 설계했다. Knuth는 소프트웨어 특허 부여에 강하게 반대하고 있으며, 미국 특허청과 상표청 및 유럽 특허청에 자신의 의견을 표명했다.
전기
초기 생활
Knuth는 Wisconsin의 Milwaukee에서 독일계 미국인인 Ervin Henry Knuth와 Louise Marie Bohning에게서 태어났다. 그의 아버지는 작은 인쇄소를 소유했으며 부기를 가르쳤다. Milwaukee Lutheran High School의 학생이었던 Donald는 문제를 해결하기 위한 독창적인 방법들을 생각해냈다. 예를 들어, 8학년 때 그는 "Ziegler's Giant Bar"의 글자들로 만들 수 있는 단어의 개수를 찾는 대회에 참가했으며, 심사위원들은 2,500개의 단어를 찾아냈다. 가짜 복통으로 학교를 쉬는 동안의 시간과 문제를 다른 방식으로 풀면서, Knuth는 미완성 사전을 사용하여 각 사전 항목이 그 문구의 글자들을 이용해 만들어질 수 있는지 판단했다. 이 알고리즘을 사용하여 그는 4,500개 이상의 단어를 찾아내어 대회에서 우승했다. 상으로, 학교는 새 텔레비전과 모든 동급생들이 먹을 수 있는 충분한 양의 캔디 바를 받았다.
교육
Knuth는 현재 Case Western Reserve University의 일부인 Cleveland, Ohio의 Case Institute of Technology에 물리학 장학금을 받아 1956년에 입학했다. 그는 또한 Theta Chi 형제회의 Beta Nu Chapter에 가입했다. Case에서 물리학을 공부하는 동안, Knuth는 초기 상용 컴퓨터인 IBM 650을 소개받았다. 컴퓨터의 매뉴얼을 읽은 후, Knuth는 자신이 더 잘할 수 있다고 믿었기 때문에 학교에서 사용하는 기계의 어셈블리 및 컴파일러 코드를 다시 쓰기로 결정했다.
1958년, Knuth는 학교 농구팀이 경기에서 이기도록 돕기 위한 프로그램을 만들었다. 그는 선수들이 골을 얻을 확률을 측정하기 위해 선수들에게 "값"을 할당했으며, 이는 나중에 Newsweek과 CBS Evening News가 보도한 새로운 접근 방식이었다.
Knuth는 Case Institute의 Engineering and Science Review의 창립 편집자 중 한 명이었으며, 이 잡지는 1959년에 최고의 기술 잡지로 전국 상을 수상했다. 그 후 그는 물리학에서 수학으로 전환했으며, 1960년에 Case에서 두 개의 학위를 받았다: 학사 학위와 동시에 자신의 작업이 예외적으로 뛰어나다고 생각한 교수진의 특별한 상으로 인한 석사 학위이다.
1963년, 수학자 Marshall Hall을 지도교수로 하여 California Institute of Technology에서 수학 박사 학위를 취득했다.
초기 작업
박사 학위를 받은 후, Knuth는 Caltech의 조교수로 교수진에 입사했다.
그는 컴퓨터 프로그래밍 언어 컴파일러에 관한 책을 쓰기 위한 위탁을 받았다. 이 프로젝트를 작업하는 중에, Knuth는 먼저 컴퓨터 프로그래밍의 기본 이론을 개발하지 않고는 이 주제를 적절하게 다룰 수 없다고 결정했으며, 이것이 The Art of Computer Programming이 되었다. 그는 원래 이것을 하나의 책으로 출판할 계획이었다. Knuth가 책의 개요를 개발하면서, 그는 주제를 철저히 다루기 위해 6권, 그 후 7권이 필요하다고 결론지었다. 그는 1968년에 첫 번째 권을 출판했다.
The Art of Computer Programming의 첫 번째 권을 출판하기 직전, Knuth는 Caltech를 떠나 Princeton University 캠퍼스에 위치했던 Institute for Defense Analyses의 Communications Research Division에 고용되었으며, 이곳은 국가안보국을 지원하기 위해 암호학에서 수학 연구를 수행하고 있었다.
1967년 Knuth는 Society for Industrial and Applied Mathematics 회의에 참석했고 누군가 그가 무엇을 하는지 물었다. 당시 컴퓨터 과학은 수치 해석, 인공지능 및 프로그래밍 언어로 분할되었다. 그의 연구 및 The Art of Computer Programming 책에 기초하여, Knuth는 다음 번에 누군가 질문했을 때 "알고리즘 분석"이라고 말하기로 결정했다.
Knuth는 그 후 이 직위를 떠나 1969년에 Stanford University 교수진에 합류했으며, 현재 컴퓨터 과학의 Fletcher Jones 명예교수이다.
저작
Knuth는 컴퓨터 과학자일 뿐만 아니라 작가이다.
The Art of Computer Programming TAOCP
1970년대, Knuth는 컴퓨터 과학을 "진정한 정체성이 없는 완전히 새로운 분야. 그리고 이용 가능한 출판물의 수준이 그리 높지 않았다. 나오고 있는 많은 논문들은 단순히 잘못되었다. ... 그래서 나의 동기 중 하나는 매우 잘못되게 말해진 이야기를 바로잡는 것이었다"고 설명했다. 2011년까지 그의 시리즈의 처음 세 권과 4권의 1부가 출판되었다. The Art of Computer Programming의 1권의 수학적 예비 단원의 확대에서 시작한 Concrete Mathematics: A Foundation for Computer Science 2판도 출판되었다. 2020년 4월, Knuth는 4권의 B부에서 열심히 일하고 있다고 말했으며, 이 책은 최소한 A부부터 F부까지 가질 것으로 예상된다고 했다.
다른 저작
Knuth는 또한 John Conway의 집합론 구성의 대체 수 체계에 관한 수학적 소설 Surreal Numbers의 저자이다. 단순히 주제를 설명하는 대신, 이 책은 수학의 발전을 보여주려고 한다. Knuth는 이 책이 학생들이 원본적이고 창의적인 연구를 하도록 준비하기를 원했다.
1995년, Knuth는 Marko Petkovšek, Herbert Wilf 및 Doron Zeilberger의 책 A=B의 서문을 작성했다. Knuth는 또한 Word Ways: The Journal of Recreational Linguistics에 언어 퍼즐을 가끔 기고한다.
Knuth는 또한 오락용 수학을 탐구했다. 그는 1960년대부터 Journal of Recreational Mathematics에 기사를 기고했으며, Joseph Madachy의 Mathematics on Vacation에서 주요 기여자로 인정받았다.
Knuth는 또한 Surreal Numbers를 쓰는 것부터 이메일을 사용하지 않는 이유까지 다양한 주제를 논의한 YouTube의 여러 Numberphile 및 Computerphile 동영상에 출연했다.
Knuth의 종교적 신념과 관련된 저작
컴퓨터 과학에 관한 저작 외에도, 루터교도인 Knuth는 또한 3:16 Bible Texts Illuminated의 저자이며, 여기서 그는 체계적 표본 추출 과정, 즉 각 책의 3장 16절에 대한 분석을 통해 성경을 검토한다. 각 구절은 Hermann Zapf의 지도 하에 서체 디자이너 그룹에 의해 기여된 서예 미술 렌더링을 동반한다. 그 후, 그는 자신의 3:16 프로젝트 뒤의 종교와 컴퓨터 과학에 대한 자신의 견해에 관한 MIT에서의 일련의 강연을 하도록 초대받았으며, 이는 또 다른 책인 Things a Computer Scientist Rarely Talks About로 이어졌으며, 여기서 그는 "God and Computer Science" 강연을 출판했다.
소프트웨어 특허에 대한 의견
학문 및 과학 커뮤니티의 일원으로서, Knuth는 자명해야 하는 사소한 해결책에 대한 소프트웨어 특허 부여 정책에 강하게 반대하지만, 선형 프로그래밍의 내부 점 방법과 같은 비자명한 해결책에 대해 더 미묘한 견해를 표명했다. 그는 미국 특허청 및 상표청과 유럽 특허청 모두에 자신의 의견 불일치를 직접 표명했다.
Computer Musings
Knuth는 Stanford University에서 일 년에 몇 번 "Computer Musings"라는 제목의 비공식적인 강연을 한다. 그는 2017년까지 United Kingdom의 Oxford University Department of Computer Science의 객원 교수였으며 Magdalen College의 명예 펠로우이다.
프로그래밍
디지털 조판
1970년대 TAOCP의 출판사들은 Monotype를 버리고 사진 조판을 채택했다. Knuth는 후자의 시스템이 구식 시스템을 사용하여 조판된 이전 권들의 품질에 미치지 못하는 데 너무 좌절하여, 디지털 조판에 대해 작업하기 위해 시간을 내어 TeX와 Metafont를 만들었다.
문학적 프로그래밍
TeX를 개발하는 동안, Knuth는 프로그래머들이 프로그램을 문학 저작물로 생각해야 한다고 믿었기 때문에 "문학적 프로그래밍"이라고 부르는 프로그래밍의 새로운 방법론을 만들었다. "컴퓨터에게 무엇을 하라고 지시하는 것이 우리의 주요 작업이라고 상상하는 대신, 우리가 컴퓨터에게 무엇을 하도록 하고 싶은지 인간에게 설명하는 데 집중하자."
Knuth는 WEB 시스템에서 문학적 프로그래밍의 아이디어를 구현했다. 동일한 WEB 소스는 TeX 파일을 짤짜하고 Pascal 소스 파일을 꼬아내는 데 사용된다. 이들은 차례로 프로그램의 읽을 수 있는 설명과 실행 가능한 바이너리를 생성한다. 시스템의 이후 반복인 CWEB은 Pascal을 C로 대체한다.
Knuth는 WEB을 사용하여 TeX 및 METAFONT를 프로그래밍했으며, 두 프로그램 모두 책으로 출판했다: 원래 1984년에 출판된 The TeXbook과 원래 1986년에 출판된 The METAFONTbook이다. 약 같은 시간에, LaTeX는 현재 널리 채택된 TeX 기반의 매크로 패키지로, Leslie Lamport에 의해 처음 개발되었으며, 나중에 1986년에 첫 사용자 매뉴얼을 출판했다.
음악
Knuth는 오르간 연주자이자 작곡가이다. 2016년 그는 "Saint John the Divine의 Revelation의 그리스 텍스트를 음악으로 번역"하는 것으로 설명하는 Fantasia Apocalyptica라는 제목의 오르간 음악 작품을 완성했다. 이것은 2018년 1월 10일 Sweden에서 초연되었다.
개인 생활
Donald Knuth는 1961년 6월 24일 California Institute of Technology의 대학원생이던 Nancy Jill Carter와 결혼했다. 그들은 두 명의 자녀가 있다: John Martin Knuth와 Jennifer Sierra Knuth이다.
중국식 이름
Knuth의 중국식 이름은 Gao Dena이다. 1977년, 그는 China로의 3주간의 여행을 하기 직전 Frances Yao에게 이 이름을 받았다. 그의 1980년 The Art of Computer Programming 권에서, Knuth는 당시 중국의 증가하는 컴퓨터 프로그래머 수에 의해 알려지기를 원했기 때문에 자신의 중국식 이름을 받아들였다고 설명한다. 1989년, 그의 중국식 이름은 Journal of Computer Science and Technology의 머리글 위에 배치되었으며, Knuth는 "비록 나는 당신의 언어를 말할 수 없지만, 이것은 나를 모든 중국인들과 가깝게 느끼게 한다"고 말한다.
건강 문제
2006년, Knuth는 전립선암 진단을 받았다. 그는 그 해 12월에 수술을 받았으며 "약간의 방사선 치료 ... 예방 차원에서 하지만 예후는 꽤 좋아 보인다"고 말했으며, 그는 자신의 비디오 자전에서 보고했다.
유머
Knuth는 자신의 책에서 발견된 모든 오타 또는 실수에 대해 $2.56의 찾기 비용을 지불하는 데 사용했다. 왜냐하면 "256 페니는 하나의 16진법 달러"이고, "귀중한 제안"에 대해서는 $0.32를 지불했기 때문이다. MIT의 Technology Review의 기사에 따르면, 이러한 Knuth 보상 수표는 "컴퓨터 분야에서 가장 소중한 상"이다. Knuth는 은행 사기로 인해 2008년에 실제 수표를 보내기를 멈춰야 했으며, 대신 이제 각 오류 발견자에게 그의 가상의 "Bank of San Serriffe"의 공개 나열된 잔액에서 "입금 증명서"를 제공한다.
그는 한때 한 통신자에게 "위의 코드의 버그에 주의하세요; 나는 이것이 올바르다는 것을 증명했을 뿐, 시도해본 적은 없습니다"라고 경고했다.
Knuth는 1957년에 "The Potrzebie System of Weights and Measures"라는 제목 아래 학교 잡지에 그의 첫 번째 "과학적" 기사를 출판했다. 그 기사에서 그는 길이의 기본 단원을 Mad No. 26의 두께로 정의했으며, 힘의 기본 단원의 이름을 "whatmeworry"로 지었다. Mad는 1957년 6월 No. 33 호에서 이 기사를 출판했다.
재귀의 개념을 시연하기 위해, Knuth는 의도적으로 The Art of Computer Programming, Volume
