‘연애결혼의 아버지는 실수, 어머니는 불가피성이다.’독일 철학자이자 시인인 프레드리히 니체의 이 격언에 혹시 고개를 끄덕이지는 않는가. 결혼이라는 인생 중대사에 특별한 관심을 보여온 동서고금 각계의 학자들에서 수학자 역시 빠질 수 없다. 결혼식이 많은 계절, ‘프러포즈 알고리즘’, 혹은 ‘전통결혼 알고리즘’이라 불리는 수학적 전산과정을 통해 결혼과 선택의 상관관계를 알아보자.
▲‘프러포즈 알고리즘’은 무엇
제 짝을 찾아 결혼에 이르는 과정을 수학적 알고리즘으로 설명한 ‘프러포즈 알고리즘’은 사랑하는 사람을 적극적으로 찾아가는 것과 자신에게 찾아오는 사람 중 최선의 배우자를 선택하는 것 가운데 어느 쪽이 더 유리한지에 초점을 맞춘다. 미국의 수학자 게일과 셰이플리가 정리한 이 공식이‘전통결혼 알고리즘(TMAㆍtraditional marriage algorithm)’라고도 불리는 이유는 남성이 맘에 드는 여성을 찾아간다는 가정으로부터 시작하기 때문이다.
이 식은 남성과 여성의 수가 한정돼 있고 동성애, 혹은 양성애 커플이 없을 경우에 한해 어느 선에 이르면 반드시 끝나게 돼 있다. 한 사람이 거부를 당한다는 것은 결국 한 쌍이 맺어져 전체 집합에서 사라지는 것을 뜻하므로 수학적 식으로는 n명의 남성과 여성이 각각 있을 때 n²-n+1번 이내에 알고리즘은 끝난다. 또한 양측의 숫자가 각각 n일 때 이들이 자신의 짝을 만날 수 있는 평균 도전 횟수는 nlogn 이다.
▲이상형을 만날 확률, 누가 더 높을까
간단하게 보이는 이 알고리즘은 실제로 세계 유명 결혼회사나 직업소개소 등에서 사용되는 컴퓨터 프로그램에서 사용하는 것이다. 사회에서 이 프로그램이 효과적으로 운영될 수 있으려면 제안을 받아들이거나 거부할 수 있는 기한을 짧게 잡아야 하는 것이 관건. 실제로 1940년 초 미국의 병원들은 이 같은 시스템으로 레지던트를 뽑았는데 선택 시간이 제한되지 않자 심하게는 졸업하기도 전인 2년 전부터 선발절차를 시작해야 했다. 선발 절차가 이토록 오래 걸리자 실제로 병원 측은 후보 레지던트에게 약 12시간정도의 시간을 주고 결정을 강요하기도 해 문제가 됐다.
이 알고리즘은 언뜻 살펴보면 찾아오는 이를 거절하거나 받아들일 수 있는 선택권을 지닌 여성, 혹은 고용자 측이 훨씬 유리해 보인다. 그러나 수학자들이 복잡한 증명 과정을 거쳐 내린 결론은 이 경우 ‘자신의 이상형과 결혼하는 횟수는 남성이 훨씬 높다’는 것. 이들은 정해진 숫자의 후보 안에서 거절당한다는 위험부담이 있더라도 선호하는 짝을 자신이 찾아 나설때 원하는 짝을 만날 확률이 커진다고 말한다. 이 증명의 골자는 ‘원하는 짝을 찾아가 거절 당하는 위험 부담이 원하는 짝이 자신을 찾아오지 않을 부담보다 훨씬 크다’는 것. 이들의 증명대로 자신의 짝에게 용기 있게 도전해 얻는 배우자에 대한 만족도가 훨씬 높다면 요즘 젊은 여성들의 적극적인 자세는 남성보다 여성의 행복 지수를 높여주는 셈이다.
김신영기자 ddalgi@hk.co.kr
(도움말: 마이크로소프트 연구소 수석연구원 김정한 박사)
●알고리즘이란
'인도 수학에 의학 계산법'이라는 저서를 통해 아라비아 숫자를 유럽에 전파한 아라비아의 위대한 수학자 알콰리즈미의 이름에서 유래한 '알고리즘(algorism)'은 계산법이나 정보처리의 순서라는 뜻으로 쓰인다. 전에는 아라비아 숫자를 이용한 계산 방법을 주로 나타내는 방법으로 쓰이다가 컴퓨터가 등장하면서 정보처리의 순서를 나타내는 전산식에도 사용되기 시작했다.컴퓨터가 발달하면서 데이터를 크기 순으로 배열하거나 방정식의 근을 구하고 암호를 해독하는 등 각 분야의 다양한 알고리즘이 전산 수학자들에 의해 끊임 없이 개발돼 왔다. 또한 괴델, 튜링 등의 수학자들은 알고리즘의 개념을 수학적으로 정확하게 정의하려고 시도해왔으며 그 결과 컴퓨터로는 풀 수 없는, 즉 알고리즘이 존재하지 않는 복잡한 문제도 있다는 것을 증명하기도 했다.
●프러포즈 알고리즘의 실례
<진행순서> .
1. 남성이 결혼할 수 있는 여성 후보 중 가장 마음에 드는 사람에게 찾아가 프러포즈를 한다.
2. 여성은 자신에게 찾아온 남성들 중 더 나은 사람에게 ‘일단 대기’하라고 하고 나머지에게는 ‘나와 절대 결혼할 수 없으니 돌아가라’고 한다.
3. 탈락한 남성은 처음 선택한 여성 다음으로 마음에 드는 여성에게 다시 프러포즈를 한다. 이때 여성이 전에 택한 이보다 다시 도전한 사람이 좋으면 전에 택한 이에게 ‘돌아가라’고 한다.
4. 위의 방법을 ‘짝이 없는 남성’이 더 이상 없을 때까지 반복한다.
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