박철근
부산대학교 수학과 졸업
한국과학기술원 응용수학 석사
한국과학기술원 응용확률 박사
한국통신 통신망연구소, 선임연구원
현 선문대학교 정보통신공학과 교수

' 정보통신과 컴퓨팅 기술의 비약적인 발전과 함께 빅데이터 분석기술이 현대는 물론 미래사회의 정치, 경제, 문화 및 과학기술 등 전 영역에 걸쳐 영향을 미칠 것으로 보인다. 여러 종류의 빅데이터를 수집하고, 분석하며, 시각화하는 빅데이터 분석기술은 시간이 갈수록 점점 그 중요성이 두드러지고 있다. 빅데이터 분석기술은 인간의 사회생활 변화 및 환경 변화를 더욱 정확하게 예측하여 정부와 기업 등 단체의 운영효율을 증대하는 것은 물론, 나아가 정보화 사회에서부터 점차 개인화되어가는 사회 구성원 및 경제 주체에 따라 맞춤형 정보를 제공하고, 분석을 가능하게 하여 새로운 기회의 장을 열고 있다.

  데이터 분석기술의 중요성이 인식되면서 파이썬의 중요성 역시 주목받고 있다. 프로그래밍 언어 중 파이썬은 데이터 분석에 중심을 두고 개발되었으므로 관련된 패키지와 모듈이 다양하기 때문이다. 또한 오픈소스이므로 통계학자, 경제학자 등 데이터 분석 전문가들이 빠른 속도로 패키지를 갱신하여 활용하기에도 유리하다. 

  필자는 대학에서 수치해석 강의를 20여 년간 진행하며 C 언어를 이용한 강좌를 시작하였고, MATLAB을 이용한 강좌를 개설하였다. 그리고 최근 수년간은 R 언어를 이용한 수치해석 강의를 진행하고 있다. C 언어는 파이썬에 비하여 프로그램이 복잡하고, MATLAB은 오픈소스가 아니라는 점에서 학생들이 접근하기 쉽지가 않다. 그러나 4차 산업혁명 시대에 파이썬은 오픈소스로서 학생들에게 여러 가지 장점을 제공한다.

  이 책은 파이썬의 기본 사용법과 함께 수치해석의 알고리즘과 프로그램 구현방법을 다루고 있다. 공학계산의 기본이 되는 수치해석에 좀 더 흥미롭게 접근하고자 파이썬 스크립트와 파이썬 패키지를 강하게 연계하였다. 1장에서는 파이썬의 자료형과 연산자, 변수 및 조건문과 반복문을 다룬다. 2장에서는 파이썬의 기본 내장함수, 행렬과 배열 및 수치계산에서의 오차와  그래프 기초를 다룬다. 3장에서는 행렬의 연산, 선형연립방정식의 해법 및 행렬의 분해 등을 소개하며, 4장에서는 다항식과 보간법을 다룬다. 그리고 5장에서는 수치미분을 위한 차분근사와 내장함수를 이용한 미분법을 다룬다. 6장에서는 사다리꼴 공식과 심프슨 공식, 고차 다항식 적합 구적법 및 파이썬의 내장함수를 이용한 정적분을 다루며, 7장에서는 비선형방정식의 해법에 관한 내용으로 이분법, 가위치법과 여러 가지 반복법 및 비선형연립방정식을 다룬다. 8장에서는 선형적합과 비선형 곡선적합을 다루고, 9장에서는 미분방정식의 초기치 문제에 관한 여러 가지 해법을 다루며, 근사해법과 정확한 해와 차이를 상대오차와 그래프로 분석한다.

   이 책은 수년간의 강의를 통하여 알고리즘의 오류 수정과 내용 수정을 거쳤다. 교재의 초반 세 장에서는 파이썬의 기초 용법을 다루었고, 중·후반부에서는 수치해석에 꼭 필요하다고 여겨지는 내용을 엄선하여 다루고 있다. 그러므로 특히 대학에서 파이썬에 관심을 두고 수치해석을 담당하는 분들에게 이 책이 큰 도움이 되리라고 자신한다.

  파이썬에 대한 기초지식이 있는 독자라면 목차에 따라 큰 어려움 없이 교재를 학습할 수 있지만, 파이썬 사용이 처음인 독자라면 부록 A1을 정독하고 사용법을 숙지한 후 교재의 차례에 따르기를 권한다. 좋은 책을 만들기 위해 최선을 다했지만 미흡한 부분이 있을 수 있다. 이 점은 양해를 바라며, 출간 후에 나올 수 있는 수정사항 등은 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실에 제공할 예정이니 참고하기 바란다.