베이징은 어떻게 시멘트 공장을 세계 수학자들의 중심지로 탈바꿈시켰나

공장 현장에서 옌치호 캠퍼스로

베이징 북쪽 끝자락에 자리한 옛 시멘트 공장이 이제 활기 넘치는 수학 연구의 중심지로 탈바꿈했다. 베이징수리과학응용연구원(Bimsa)은 옌치호 옆에 자리해 산을 조망할 수 있으며, 날씨가 맑은 날에는 만리장성도 볼 수 있다. 건물 안의 밝은 연구실에서는 연구자들이 기하학, 대수학, 양자장론, 끈이론을 함께 연구한다. 평온한 환경이지만 목표는 원대하다. 어려운 문제를 풀기 위해 시간과 협력자, 자원을 찾는 여러 나라의 수학자들이 모이는 장으로 자리 잡았다.

Bimsa는 빠르게 성장했다. 연구원은 200명이 넘고, 그중 약 3분의 1은 중국 외 국가 출신이다. 우크라이나와 러시아 등 서로 갈등을 겪는 국가의 수학자들도 나란히 연구하며 칠판을 함께 쓴다. 방문 학자들이 이곳에 끌리는 이유는 분명하다. 한 캠퍼스에서 보기 드문 활동 규모와 학문 간 교류, 높은 전문성의 밀도를 갖췄다는 평가다.

연구원은 베이징시 정부와 칭화대가 공동 지원한다. 이 재정 모델은 선임·신진 연구자를 위한 경쟁력 있는 처우를 뒷받침해 왔다. 연구원 자료와 채용 공고에 따르면 연봉은 70만 위안에서 350만 위안에 이른다. 행정 업무를 최소화하는 운영 체계도 마련해 교수진이 연구와 세미나에 대부분의 시간을 쓸 수 있도록 했다.

이러한 비전에는 창립 원장 겸 총장인 싱퉁 야우의 리더십이 반영돼 있다. 필즈상 수상자인 그는 미분기하학과 수리물리학의 지형을 바꾼 연구로 잘 알려져 있다. 국제적 명성은 저명한 연구자와 유망한 신진 인재를 영입하는 데 도움이 됐으며, Bimsa를 세계 각지의 연구기관과 학술대회 네트워크에 연결했다.

Bimsa는 어떤 곳이며 어떻게 운영되나

Bimsa는 기초·응용 연구를 모두 수행하는 개방형 연구 캠퍼스를 표방한다. 연구원의 절반가량은 응용수학, 4분의 1은 순수수학에 집중하고, 나머지는 인공지능과 데이터과학 등 학제 간 분야를 다룬다. 캠퍼스에서는 여러 연구 그룹과 분야 간 협력을 촉진하는 세미나와 워크숍, 리딩 그룹이 자주 열린다.

규모를 갖춘 다양한 연구 분야

연구 분야는 대수기하학, 대수적 위상수학, 해석학과 기하학, 수론, 수리물리학과 일반상대성이론, 양자장론과 끈이론, 양자대칭, 암호학, 계산수학, 통계학과 확률론에 걸쳐 있다. 응용 분야에서는 교수진이 머신러닝, 최적화, 과학계산 알고리즘, 디지털 경제 관련 프로젝트를 포함한 복잡계 수학 모델을 연구한다.

매주 열리는 모임은 연구자들이 자신의 전문 분야 밖의 진전도 파악하도록 돕는다. 이 자리에서 서로 다른 분야의 교수진이 최근 성과와 기법 가운데 중요한 내용을 발표한다. 새로운 아이디어와 협력을 이끌어내고, 한 분야의 돌파구가 다른 분야에 적용되기까지 걸리는 시간을 줄이는 것이 목표다.

미국과 아시아에서 활동한 한국의 이론물리학자 김영 리는 Bimsa에서 이뤄지는 교류의 규모와 활발함을 강조했다. 그는 미국의 대형 대학에는 자원이 풍부하지만, 소규모 학과는 고립감을 느낄 수 있다고 말했다. 리 교수에 따르면 Bimsa의 일상은 다르다.

미국에는 훌륭한 대학이 많지만, 규모가 작은 기관은 기회가 제한적일 수 있습니다. Bimsa에서는 어디서나 교류가 이뤄집니다.

교육과 인재 양성

Bimsa 연구자 다수는 수학 연구자를 양성하기 위해 2021년 문을 연 칭화대 추전학원에서도 강의한다. 교수진은 학생들이 의욕이 높고 새로운 내용을 빠르게 흡수한다고 말한다. 베이징이 미래의 교수진과 산업계 연구자를 위한 탄탄한 인재 양성 기반을 구축하고 있음을 보여주는 대목이다.

연구원에서 강의하는 러시아 수학자 세멘 아르타모노프는 강의실의 학습 속도를 간결하게 설명했다.

학생들이 이미 내용을 알고 있고, 고급 수준의 내용을 배우러 온 것 같습니다.

세계 무대: 국제기초과학대회

2023년부터 Bimsa는 수학, 물리학, 컴퓨터과학 분야의 필즈상 수상자와 튜링상 수상자, 노벨상 수상자, 학자들이 모이는 2주간의 행사인 국제기초과학대회를 개최해 왔다. 프로그램에는 강연과 패널 토론, 영향력 있는 논문과 평생의 업적을 기리는 시상식이 포함된다. 조직위원과 위원회에는 수학과 물리학 분야의 주요 인사들이 참여해 왔다.

대회에서는 최근 수년간 수학, 이론물리학, 컴퓨터과학 분야에서 두각을 나타낸 논문에 ‘프런티어 오브 사이언스’ 상을 수여한다. 첫 대회 수상자 가운데는 각 분야에서 폭넓은 주목을 받은 연구를 수행한 수학자 마테 마톨치와 라슬로 베그가 포함됐다. 이들의 연구에는 오랜 난제 해결과 알고리즘의 획기적 진전이 담겼다. 연구 분야 전체에 큰 영향을 미친 학자들에게는 평생공로상이 수여됐다.

현재 Bimsa 교수로 재직 중인 이란의 이론물리학자 모하마드 호세인 야바르타누는 행사의 규모를 간명하게 설명했다.

정말 큰 행사였습니다. 세계 어디에서도 이런 행사를 본 적이 없습니다.

이러한 모임은 젊은 연구자들이 해당 분야의 석학을 집중적으로 만날 기회를 제공하고, 열린 문제 토론과 집중 강좌를 중시하는 캠퍼스 문화를 강화한다. Bimsa에는 베이징이 단기적인 상업적 성과를 겨냥한 응용 프로젝트만이 아니라 기초 연구의 교차점이 되겠다는 의지를 국제 학계에 알리는 효과도 있다.

갈등 속에서도 이어지는 국경 없는 협력

Bimsa의 일상에는 외교적으로 소원한 국가 출신 수학자들 간의 협력도 포함된다. 연구원은 우크라이나와 러시아의 연구자들을 환영해 왔으며, 이러한 기조를 기관 간 협력에도 적용했다. 그 사례 가운데 하나가 모스크바 고등경제대(HSE)와 함께 시작한 기하학과 물리학 프로젝트다. 이 공동 연구는 호몰로지 거울 대칭과 쌍유리 대수기하학에 초점을 맞췄다. 베이징과 모스크바에서 열린 학술대회에는 대면·온라인 방식을 결합해 선임 학자와 경력 초기 연구자들이 함께 참여했다.

2024년 11월에는 대수기하학과 수리물리학 공동 학술대회에 수학자 30여 명이 모였고, 연사 중에는 필즈상 수상자 3명도 포함됐다. 프로그램의 상당 부분은 중국과 러시아의 박사과정생과 박사후 연구자들이 새로운 연구를 발표하고 선임 학자들에게 배우는 데 할애됐다. 일회성 방문보다 반복적인 행사와 공동 프로젝트를 통해 장기 협력의 기반을 마련하는 것이 이 접근법의 핵심이다.

HSE 거울대칭 및 자기형식 국제연구실 책임자인 발레리 그리첸코는 이러한 프로그램이 신진 학자들에게 주는 교육적 가치를 이렇게 요약했다.

차세대 수학자들에게 훌륭한 학습 경험이었습니다.

개별 연구자들에게 이곳의 매력은 인재뿐 아니라 연구에 쓸 수 있는 시간에도 있다. 우크라이나 수학자 예우헨 마케돈스키는 옌치호 캠퍼스에서 누린 연구 집중의 자유를 강조했다.

Bimsa는 수학을 연구하면서 다른 일은 거의 걱정하지 않아도 되는 세계에서 몇 안 되는 곳입니다.

재정 지원, 보수와 인재 확보 경쟁

Bimsa의 보수와 지원은 저명한 연구자와 유망한 젊은 교수진을 영입하는 데 힘이 됐다. 공개 채용 공고에는 연봉 70만 위안에서 350만 위안, 추가 연구비와 주거 지원, 연구비 신청 기회가 명시돼 있다. 연구원은 박사후 연구원부터 교수까지 다양한 직급의 채용을 통해 연구 그룹과 자리를 계속 늘리고 있다.

캠퍼스 환경도 연구자들을 끌어들였다. 칭화대 야우수학과학센터와 가까워 공동 세미나와 학생 공동 지도, 캠퍼스 간 프로젝트를 진행할 수 있다. 산과 가까운 입지는 조용한 연구 환경을 제공하며, 주변의 화이러우 과학단지는 기초과학 연구기관과 실험실이 모인 클러스터로 성장했다.

중국은 지난 10년간 기초 연구에 투입하는 자원을 늘려 왔다. 자연과학과 공학 분야에서 대학의 순위가 상승했고, 기초과학을 위한 장기 자선 프로그램도 새로 마련됐다. 여전히 정부 지원에 크게 의존하지만, 비정부 프로그램의 존재감도 커지고 있다. 이러한 흐름은 Bimsa와 같은 기관이 순수·응용수학의 다년간 연구 계획을 세우고 경쟁력 있는 조건으로 해외 인재를 영입하는 데 도움이 됐다.

수학·인공지능·산업이 만나는 이유

인공지능 시대에는 가장 복잡한 문제 상당수가 수학적 통찰을 필요로 한다. Bimsa 부원장 우룽링은 첨단 AI를 주도하는 데 데이터셋이나 연산 규모를 키우는 것만으로는 부족하다고 주장해 왔다. 그는 연구원의 목표를 중국의 더 큰 기술 전략과 연결한다.

우 부원장은 AI 프레임워크와 도구를 독자적으로 혁신하려면 수학의 탄탄한 기반이 필수라고 본다. 그는 이 주장을 간명하게 표현했다.

수학을 우리 힘으로 익혀야만 우리만의 AI 프레임워크를 개발할 수 있습니다.

현대 AI는 선형대수학과 확률론, 최적화에 의존한다. 이러한 도구는 출발점이지만, 산업과 과학의 많은 문제는 표준 모델로 포착할 수 없는 구조를 포함한다. 예를 들어 분자동역학의 엄격한 제약 조건, 물리학의 대칭성과 보존 법칙, 재료의 위상학적 제약은 이를 이끄는 수학적 구조 없이는 학습하기 어렵다. 이러한 구조를 모델 아키텍처와 학습 목표에 반영하면 표본 효율성을 높이고 시스템의 취약성을 줄일 수 있다.

우 부원장은 현실 문제의 복잡성과 실제 적용 모델 다수의 단순성 사이의 간극이 현재의 과제라고 설명한다. 그의 견해에 따르면 다음 단계는 고급 수학을 AI 시스템의 핵심에 적용해 이러한 제약을 다루고, 흔히 무차별 대입식 학습에 필요한 막대한 연산량을 줄이는 것이다.

현재 AI는 기초 수학을 사용하지만 현실 문제는 복잡합니다. 복잡한 문제에는 복잡한 도구가 필요합니다.

실질적인 효과로는 더 나은 분자 모델링을 통한 신약 개발 가속화, 기후와 유체 시스템 예측의 신뢰도 향상, 재료과학과 공학 분야의 설계 개선 등이 있을 수 있다. 이러한 분야는 Bimsa의 여러 연구 그룹은 물론 칭화대와 협력 기관의 응용 연구 프로그램이 관심을 두는 영역과도 맞닿아 있다.

대중 교육, 박물관과 시민 참여

Bimsa는 이른 단계부터 연구 문화를 키우고자 했다. 교수진은 칭화대 야우수학과학센터가 운영하는 학생 경시대회와 여름 캠프, 주제별 워크숍에 참여한다. 캠퍼스에 문을 연 옌치호 수학박물관은 학생과 방문객이 직접 체험하며 핵심 개념과 유명한 문제를 배울 수 있는 전시물을 마련했다. 순수수학을 친근하게 소개하고 미래 연구자에게 영감을 주려는 취지다.

응용 분야에서 Bimsa의 연구실은 산업계·정부 기관과 함께 프로젝트를 진행해 왔다. 정책과 비즈니스에 측정과 통계 방법론이 중요한 디지털 경제 분야의 지표 개발과 모델링이 그 사례다. 이러한 프로그램은 학생들이 실제 데이터와 제약 조건을 접하면서도 연구의 기반을 기본 원리에 두도록 한다.

주목할 과제

Bimsa의 빠른 성장에는 과제도 따른다. 과학 분야의 국제 협력은 정치적 긴장과 수출 통제, 비자 장벽에 계속 직면해 있다. 학술대회와 공동 연구실, 학생 교류가 활기를 이어가려면 안정적인 통로와 예측 가능한 규칙이 필요하다. 베이징의 폭넓은 학술 외교 덕분에 연구원은 아시아와 유럽의 대학을 비롯해 협력 기관을 확보했지만, 개방성을 지속하려면 꾸준한 노력이 필요하다.

캠퍼스 지도부는 연구자들이 과도한 행정 부담과 정치적 간섭에서 벗어나 연구할 수 있도록 하는 데 우선순위를 두고 있다. 연구원이 성장하는 동안 이 기준을 유지할 수 있는지가 내부 운영의 시험대가 될 것이다. 다양한 교수진을 채용하고 새 구성원들이 원활히 정착하도록 지원하며, 규모가 커지는 가운데 순수·응용 연구의 균형을 맞추는 일도 현실적인 과제로 꼽힌다.

안정적인 재정 지원도 변수다. 정부 예산은 연구원의 성장을 뒷받침해 왔으며, 중국에서는 다년간 연구비를 통해 기초 연구를 지원하는 새로운 자선 프로그램도 늘고 있다. 장기적 관점에서 지원하는 후원자의 기반을 넓히면 연 단위 또는 단기 연구비 일정에 맞지 않는 채용과 대형 학술대회, 장기 프로젝트를 더 수월하게 계획할 수 있다.

핵심 요점

• 베이징 북부의 Bimsa는 옛 시멘트 공장을 200명이 넘는 전임 연구자와 탄탄한 국제적 기반을 갖춘 활기찬 수학 캠퍼스로 바꿨다.
• 연구원은 베이징시 정부와 칭화대의 지원을 받으며, 세계 각지의 인재를 유치할 경쟁력 있는 처우를 제공한다.
• 연구 분야는 순수수학과 응용수학, AI·데이터과학·수리물리학 등 학제 간 연구를 아우른다.
• Bimsa는 2023년부터 ‘프런티어 오브 사이언스’ 시상도 포함된 대규모 학술행사인 국제기초과학대회를 개최해 왔다.
• HSE와 함께하는 ‘기하학과 물리학’ 프로젝트 등 협력 사업은 공동 학술대회와 신진 연구자 교육 프로그램을 지원한다.
• 연구원 지도부는 AI의 독자적 발전과 복잡한 현실 세계의 모델링에 수학의 탄탄한 기반이 중요하다고 강조한다.
• 대중 교육 프로그램과 수학박물관, 학생 경시대회는 미래 연구자를 양성하고 순수이론을 대중 참여와 연결한다.
• 주요 과제로는 개방적인 국제 협력 유지, 연구 독립성 보장, 장기 재원 기반 확대가 꼽힌다.