무리는 생각한다 개미에서 로봇까지, 복잡계 과학의 최전선(S2-122번째 책리뷰)

무리는 생각한다 - 개미에서 로봇까지, 복잡계 과학의 최전선
군지 페기오-유키오 지음, 박철은 옮김 / 글항아리 / 2018년 12월

무리는 생각한다 개미에서 로봇까지, 복잡계 과학의 최전선은 무리의 특성을 연구하는데 수학의 카오스 이론과도 살짝 관련이 있어요. 초기 특성이 단순한 것들. 예를들어서 물체들간 거리가 멀때는 서로 거리를 좁힌다. 속도가 다를때는 비슷한 속도로 조절한다. 너무 가까울때는 거리를 멀리한다라는 이 세가지 조건을 가지고 결과를 진행할 경우, 우리는 어떤 결과가 나올지 예측하기 어려워요. 그러나 그 결과는 가창오리 군무와 비슷한 결과가 나와요. 이 책에서 다른 새를 예를 들지만요. 이와 같이 조건은 간단하지만, 결과는 우리가 예상치 못한 것들을 만들어 질수 있고, 카오스 이론의 유명한 말은 "나비가 날개짓 한번 하면 지구 반대편에 태풍이 불수 있다."는 나비의 날개짓이라는 초기조건 후 간단한 수식을 계속 넣으면 결과값으로 먼거리의 태풍이 불 정도의 값이 나올수도 있다는 거에요. 이 책은 그 역으로 특정 동물의 행동을 보고 이 초기조건을 찾아내는 것을 목표로 하는 복잡계 과학을 소개하는데, 저자의 실험과 주장에 맞는 연구만 소개했지만, 이 과정에서 이 분야 주요연구의 역사도 같이 알게 되어요. 그리고 저자는 이를 무리의 지능으로 주장하는데, 지능으로 주장하기 위해서 들어온 근거가 역사를 소개하게 되었지만, 반대로 책에서 읽기 어려운 부분으로 들어왔어요. 리뷰 본문에서 소개하겠지만, 이런 연구과정과 역사는 흥미로웠지만 지능이냐? 의 저자의 주장은 저는 아니에요~! 그건 그냥 모방이에요를 선택했어요. 무리는 개체의 행동에 영향을 줄 수 있지만(인간도 무리가 되어 사상등을 만들어 전파하면 개체의 행동이 바뀌어요. 무리가 개체에게 영향을 주는 요소는 있어요.) 그것을 지능으로 보는 저자의 주장에는 동의할 수 없다로 저는 결정하였어요. 이 지능으로 봐야 하는 근거와 주장 내용을 빼내면 이 책은 매우 쉬워질거에요. 저와 생각이 다른 점은 감점은 아니에요. 근거와 논리전개에서 잘못된 부분이 없다면요. 반대로 저와 생각이 같고 같은 주장을 해도 근거가 잘못되거나 논리전개가 잘못되면 낮은 점수로 평가한 책도 있었어요. 물론 저에게 설득에 성공할때는 설득력이 좋은 글로 플러스 점수를 주고 있지만요^^. 카오스 이론이 의외로 원리와 예제만 전달하면 누구나 이해하기 쉬운데 지능이라는 주장을 하기 위해서 책이 좀 어려워진 경향이 있어요^^. 저의 평가는 무리에 대한 연구의 역사를 전달하지만 저자의 주장에는 동의할 수 없었던 책이라고 평가하고 싶어요. 초판을 읽었습니다.

책의 내용에는 밑줄을, 인용은 이탤릭체를 사용했습니다. 그 밖의 내용은 저의 의견입니다.

● 무리 연구의 역사와 저자의 연구를 소개합니다.

수학의 카오스 이론의 원리이해는 생각보다 쉬워요. 그래서 수학과 관련된 책에서는 카오스 이론을 많이 소개하는 편이에요^^. 단지 저는 수교과를 다녔고, 학교마다 과정은 조금씩 다르겠지만, 수학과는 카오스 이론을 4학년때 배우고, 수교과는 수학과 3학년 과정 + 교육학 과정이 1년 이상 과정정도 섞여서 매년 배워요.(의대와 약대, 사범대는 학업량이 많기로 유명한 학과에요) 수교과에서는 카오스 이론을 안배워요. 그래서 카오스 이론에 대해서는 저도 원리 이해가 전부이긴 하여요^^. 따로 카오스 이론에 대한 전문적인 책을 읽은 적은 없어도 카오스 이론의 원리는 안배워도 누구나 알 수 있는 수준이거든요. 초기 조건 이후에 간단한 규칙을 계속 적용했음에도 그 결과값은 쉽게 예측할수 없게 되어요. 이런 부분은 여러분이 비디오 게임을 좋아하면 스포츠 시뮬레이션 게임에서 초기값으로 선수들이 주어지고 여러분들이 여러가지 간단한 전술 설정을 하면 결과값으로 경기결과가 실제와 비슷하게 만들어지는 것등으로 이해할수도 있어요. 보통 이런 카오스 이론이 자연현상에 주로 사용되긴 한다고 하는데 이를 역으로 생명체의 무리에서 그 현상을 보고 간단한 규칙을 찾는 연구가 무리 연구의 기본이 된 것 같아요. 그래서 앞서 말한 규칙 개체들간 멀리 떨어져 있으면 거리를 좁히고, 속도를 서로 비슷하게 조절하고, 너무 가까우면 서로 멀어진다를 서로 다른 거리에서 조건등을 만들어 적용하고 이럴때 무리의 특정 행동과 같은 결과를 이끌어내려고 연구하여요. 물론 이러한 간단한 규칙으로 비슷해지지만, 결국 좀 더 실제와 가까운 결과값을 만들어내기 위해서는 각 조건이 적용되는 범위를 넓히거나 좁히고, 조금씩 규칙이 더해지는 과정이 이 연구에서 일어난 것 같네요.

여기에서 저도 처음에 간단한 규칙으로 포뮬러 플랜이라는 주식 투자 방식을 이용했는데, 다양한 주식 투자 환경에 적응하려다 보니 각종 규칙이 계속 추가되어서 결국 지금은 매수/매도를 엑셀로 각종 연산을 수행한 뒤에 결정하는 수준에 도달하긴 하였어요^^. 엑셀이 없다면 투자를 할 수 없는 수준까지 왔어요. 그러나 아직 이 분야는 4개의 규칙정도에 다양한 값을 바꾸어서 무리의 행동과 유사하게 만들 수 있다 정도인 것 같네요. 여기에서 또 하나 저는 책을 읽으면서 생각한 것이 아인슈타인이 "모든 것을 간단하게 만들어야 합니다. 그러나 더 간단하지는 않습니다." 라는 말이 생각났어요^^. 이 말을 인용해서 간단한 것이 복잡한 것보다 더 좋다고 주장하기도 하지만, 이건 수학에 관한 것일 가능성이 높아요. e=mc^2으로 말하는 상대성 이론이 요즘 고등학교 교과에 들어왔는데 상대성 이론을 구하는 공식은 위의 식처럼 간단하지 않아요. 물론 고등학교 과정에서는 피타고라스 정리만 이용하므로 간단하게 공식을 유도할 수 있으므로 외울 필요는 없어요.(원리를 알면 암기량이 크게 줄어요) 삼각형의 밑변은 우주선 속도 높이는 빛의 속도에요 여기서 빗변을 피타고라스 정리로 구하면 상대성 이론의 공식이 나와요. 그러나 이건 분수에 제곱근까지 포함한 복잡한 식이에요. 고등학교때 다 배우셨겠지만요. 이걸 작성하면 사람들은 어려워하겠지만 e=mc^2은 간단할 거에요^^. 상대성 이론도 원리는 매우 쉬워요. 주로 수학자들은 정리를 만들때 간단한 답이 나오길 기대해요^^. 정리를 만들었는데 수식이 지저분하면 뭔가 실패한 느낌^^. 제가 AI의 오답률은 0%가 될 수 없다에 오답률과 정답률중에 더 답이 간단한 수식이 나오는 정리 결과로 나오는 오답률로 나오는 수식으로 증명한 이유에요^^. 이 말은 간단한 것이 더 좋다는 것은 수학자들 마음이고, 실제는 복잡한 원칙이 되어도 되고, 이 분야는 동물들의 행동을 설명하기 위해서 점점 조건이 복잡해 지는 방향으로 발전하고 있다는 거에요. 그러나 복잡해 지는것이 나쁜 것이 아니라는 거에요. 이 과정에서 연구를 진행하는 과정에서 과학자들이 고민이라든지, 실험설계등 다양한 부분을 볼 수 있는 것이 이 책의 장점이에요.

● 저자는 무리가 지능을 가진다고 주장하여요.

저자는 무리가 되면 무리에서 적용되는 지능이 있다고 하여요. 사람의 경우에도 무리가 되면 사상이나 예절, 규제 등이 생기고 이것은 각각의 인간들의 행동에 영향을 주어요. 그런데 이것이 과연 집단의 지능이라고 정의내려야 하는가? 라는 부분이 있어요.

동물들에게 일어나는 문제. 사람들이 이해할 수 없는 무리를 지어서 날아다니거나 무리가 되면 평소에 잘 가지 않던 물속을 이동한든지 하는 행동이 나타나는 동물들을 어떻게 이해할 수 있을까? 라는 것에서 저자는 집단의 지능이라고 생각하는 것 같아요.

그래서 이 책을 꾸준히 관통하고 나타는 '것'과 '사물', 그리고 지능이라고 주장하기 위해서 나오는 많은 잘 쓰이지 않는 과거의 개념과 심지어 저자가 만든 개념까지 나오면서 이 책을 좀 어렵게 읽히는 요소로 작용하여요.

그리고 지능이 되기 위해서 가정을 하게 되는데, 예를들어서 환경과 유전자중 환경요소와 상호작용등에 대한 부분등 일부 부분에서는 저자가 무리한 가정을 하게 되어요.

그리고 마지막에는 튜링 테스트로 집단의 지능을 설명하게 되어요. 이 책의 메인 주제이겠지요. 저자는 집단의 행동이 집단의 지능으로 주장하니까요. 그러나 이 문제는 튜링 테스트에서 문제가 되어요. 튜링 테스트는 인간이 한 것과 기계가 한것을 두고 제 3자인 사람이 구분못하면 지능이라는 테스트에요. 여기까지 오는 과정이 좀 복잡했어요. 여기까지 온것은 앞서 말한 카오스 이론의 역이 성립하느냐? 의 문제에요.(성립하지 않음은 쉽게 증명이 가능할듯 하네요^^. 그럼에도 이런 연구가 가치 있음을 말하기 위해서 저자가 이 책을 어렵게 쓰게 만든 요소가 들어온 이유가 될거에요. 집단이 지능이라는 주장이 성립하면 이 연구들이 가치가 올라가니까요. 여기에 역이 성립할 경우 동물은 어쨌든 지능을 가지고 특정 집단행동을 하였어요. 여기에 역이 성립하면 집단행동 값을 알고 초기 법칙을 알아내면 지능을 만들었다는 주장도 가능하여요.) 초기값에서 간단한 규칙을 적용해도 결과를 예측하기 어렵다는 것에 대해서, 이 역을 사용해서 결과만 보고 규칙을 알 수 없을때 간단한 규칙을 설정해서 결과가 비슷해지는 연구를 통한 것으로, 지능을 만들 수 있다는 결론을 얻고 싶은 거에요. 그래서 이 책은 연구 결과가 실제 동물들의 행동에 대해서 결과값이 같아진다는 결과값을 도표등으로 보여주어요. 각 행동들을 여러 요소로 나오고 동물의 그래프를 그리고, 각 조건을 통해서 시뮬레이션으로 나온 결과를 그래프를 그려서 같다고 보여주는 것이지요. 그리고 다양한 지능이라 주장하기 위해서 다양한 요소로 나누고 다양한 단어를 만들거나 잘 안쓰이는 개념을 가져와요. 지능이라고 만들기 위해서 계속 어려운 내용을 끌고와서 주장하다가 마지막에는 튜링테스트로 두 값을 보여주고 어느쪽이 실제 동물인지 제 3자가 모른다면 이는 지능으로 보겠다는 것이지요. 즉, 저자의 연구가 지능을 원리로 두기 위해서, 다시 말해서 튜링 테스트의 사람이나 동물(동물 무리 실험이니까, 사람이 아니라 동물을 넣어야 할지도^^)의 반대쪽에 자신의 연구물을 두기 위해서 책의 내용이 '것'과 '사물'등이 들어오는 등으로 좀 더 복잡해진 거에요^^.

단 여기에서 튜링 테스트의 문제. 저는 이건 사람을 속이는 것을 테스트했다고 주장하지만(결국 제 3자만 혼동시키면 지능이 됨), 좀 더 문제를 이 책 수준과 비슷하게 올려보여요. 튜링 테스트는 ① 대조군으로 참여하는 인간이 인간을 대표할 수 있느냐? 의 문제가 있어요. ② 인간과 비슷한 것, 특정 조건과 비슷하여 사람이 인지하는 못하는 단순한 모방이 지능인가? 라는 문제가 있어요. ③ 인위적인 결과값이 인간의 간섭한 결과일때도 지능으로 볼 수 있냐? 의 문제가 있어요.

① 대조군에 대한 문제는 모든 튜링 테스트에서 일어나요. 특히 그 사람이 기계처럼 답하거나 성격이 이상하거나 지적으로 특이한 성향을 보이면 튜링 테스트 합격률이 매우 올라갈 거에요. 처음부터 지능으로 보는 테스트에 적합하지 않아요. 대표성 문제가 있어요. ②의 경우 거울 두개를 세워요. 그리고 사람이 특정 행동을 하는데, 그것을 거울을 두번 통과해서 맺힌 상(狀)을 가지고, 사람과 상을 비교했을때 이를 제 3자가 구분 못하면 이는 지능일까요? 튜링 테스트가 맞다면 거울은 최적의 인공지능이 될거에요. 실제 인간과 같기 때문이지요. 한번 반사하면 좌우가 바뀌므로 2번 반사하는 거에요. ③ 인간의 결과물을 모아서 짜깁기했거나 기계의 결과물에 인간이 개입해서 바꾼 경우, 이런 것도 지능이라고 할 수 있을까요? 지금 AI가 인간의 결과물을 짜깁기하고 있잖아요. 즉, 인간의 결과물을 그대로 두는 거울이 아니라 단순히 모방시키고 있을때도 지능으로 볼수 있냐는 거에요. 거울은 인간의 결과물을 몇번 변형해서 그대로 인간의 결과물로 돌아오는 것이고, 짜깁기는 이 과정에서 인간의 결과물로 돌아올수 없으며, 소실되는 경우에요. 인공지능 결과물로 계속 학습시키면 5~6세대 이후에 사람을 그리라고 하면 타원형만 그려요. 이 과정에서 우리는 AI 답이 인간의 결과물을 짜깁기하면서도 일부 데이터를 소실시키면서 답을 낸다는 것을 알 수 있어요. 즉, 인간의 결과물보다 오히려 적은 결과물이 나오는 것이지요. 그럼에도 일부 특성으로 제 3자를 속인다면 이를 지능으로 볼수 있냐는 거에요.

AI도 지능이라는 것도 튜링 테스트가 근거에요. 이 근거는 매우 빈약하여요. AI가 지능으로 볼 어떠한 이유도 없다고 봐요 튜링 테스트에 문제가 많으니까요. 그리고 이 책에서 집단의 지능이라는 주장도 저는 받아들이기 어렵네요. 단, 집단이 되면 개체에게 영향을 주는 요소가 있다로 저는 해석하고 싶어요.

동물의 행동을 연구를 통해서 그 동물의 행동과 같은 결과가 나오는 조건을 찾는 것을 소재로 책이 만들어졌어요. 이 분야가 원리만 적용하면 사람들이 이해하기 쉬울 거에요. 카오스 이론이 계산을 빼고 원리만 적용하면 별로 어렵지 않아요. 원리가 쉬워서 카오스 이론 책을 안읽게 되는 요소로 작용하고 있기도 한 것 같아요. 그리고 이 책에서 집단에 대한 다양한 통찰을 얻을 수도 있어요. 사회학과는 다른 과학적 지식에서 얻는 통찰이고요. 그러나 이 책의 절반에 포함되는 집단이 지능을 가지느냐? 에 대한 부분은 논리전개는 문제가 없었지만, 저는 그 의견에 동의할수는 없었네요. 튜링 테스트는 잘못된 테스트임을 쉽게 알 수 있는데, 이를 부정하면 현재 AI라고 말하는 챗 GPT나 알파고 같은 AI도 지능이라고 볼수 없어요. 이들은 인간의 답을 짜깁기하기 때문이지요. 물론 AI 전체는 아니고(데이터를 쓰지 않고 사람을 모방하지 않는 형태로 연구하는 AI도 있어요. 단 이런 연구는 현재 중단된 상태로 보여요) 현재 유행하는 방식은 지능이 아니어야 하여요. 그런데 튜링 테스트는 잘못된 테스트임에도 아직도 이 부분의 비판이 없는 점 혹은 있는데 자 안 알려진 점. 물론 이건 AI 기업과 이 분야 연구자에게 이득이 될 것이 없어서 안알려지는 것 같아서 슬프지만요. 그런데 이 부분을 이 책에서 빼내면 책은 매우 쉬워지고 이 분야 이해가 더 쉬울 거에요^^. 그러나 이러면 이 책을 쓴 사람의 의도가 사라질까요? 그러나 저는 이 저자의 집단 지능에 대한 주장을 받아들일수는 없네요.

그림 내 폰트 출처: 고양체