지능의 탄생

지능의 탄생 - RNA에서 인공지능까지
이대열 지음 / 바다출판사 / 2017년 4월

2

020-132 <지능의 탄생(이대열 지음/바다출판사)>

저자는 뇌를 연구하는 신경과학자이며, 현재 예일대 신경과학과 석좌교수다.

최근의 뇌에 대한 연구의 최선봉에 있는 학자다. 특히 강화학습과 경제적 선택에 있어 전전두피질과 기저핵의 역할에 관심이 있다.

호모사피엔스의 최고의 무기이자 장점인 생각하는 힘, 지능. 우리는 생각, 사고력을 지능과 연관시키고 이것을 바로 지능지수와 비교하려 한다.

그러나 간단한 테스트를 통해 수치로 나타내는 지능지수와 지능과는 다르다.

저자는 지능을 ‘뇌가 그것의 주체인 생명과 맺는 관계에서 나타난 다채로운 사고 작용’으로 정의한다. 이 책의 목적은 생명의 관점에서 바로 이러한 지능의 근원과 한계를 설명하는 것이다.

지능은 생명체가 변화하는 환경에서 마주치게 되는 다양한 의사결정의 문제를 해결하는 능력이다. 따라서 최상의 문제 해결 방법은 생명체의 필요와 선호도에 따라서 달라질 수 있다. 또한 생명체의 환경에 따라서 가장 적합한 지능의 종류도 변화하게 된다. 이를 고려할 때 지능의 높고 낮음을 하나의 숫자로 표현하는 것은 큰 의미가 없는 일이다.

인간의 행동을 제어하는 것은 뇌의 기능이기 때문에, 뇌를 무시하고는 지능을 제대로 이해할 수가 없다. 뇌는 유전자가 해결할 수 없는 문제를 대신 해결하기 위해서 등장한 일종의 대리인이다. 그리고 그와 같은 대리인은 유전자가 미리 예상하지 못했던 환경 속에서 유전자를 무사히 복제할 수 있도록 여러 가지 학습 방법을 개발하게 된다. 즉, 지능이란 다양한 학습 방법이 서로 유연하게 결합되는 과정을 말한다.

뇌가 있음으로해서 생명체는 행동에 다양한 선택지가 있음을 인지하고, 수집된 정보를 이용해 여러 행동들의 비교우위를 따질 수 있으며, 그중에서 최적의 행동을 선택할 수 있는 것이다. 이러한 과정 전반을 지능이라고 정의한다. 다시 말해, 지능을 이해하는 것은 곧 의사결정에 있어서 뇌의 역할을 이해하는 것이라고 할 수 있다.

자신을 복제하는 기계는 우리가 기대하는 생명체의 여타 속성을 필수적으로 가지게 된다.

그 첫 번째가 유전heredity이다. 이는 성공적인 자기복제의 필연적인 결과로 나타난다. 복사본이 원본과 동일하게 복제가 이루어졌다는 것은 특정한 생명체가 가지는 물리적 형질들이 그 자손들에게 그대로 전해졌다는 것을 의미한다.

생명체의 두 번째 속성은, 주위 환경으로부터 원자재를 모아들여 자신의 일부로 변환시키고 불필요한 물질을 제거하는 신진대사metabolism다.

자기복제를 하는 기계들이 가지는 세 번째 속성은 진화evolution다. 진화는 자기복제 과정에서 불가피하게 발생하는 ‘실수’에서 비롯된다. 간혹 복제과정에서 실수로 만들어진 복사본이 원본보다 더 복제를 잘하게 될 수도 있다. 이렇게 생겨난 새로운 복사본은 처음에 아무리 개체 수가 적더라도 오랜 시간이 지난 후 원본과 그 원본의 정확한 복사본을 밀어내고 살아남을 수도 있다. 여건만 허락된다면 자신들의 수를 기하급수적으로 증가시킬 수 있기 때문이다.

효용이 행동의 결과물에 따라서 달라진다는 것은, 뇌가 의사결정 과정에서 가장 적절한 행동을 선택하기 위해서는 특정한 상황에서 예상되는 결과물에 따라 여러 가지 행동의 효용을 스스로 계산해야 한다는 것을 의미한다. 즉, 유전자가 해결하지 못한 문제를 뇌가 스스로 해결하게 하는 것이다. 행동의 결과는 동물의 환경에 따라 언제라도 변할 수 있기 때문에 뇌는 환경의 변화에 적응하기 위해 끊임없는 학습을 해야만 한다. 학습이 없이는 진정한 지능이 존재할 수 없는 이유가 바로 이것이다.

신경세포의 지속적인 활동이 사라지고 난 후에도 이전의 경험이 동물의 행동을 변화시킬 수 있는 이유는 경험을 통해서 시냅스 가중치가 변하기 때문이다. 즉, 이전에는 연결 강도가 약했던 두 신경세포가 특정한 경험을 한 이후에는 시냅스 가중치가 증가하여, 이후에 시냅스전 신경세포에 동일한 활동 전압이 발생했을 때 더욱 큰 반응을 보이는 것이다. 이와 같이 시냅스 가중치가 변화하는 것을 시냅스의 ‘가소성plasticity’이라고 한다.

가끔 우리는 하루 일과를 마치고 집으로 돌아가는 길에, 평상시와는 달리 다른 곳에 들러야 할 때도 잠시 정신이 팔려 걷다 보면 자기도 모르는 새 집에 도착해버리는 경우가 종종 있다. 이런 일이 일어나는 이유는 해마가 잠깐 동안 제구실을 하지 않은 동안, 기저핵이 절차적 기억에 의해서 우리의 행동을 결정해버렸기 때문이다.

생명 현상을 ‘절충trade-off’ 그 자체다. 사실, 특정한 목적을 달성하기 위해서 반드시 무언가를 희생해야 한다는 것은 만고 불변의 진리다. 예를 들어 동물들은 크고 성능 좋은 뇌를 가질 수만 있다면 그런 뇌를 이용해서 보다 많은 것을 학습하고 주어진 환경에서 가장 적합한 행동을 선택할 수 있게 될 것이다. 하지만 큰 뇌를 소유하기 위해서는 많은 비용을 지불해야 한다. 뇌의 엄청난 에너지 소비를 감당하기 위해서 영양가 높은 음식을 많이 찾아 먹어야 하는 것은 당연하다. 그것이 전부가 아니다. 크고 복잡한 뇌를 발달시키기 위해서는 오랜 시간 부모의 보호를 받아야 한다. 또한 포유류의 경우에 뇌가 커지면 머리도 커지게 되므로 그만큼 출산의 고통도 커지게 된다.

여러 가지 학습 방법을 사용하여 최선의 행동을 선택하기 위해서 뇌가 치르는 대가는 적지 않다. 메타인지와 메타선택과 관련된 기능을 할 수 있는 뇌의 구조를 만들어야 하고 그에 따라 생겨나게 되는 역설을 피해갈 수 있는 방법도 마련해야 한다. 또한 유식한 강화학습에 필요한 심적 시뮬레이션을 제어할 수 있는 특별한 장치도 필요하다. 불행하게도, 다양한 학습 방법을 사용하게 됨에 따라 부정적인 감정의 가짓수도 덩달아 늘어났다. 실망, 후회 그리고 시기 외에도 사람들이 흔히 느끼는 공포와 같은 부정적인 감정들은 그에 따른 특수한 학습이나 의사결정 과정과 밀접한 연관이 있다. 이 감정들은 우리를 고통스럽게 만들지만 우리가 더 나은 삶을 살아가는 데 있어서 반드시 필요한 것이다. 다양한 부정적인 감정 또한 의사결정 가정을 올바르게 이끌어가는 데는 필수적인 것이다.

#지능의탄생 #이대열 #바다출판사 #뇌를연구하는신경과학자 #예일대신경과학과석좌교수 #지능이란 #사고작용 #뇌의기능 #학습방법 #전전두피질 #기저핵 #자기복제 #유전 #신진대사 #진화 #가소성 ##강화학습 #함께성장