[물질×생명×인간] 『지능의 탄생』 (1) 1~5장.

“ 흔히들 인간의 뇌를 컴퓨터에 비유하곤 한다. … 17세기에 데카르트가 인간의 뇌를 파리 교외의 생제르맹앙레에 설치되어 있던 수압으로 작동하는 자동 기계에 비유했던 것이나, 19세기에 프로이트가 뇌를 증기기관에 비유했던 것과 마찬가지로, 오늘날 우리들은 뇌를 우리가 가진 가장 복잡하고 정밀한 기계인 컴퓨터에 비유하는 것이다. ”

“ 앞으로 수십 년 안에 인간을 능가하는 인공지능이 등장하리라는 예측은 컴퓨터와 뇌의 기본적 구성 요소인 트랜지스터와 시냅스가 기능적으로 등가적인 역할을 한다는 가정에 기초한다. 하지만 아래에서 살펴볼 내용처럼 시냅스의 구조는 트랜지스터의 구조보다 훨씬 더 복잡하다. 트랜지스터는 이진법적으로 작동하는 스위치에 지나지 않지만, 시냅스는 그보다 더 많은 기능을 가지고 있다. ”

“ 우선 시냅스가 작동하는 방식을 간단히 살펴보자. 시냅스란 시냅스 전 신경세포와 시냅스 후 신경세포라고 불리는 두 개의 신경세포 사이에 존재하는 작은 틈인데, 이곳에서는 두 개의 신경세포가 신호를 주고 받는 일이 일어난다. 그런데 시냅스를 통해서 하나의 신경세포에서 다른 신경세포로 신호가 전달되기 위해서는, 시냅스 전 신경세포라고 불리는 첫 번째 신경세포의 축삭종말에 활동전압이 도착해야 한다. 그러면 시냅스 전 신경세포의 세포막을 통해 칼슘이온들이 세포 안으로 이동하게 되고, 그 결과로 시냅스 소포(synaptic vesicle)들이 세포막과 결합하여 그 안에 들어 있던 신경전달물질을 시냅스 간극(synaptic cleft)이라고 부르는 20나노 미터의 작은 틈으로 분비하게 된다. 이렇게 분비된 신경전달물질이 시냅스 간극의 맞은 편에 있는 시냅스 후 신경세포의 세포막에 있는 수용체(receptor)와 결합하게 되면 시냅스 후 신경세포의 막 전극이 변화한다. ”

“ 요지는 겉으로 드러난 결과가 동일해 보이는 행동이라도 그것을 만들어낸 목적이나 작동 방식은 상이할 수 있으니 동물의 행동을 분석할 때는 이와 같은 변수들을 제어하기 위해 주의를 기울여야 한다는 점이다. ”

“ 서로 다른 종의 동물이나 여러 사람이 경험하는 환경 중 어떤 것이 더 복잡하고 단순한지 분명하게 판단내리긴 어렵다. 현실 세계에서 인간이나 동물이 경험하는 환경은 잘 설계된 심리학 실험과는 달리 매우 불규칙하게 변화하기 때문에 더더욱 어려움을 가중시킨다. ”

“ 다시 말해 지능은 단순히 수학적인 또는 논리적인 문제를 푸는 능력이 아니라 지능을 가진 주체에게 가장 이로운 결과를 가져올 수 있는 여러 행동 중 하나를 선택하는 능력, 즉 의사결정의 능력이다. 결국 지능이란 다양한 환경에서 복잡한 의사결정의 문제를 해결하는 능력이라고 정의할 수 있다. ”

“ ‘행동behavior’이란 무엇인가? 일반적으로 행동은 어떠한 체계system가 특정한 사건event에 대해서 반응하는 것을 말한다. 행동은 동물의 전유물이고 그 밖의 것(예컨대 식물)은 행동할 수 없다고 생각하는 경향이 있는데, 이것은 잘못된 생각이다. 모든 생명체는 나름대로 외부의 자극에 대해서 특정한 방식으로 반응한다. ”

“ 생명체가 외부 자극에 반응하기 위해서 사용하는 방법은 실로 다양하다. 일단 행동을 위해서 반드시 신경세포와 같이 정보 처리를 전문으로 하는 특별한 세포가 필요한 것은 아니다. 박테리아와 같은 단세포 생명체들도 외부 자극에 따라 자신의 행동을 변화시키는 능력을 갖고 있기 때문이다. 예를 들어 박테리아의 한 종류인 대장균은 먹이가 되는 화학 물질의 농도가 높은 쪽으로 움직여가는 능력을 가지고 있다. 이와 같은 능력을 주화성chemotaxis이라고 한다. 대장균이 이동하는 방식은 주로 두 가지다. 그중 하나는 같은 방향으로 지속적으로 수영해가는 것이고, 나머지 하나는 뒹구르기tumbling를 통해서 새로운 진행 방향을 무작위로 선택하는 것이다. 대장균이 수영하는 동안 자신이 원하는 화학 물질의 농도가 증가하면 수영하는 시간을 늘리고, 반대로 자신이 원하는 화학 물질의 농도가 감소하고 있거나 자신에게 해가 되는 화학 물질의 농도가 증가하는 것을 발견하면 뒹구르기를 하는 시간을 늘리는 방식으로 자신의 이동 방향을 결정한다. ”

“ 여기서 수영하는 동안에 화학 물질의 농도가 증가 또는 감소하는지를 감지할 수 있다는 것은, 자신이 과거에 감지했던 화학 물질의 농도를 기억하고 그것을 현재의 화학 물질의 농도와 비교할 수 있다는 것을 의미한다. 이 두 가지 능력, 즉 과거에 있었던 사건의 내용을 기억하고 서로 다른 사건들 간의 내용을 비교할 수 있는 것이야말로 지능의 가장 기본적인 요구 조건이다. 따라서 비록 대장균의 행동은 포유류처럼 복잡한 뇌를 가진 동물과 비교해서 지극히 단순하지만, 대장균에게도 나름대로 생존을 위한 지능이 있다는 점을 부정할 수 없다. ”