[물질×생명×인간] 『지능의 탄생』 (1) 1~5장.

“ 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. ”

“ 빛에 반응하는 행동이 만들어지는 과정은 비교적 단순하다. 그 핵심에는 옥신auxin이라는 호르몬이 있는데, 옥신은 세포벽을 신장시켜 세포를 생장시키는 역할을 한다. 또한 옥신은 빛이 없는 쪽으로 몰리는 경향이 있어 식물에 빛을 비추면 빛이 들어오지 않는 쪽의 세포가 빛이 들어온 쪽의 세포에 비해 더 성장하게 된다. 그 결과 식물은 빛이 들어오는 방향을 향해 구부러진다. 이는 마치 자동차의 바퀴 하나가 빨리 돌면 차가 그 반대 방향으로 회전하는 것과 같은 이치다. ”

“ 인간의 뇌는 컴퓨터처럼 하드웨어와 소프트웨어가 분리되지 않는다. 따라서 하드웨어와 소프트웨어를 분리해서 비교하는 방식으로는 뇌와 컴퓨터의 성능을 제대로 비교할 수가 없다. 그렇다면 하드웨어와 소프트웨어가 분리되지 않는 컴퓨터란 어떤 형태일까? 여기서 다시 지능의 정의를 생각해봐야 한다. 1장에서 우리는 지능을 ‘다양한 환경에서 복잡한 의사결정의 문제를 해결하는 능력’으로 정의했다. …컴퓨터가 지능을 가지려면 프로그램을 선택하는 메타-프로그램이 필요한 것이다. … 보통의 컴퓨터에서는 이 일은 인간에 의해 실행된다. 만일 인간 대신 이 일을 할 수 있는 프로그램이 있다면, 우리는 그것을 참된 ‘지능’이라고 부를 수 있을 것이다. … 화성에 있는 인공지능은 독자적으로 자신의 생존을 책임져야 한다. ”

“ 하지만 근육세포만으로는 동물에게 항상 도움이 되는 행동을 만들어낼 수 없다. 주위 환경에 어떤 일들이 벌어지고 있는지 감시하여 그에 따라 적절한 행동을 만들어내는 대신 마구잡이로 아무 곳이나 돌아다니면 오히려 다른 동물에게 잡아먹히기 십상일 것이다. 따라서 신경계가 근육세포를 적절하게 제어하는 일을 담당하게 된다. 이렇게 신경계가 만들어낼 수 있는 행동은 크게 반사reflex와 학습된 행동으로 구별할 수 있다. 여기서 반사란 주어진 자극에 따라 반응 양태가 미리 결정되어 있는 행동을 말하며, 학습된 행동이란 경험의 결과로 수정되어 지속적으로 나타나는 행동을 말한다. ”

“ 신경계의 작용을 한마디로 요약하면 감각 정보와 기억을 이용해서 근육을 통제하는 일이다. 이처럼 신경계를 이용해 현재와 과거의 경험으로부터 유용한 정보를 추출하여 의사결정에 활용하는 일이야말로 동물이 가지고 있는 지능의 핵심이라고 할 수 있다. […] 결국, 인간을 포함한 모든 동물의 의사결정이란 이렇게 세 가지 종류의 신경세포[감각신경세포, 운동신경세포, 중간신경세포]를 조합함으로써 외부로부터 들어오는 자극에 대해서 적절한 형태의 행동을 유도하는 과정이라고 볼 수 있다. ”

“ 특히 탈출 반응같이 동물의 생명이나 신체의 중요한 부분을 보호하기 위한 반사 작용의 경우 속도는 특별히 중요하다. 사람의 경우도 마찬가지다. 눈앞을 감싸고 있는 각막은 인간의 신체에서 가장 예민하고 부상을 입으면 안 되는 부위에 속한다. 따라서 만일 눈에 갑자기 바람이 불어온다든지 누가 앞이마를 툭 하고 치면 사람은 자동적으로 눈을 감게 되는데, 이를 눈깜박반사 또는 순목반사라고 한다. 이마에 자극이 가해지고 나서 눈을 깜박이기 시작하는 데 걸리는 시간은 바퀴벌레의 탈출 반응과 동일한 14ms(밀리초)이다. 바퀴벌레의 탈출 반응 속도를 보고 기가 죽을 필요는 없는 것이다. 속도에 있어서 인간은 바퀴벌레에 비해 절대로 뒤떨어지지 않는다. ”

“ 즉 반사는 경직된 행동이다. 동일한 자극에 대해서 주위의 상황에 따라 그때그때 서로 다른 행동을 선택해야 한다면, 반사는 적합한 의사결정 방식이 아닌 것이다. 반면 특정한 자극에 대해서 어떤 상황에서라도 동일한 행동을 유발해야 한다면 인간의 뇌처럼 복잡한 신경계를 가지고 있는 동물에게도 반사는 아주 적합한 행동이다. 대표적인 예로 음식물이 잘못해서 기도로 내려갔을 때 질식사를 피할 수 있게 해주는 구토 반사를 들 수 있다. ”

“ (화성) 바이킹의 착륙선들은 착륙지점을 떠나서 다른 위치로 이동할 수 있는 능력이 없었고, 따라서 지구의 식물들처럼 고도의 지능이 필요하지 않았다. 하지만 광활한 화성의 표면을 누비며 실험 및 측정을 할 수 있는 로봇 탐사차, 즉 로버(rover)가 등장하게 되면서 화성에 인공지능의 시대가 본격적으로 시작되었다. 현재까지 화성에 무사히 도착한 로버는 총 5대다. 그중 첫 번째인 소저너 호는 1997년 7월에, 쌍둥이 로버인 스피릿 호와 오퍼튜니티 호는 2004년 1월에, 다음으로 큐리오시티 호는 2012년 8월에 화성에 도착했다. 가장 최근으로는 2020년 7월 30일 지구를 출발해서 2021년 2월 18일에 화성에 도착한 퍼서비어런스 호가 있다. … 2021년 2월 현재 화성에서 활동 중인 로버는 큐리오시티와 퍼시비어런스로 구성된 듀오이다. ”