지능의 탄생

▣ 출판사서평

지능은 오직 생명의 것이다
지능과 뇌, 그리고 인공지능의 미래에 대한 새로운 이론

2012년 8월, 화성으로 파견된 인공지능 로버 ‘큐리오시티(Curiosity)’. 인간이 원격조정할 필요 없이 스스로 판단해 목적지까지 주행하며 탐사활동을 펼치는 큐리오시티는 혼자서 모든 문제를 해결한다는 점에서 ‘알파고(AlphaGo)’보다 더 뛰어난 인공지능 로봇이다. 바둑에 특화되어 있는 알파고와는 달리 큐리오시티는 자율운전능력은 물론, 미션 수행을 위한 에너지 배분, 수집된 자료를 분석해 중요한 내용을 지구로 전송하는 영상 편집 능력 등 다양한 기능을 수행할 수 있기 때문이다. 자율성을 갖춘 로봇 큐리오시티, 큐리오시티와 같은 기계 로봇도 ‘진짜’ 지능을 가질 수 있을까?

30년 넘게 뇌를 연구해온 예일대 신경과학과 이대열 석좌교수는 그렇지 않다고 답한다. 지능은 오직 생명체만 가질 수 있다는 것이다. 큐리오시티가 마치 지능을 가진 것처럼 보이는 이유는 지능의 일부 특징을 마치 지능 전체로 오인하고 있기 때문이다. 이에 이대열 교수는 생명과 유전자의 관점에서 볼 때만 지능에 대한 종합적인 이해가 가능하다고 말한다. 그는 신경과학과 행동경제학의 교차점에서 지능의 근원과 한계를 탐구하며 지능은 오직 생명의 것이 될 수밖에 없음을 역설한다. 생명체가 살아가면서 마주치는 수많은 도전 속에서 문제점을 발견하고 해결책을 찾아가는 능력이 바로 지능으로, 지능 곧 뇌는 유전자의 ‘대리인’으로 출현하게 된 것이다.

세계적인 신경과학자 이대열 교수의 첫 저서인 『지능의 탄생』은 생명의 진화 과정에서 지능이 어떻게 출현했는지, 뇌와 같은 신경계가 어떻게 진화할 수 있었는지, 그리고 인간과 인공지능의 관계가 어떻게 변해갈 것인지 살펴본다. RNA부터 DNA, 세포와 뉴런까지 생명의 진화사를 전반적으로 훑어가는 이 책은 생물학에 문외한인 사람도 쉽게 이해할 수 있도록 바퀴벌레나 해파리, 예쁜꼬마선충 등 다양한 동물의 사례를 보여준다. 인간의 행동은 생물학이나 심리학이란 하나의 렌즈만으로는 완전히 파악할 수 없다. 저자인 이대열 교수는 신경과학과 경제학, 그리고 심리학을 자유롭게 넘나들며 인간 지능의 다양한 면모를 탐색함으로써 학문의 진정한 융합을 보여준다.

유전자와 생명의 관점에서 바라본 지능의 본질
지능에 대한 종합적인 이해가 필요하다

우리는 ‘지능’을 잘못 생각하고 있진 않을까? 흔히 우리는 매우 영리한 사람이나 계산 능력이 뛰어난 사람을 가리켜 ‘지능이 높다’라고 말한다. 하지만 지능은 단순히 추론 능력이나 계산력을 말하는 것이 아니다. 생각하고 공감하고 꿈꾸는 등의 보편적인 인지 능력 전반을 포괄하는 개념이다. 복잡한 수학적 연산을 눈 깜짝할 사이에 해치우는 전자계산기를 보고 지능이 높다고는 말하지 않는 것만 봐도 알 수 있다.

『지능의 탄생』에서 이대열 교수는 지능에 대한 우리의 상식을 재고할 것을 요청한다. 바로 생명과 유전자의 관점에서 지능을 보자는 것이다. 물론 지능은 문제 풀이 능력과 관련이 있다. 하지만 우리 인간을 비롯한 생명체가 풀어야 한 문제들은 단순한 수학 문제가 아니라 훨씬 복잡하고 까다로운 문제들이었다. 생명체가 환경에서 접하는 문제들은 시시각각 변화하기 마련이라 어제 능숙하게 풀어낸 문제라고 해서 내일도 쉽게 풀 수 있는 것은 아니다. 실제로 우리가 현실에서 마주치는 많은 문제들은 수학 문제와는 달리 객관적인 정답이 존재하지 않는 경우가 많다. 즉 가혹한 생존 환경 속에서 생명체는 한 가지 문제만 풀 수 있는 전자계산기가 아니라 여러 복합적인 문제를 다양한 방식으로 해결할 수 있는 만능해결사가 되어야 했다.

이 과정에서 생명체가 획득하게 된 능력이 바로 지능이며, 이때 지능은 문제 상황에서 선택 가능한 행동들을 고려한 후 그중 가장 적합한 행동을 선택하는 의사결정 능력이라고 할 수 있다. 이와 같은 다양한 의사결정을 통해서 표현되는 지능의 본질을 이해하는 것이 바로 이 책의 목표다. 이 책의 1부에서는 바퀴벌레와 해파리, 예쁜꼬마선충, 그리고 인간의 안구에서 나타나는 행동들을 통해 지능의 다채로운 면모들을 보여준다.

뇌는 유전자의 대리인
경제학적 메커니즘으로 뇌를 해명하다

뇌는 유전자가 자기복제를 위해 발명한 가장 놀라운 장치다. 초기의 생명체는 자원이 풍부한 비교적 특수한 환경에서만 자기복제를 할 수 있었다. 하지만 주위의 환경이 변화할 경우 이런 생명체는 속수무책으로 제거당할 수밖에 없다. 유전자는 생명체의 행동을 실시간으로 관찰하고 제어할 수 없기 때문에 유전자에 의해 선택된 행동이 항상 바람직한 결과를 가져오지는 못한다. 즉, 스스로 판단하여 환경을 개선시키거나 아니면 다른 환경으로 이동할 수 있는 능력이 있는 생명체만이 유전자를 남겼다. 이때 등장한 것이 뇌와 신경계로, 유전자는 뇌에게 자기를 대신해 적절한 행동을 선택할 권한을 부여한다. 즉, 뇌는 유전자가 해결할 수 없는 문제를 대신 해결하기 위한 일종의 대리인인 것이다.

유전자 관점에서 뇌의 진화를 설명한 2부에는 이대열 교수의 고유한 통찰이 녹아들어 있다. 유전자와 뇌의 관계는 사장과 노동자의 관계와 유사하다. 사장은 모든 일을 혼자서 할 수 없기 때문에 급여를 주고 자신을 위해 일하는 사람을 고용한다. 이 노동자가 열심히 일해 수익이 많이 나고 회사가 잘 되면 사장과 노동자 모두에게 유익하다. 유전자 또한 혼자서 해결하지 못하는 일을 위해 뇌를 이용하고, 뇌에서 벌어지는 일은 비록 뇌 자신을 위한 것이 아니라 유전자를 위한 것이지만 뇌 또한 그 관계에서 이득을 보는 것이다. 저자인 이대열 교수는 경제학의 ‘본인-대리인 이론’을 접목하여 유전자와 뇌 사이에서 이루어지는 분업과 위임을 살펴본다. 분업과 위임은 뇌처럼 복잡한 구조가 진화하는 과정에서 필수적인 역할을 하는 메커니즘인 것이다.

지능의 한계는 어디인가?
인공지능의 시대, 지능의 근원과 한계에 대한 통찰이 필요

전 세계 사람들을 깜짝 놀라게 했던 이세돌9단과 알파고(AlphaGo)의 대국이 있은 지 1년이 지났다. 그 이전까지만 해도 기계가 인간의 뇌를 따라 잡기엔 한참 멀었다는 생각이 지배적이었지만, 알파고 대국 이후 사람들은 인공지능의 시대가 생각보다 더 가까이 와 있다는 현실에 충격을 받아야만 했다. 과연 인공지능이 인간을 대체할 것인가? 우리는 인공지능의 발전을 두려워해야 하는가? 사람들의 염려와 두려움을 반영하듯 인공지능에 대한 논의도 활발해졌다. 그러나 기계가 얼마나 발전할 것인가에 대해 이야기하기 전에, 먼저 인공지능이 모방하고 있는 지능 그 자체의 한계에 주목해야 하지 않을까?

이 책의 마지막 부분에서는 지능의 발달로 인해 생명체가 필연적으로 겪게 되는 문제점들을 다룬다. 뇌가 진화하는 동안 유전자는 한 가지 문제에 부딪힌다. 뇌가 점점 더 복잡해지고 뇌에게 부과된 권한도 점점 커짐에 따라, 뇌가 행하는 어떤 행동들은 유전자의 자기복제에 전혀 도움이 되지 않기도 하는 것이다. 다시 사장과 노동자의 관계로 돌아가면, 능력이 매우 뛰어나 많은 결정권을 넘겼더니 사장의 이해관계는 무시하고 독단적으로 결정을 내리기 시작한 노동자가 바로 뇌인 것이다.

대표적인 뇌와 유전자의 갈등 사례인 ‘후회’나 ‘실망’은 뇌가 주변 환경을 분석하고 예측하여 학습을 함에 있어서 필연적으로 따르는 감정이지만 너무 오래 지속되는 후회나 실망은 오히려 생명체의 번영을 방해하기도 한다. 타인의 생각을 읽기 위해 마련된 ‘마음이론’도 자칫 자기인식의 역설에 빠지기 일쑤다. 예컨대 가위-바위-보에서 상대가 가위를 내기로 했다면 우리는 종종 결정 불능의 상태에 빠진다. 상대의 말을 믿고 바위를 낼 것인가, 아니면 한 차원 더 넘어서 상대는 내가 바위를 낼 것이라고 예측해 보를 낼 것이므로 나는 가위를 낼 것인가? 이러한 혼란 또한 뇌가 짊어져야 할 부담 중 하나다.

뇌의 한계는 그것이 자신을 모사한 기계, 즉 인공지능을 만들어내면서 더 극대화되었다. 생명의 역사는 38억 년이나 되지만 인공지능의 역사는 채 100년이 되지 않는다. 그러나 그 짧은 기간 동안 인공지능은 비약적인 발전을 거두었으며 향후 변화 양상은 더 심화될 것으로 보인다. 이러한 변화가 인간의 삶에 어떤 영향을 미칠지를 예측하고 적절한 대책을 마련하기 위해서는 인간의 지능과 인공지능의 차이를 이해하고 인간 지능의 한계를 이해하는 것이 필수적이다.

▣ 작가 소개

저자 : 이대열
뇌를 연구하는 신경과학자. 현재 예일대 신경과학과 석좌교수(Dorys McConnell Duberg Professor)다. 서울대 경제학과를 졸업한 후 인간의 마음과 행동을 이해하기 위해 미국 일리노이대 대학원에 진학하여 신경과학을 전공했다. 고양이의 뇌에서 시각정보가 처리되는 과정을 연구하여 박사 학위를 취득한 뒤 미네소타대 생리학과에서 박사후 연구원으로 원숭이의 대뇌피질을 연구했다. 현재는 예일대 신경과학과에서 의사결정 과정에 대한 뇌의 메커니즘을 연구하고 있다. 특히 강화 학습과 경제적 선택에 있어 전전두피질과 기저핵의 역할에 관심이 있다. [사이언스(Science)], [네이처(Nature)], [뉴런(Neuron)], [신경과학 저널(Journal of Neuroscience)]과 같은 국제적인 저널에 90편 이상의 논문들을 발표했다. [신경과학 저널]의 편집자로 활동 중이며, 뉴로게이저의 공동창업자 및 최고과학책임자이기도 하다.

▣ 주요 목차

추천의 글
서문

1부 지능이란 무엇인가

1장 지능의 조건
지능이란 무엇인가 ·생명체의 행동 : 박테리아부터 식물까지 · 신경계는 어떻게 작동하는가 · 가장 기본적인 행동, 반사 · 반사 행동의 한계 : 바퀴벌레의 반사 · 뇌의 커넥톰 · 행동을 이해하기 어려운 이유 : 안구 운동의 예

2장 뇌와 지능
효용 이론이란? · 의사결정에 영향을 주는 요인들 · 부리단의 당나귀 · 효용 이론의 한계 · 의사결정은 행복을 위한 것인가 · 효용 이론과 뇌 · 뇌를 직접 들여다보는 방법 · 효용의 진화

3장 참된 지능이란 무엇인가
뇌와 컴퓨터 · 컴퓨터는 뇌와 같아질 수 있나 · 화성으로 간 인공지능 · 망부석이 된 소저너 호 · 자율적 인공지능 · 로봇 팀과 집단지능

2부 지능의 진화

4장 지능과 자기복제 기계
자기복제 기계란? · 자기복제 기계의 진화사 · 만능 재주꾼 단백질 · 다세포생명체의 출현 · 뇌의 진화

5장 뇌와 유전자
분업과 위임 · 생명체와 본인-대리인의 문제 · 유전자가 뇌에게 제시한 장려책 : 학습

3부 지능과 학습

6장 학습이란 무엇인가
학습의 다양성 · 고전적 조건화 : 개와 종소리 · 결과의 법칙과 조작적 학습 : 호기심 많은 고양이 · 고전적 조건화와 기구적 조건화의 결합 · 지식 : 잠재적 학습과 장소 학습

7장 학습하는 뇌
신경세포와 학습 · 해마와 기저핵 · 강화 학습 이론 · 쾌락의 화학물질 : 도파민 · 강화 학습과 지식 · 후회와 안와전두피질 · 후회와 신경세포

8장 사회적 지능과 이타성
게임 이론의 등장 · 게임 이론의 사망? · 반복적 죄수의 딜레마 · 파블로프 전략 · 협동하는 사회 · 이타성의 어두운 면들 · 상대방의 선택을 예측할 수 있는가 · 재귀적 추론 · 사회적인, 너무나 사회적인 뇌

9장 지능과 자아
자기인식의 역설 · 메타인지와 메타선택 · 지능의 대가

맺음말
각주
참고문헌
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