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Cognita Sapiens [847641] · MS 2018 · 쪽지

2024-10-30 23:14:06
조회수 1,234
7

지능이란 무엇인가 - 뇌가 있어야 지능이 있을까

게시글 주소: https://o.orbi.kr/00069687160

우리가 보통 '지능적이다' 라고 한다면, 영리하거나 고차원적인 사고력을 동원하여 미처 생각하지 못한 참신하고 기발한, 창의적인 방법을 동원하여 문제를 해결한 것을 지칭하곤 합니다. 예컨데 제가 가장 좋아하는 동물인 범고래는, 체급 자체도 상당히 크면서 동시에 언어라는 개념이 존재하고, 의사소통을 통해 집단적으로 활동합니다. 그래서 자기보다도 더 큰 고래를 사냥하기도 하고, 인간이 상당한 지성을 가진 존재라는 것을 인식하고, 야생의 범고래도 인간과 협동을 한 역사가 있을 정도입니다.

그래서 범고래는 그 자체로서 뛰어난 피지컬을 지닌, 상당히 높은 위치에 있는 사냥꾼이면서 동시에 지능적으로 행동하여 자신의 주어진 환경을 적극적으로 활용하곤 합니다. 심지어 복어의 독이 일부 감각을 마비시키고 환각을 유발한다는 것을 알기에, 일부러 복어를 죽지 않는 정도로 심하게 자극하면서 그 독을 통해 인간이 마약이나 술을 즐기는 것처럼 쾌락을 느끼기도 한답니다.

복어 독을 과다하게 빠르게 섭취하면 죽음의 위험이 존재하지만, 아주 적절한 양을 조절하면 신체 일부가 마비되고 붕~ 뜨는 기분을 얻는 등, 마치 사람이 알콜이라는 약한 독으로 간이 파괴되고 중추신경계가 마비되는 기분을 느끼는 것과 비슷한 효과를 추구하는 모습이 포착된 바 있습니다

https://www.newspenguin.com/news/articleView.html?idxno=2428

교육학을 오랫동안 공부하고, 학습에 대해서 고찰해온 제게도 있어서 '지능'이 무엇이고, 어떻게 하면 적절하게 측정할 수 있고, 어떻게 하면 발전할 수 있는지 등은 매우 흥미로운 주제입니다.

이번 칼럼에서는 그간 공부하고 경험한 내용을 종합적으로 정리하여 지능에 대해 고찰하지만, 그 이전에 지능에 대한 지나친 환상이나 선입견, 지능이라고 하면 반드시 인간이나, 혹은 인간을 뛰어넘는 뛰어난 능력을 보여준 알파고 등을 생각하는 경향이 있는데 그런 편견을 극복하고 낮은 수준의 지능부터 높은 수준의 지능까지 다양한 사례를 바탕으로 지능에 대해서 깊이 있게 생각을 해보겠습니다.

이번 칼럼은 존스홉킨스 신경경제학 교수로 유명한 대가이신 이대열 교수님의 <어쩌다 어른> 강연과, 교수님의 저서 <지능의 탄생>을 많이 참고하였습니다.

오랫동안 공부를 하고 생각을 해왔으나, 여전히 지능이 무엇인지 애매모호했던 제게 큰 힌트를 준 강연입니다

https://www.youtube.com/watch?v=TnC65hL9n7U&ab_channel=tvNSTORY%ED%8B%B0%EB%B9%84%EC%97%94%EC%8A%A4%ED%86%A0%EB%A6%AC

여러분 혹시 거미줄에 나뭇가지나 물체를 인위적으로 접촉시켜서 흔들어보신 적이 있을까요? 전 가끔 그런 적이 있었습니다. 왜냐하면 거미가 어떻게 반응할지 무척 궁금했었거든요.

영상을 보면 거미집에 뭔가 날파리가 잡히는 순간, 거미가 후다닥 달려와서 아주 빠르게 거미줄로 먹이를 감싸버리고 보관식으로 만들어버리는 장면이 자주 보입니다. 그래서 약간 비슷한 생각을 하면서, 바람이 불거나 나뭇가지로 거미줄을 인위적으로 건드리면 마찬가지로 거미가 먹이인 줄 착각하고 달려올까? 라는 궁금증이 있었습니다.

여러분도 그렇겠지만, 저도 여러번 해보았지만 거미는 항상 꿈쩍도 하질 않아서 다소 실망스러웠던 경험이 있습니다. 그러니까 거미는 단순히 거미줄이 움직인 사실에 주목하는 것이 아니라, 먹이가 걸려서 반응을 할 때와, 바람이 불거나 사람이 인위적으로 무언가를 접촉시키거나, 우연히 다른 물체가 떨어져서 접촉하는 것을 구분할 수 있는 '지능'이 있다는 것입니다.

거미와 비슷한 방식으로 사냥하는 파리지옥풀을 생각해보겠습니다. 파리지옥풀도 마찬가지로 파리 같은 작은 생물이 잎사귀 사이로 들어오는 순간, 빠르게 입을 닫고 소화액을 분비해서 먹이를 분해하여 자신의 양분으로 삼습니다.

비슷하게 파리지옥한테 젓가락 같은 것을 이용해서 쿡쿡 찌르면 어떻게 반응할까요? 거미와 비슷하게, 전혀 반응을 하지 않습니다. 파리지옥도 마찬가지로, 바람이 불 때랑 먹이가 들어왔을 때를 효과적으로 잘 구분한다는 말입니다.

초등학교 저학년 시절 생물학 실습으로 끈끈이 주걱을 비롯한 식충 식물을 길러본 경험이 있습니다. 개미를 잡아다가 따로 먹이로 던져주곤 했었습니다

https://namu.wiki/w/%ED%8C%8C%EB%A6%AC%EC%A7%80%EC%98%A5

보통 식물은 우리 눈에 보이는 뚜렷한 움직임이나 행동을 하질 못합니다. 그래서 보통 우리는 식물은 시즈모드 한 탱크처럼 뚜렷하고 큰 움직임을 보여주지 못하고, 동물이나 되어서야 몸도 움직이고 장애물도 넘어가는 등의 행동을 한다고 생각하죠. 그런데 식충식물은, 특히 파리지옥의 경우에는 먹이가 들어오면 주둥이가 닫히고, 소화가 완료되면 다시 열린다는 점에서 기존 식물에 비해서 복잡하고 뚜렷한 행동을 하는 것이 꽤나 흥미롭습니다.

제가 위의 이야기를 하니까, 저를 오랫동안 보아오신 교육학 교수님은 워낙 눈치도 빠르고 똑똑하신 분이라서 이렇게 답을 하시더군요.

"아는구나"

교수님의 말씀이 정확합니다. 예컨데 파리지옥이 있는데, 단순히 바람이 불 때마다 주둥이를 닫아버린다면, 다시 여는데 시간도 많이 걸리고 에너지도 소모되고, 닫힌 동안 먹이가 들어갈 수 없으니 생존에 굉장히 불리할 것입니다. 아마 실제로도 과거 파리지옥 중에서는 돌연변이라던지, 진화 초기에는 그냥 외부 자극만 있으면 바로 닫혀버리는 개체도 있었을 듯 합니다.

결과적으로 그런 비효율적인 행동을 하는 파리지옥은 모두 도태되었고, 지금의 파리지옥은 딱 정확히 먹이가 들어왔을 때만 움직여서 효율적으로 활동합니다. 아니 파리지옥에 눈이 달린 것도 아닌데 도대체 어떻게 아느냐? 촉각 센서가 있어서, 일정한 시간 안에 어느 정도의 진동수로 움직이면 이건 벌레구나! 라고 판단하고 입을 다문다는 소리이죠.

따라서 파리지옥은 비록 인간처럼 복잡한, 중추신경계, 뇌를 비롯하여 척수와 복잡한 신경 세포가 존재하지 않음에도 불구하고 '지능이 있다'라고 볼 수 있습니다. 뇌가 없다고 해서 무식하고 멍청하게 행동하는 것이 아니라는 말이죠.

때문에 전 개인적으로 거미도 파리지옥과 마찬가지로 비슷한 지능을 가졌을 것이라고 생각합니다. 거미를 보면, 참 어떻게 저런 수준의 사냥 성공률로 살아남을 수 있었을까 생각이 들 정도로 생각보다 벌레가 쉽게 잡히지 않습니다. 우리야 뭔가 쥐가 많이 나오는 곳에 쥐덫을 넣어서 성공 확률을 급격히 올릴 수 있지만, 거미가 특별히 어느 집이 맛집인지를 판단하고 집을 짓는 것 같지는 않습니다.

거미는 그래서 평소에는 굉장히 가만히 있습니다. 쓸데없는 운동에 에너지를 낭비하지 않는다는 것이죠. 평소에 가만히 있다가 딱 먹이가 접촉하여, 달아나려고 발버둥 치는 순간 그 미세한 진동 감각을 감지하고, 이번 껀은 바람이 아니라 먹이구나!! 라고 판단하고 신나게 먹이를 향해 달려가는 것입니다.

파리지옥과 마찬가지로 거미가 바람에 따라서 시도때도 없이 움직였다면, 쓸모없는 행동에 에너지를 과다하게 소비하여 굶어 죽기 십상이었을 것입니다. 그러나 거미는 거미집이라는 뛰어난 트랩, 함정을 통해서 사냥하고, 딱 그 함정에 무언가 걸렸을 때만 선택적으로 행동하여 에너지를 적재적소에 씁니다.

물론 거미 중에서는, 길쭉한 앞다리에 거미줄을 묶어두고서는, 적극적으로 움직이면서 먹이를 보면 거미줄로 끈쩍하게 묶어버려서 잡아먹는 개체도 있긴 합니다만, 그래도 대부분의 거미는 적극적인 능동적인 움직임보다는, 수동적으로 행동한다는 점에서 파리지옥과 상당히 비슷한 듯 합니다.

하워드 가드너 교수님은 우리에게 '다중 지능 이론'으로 유명하십니다. 단순히 IQ 숫자가 높다고 더 뛰어나고 참된 지능을 가진 것이 아니라는 것이죠

https://www.youtube.com/watch?v=Fw6hRXwbpvo&ab_channel=EBSDocumentary%28EBS%EB%8B%A4%ED%81%90%29

우리가 보통 IQ가 높으면 뛰어난 지능을 가졌다고 보고, 실제 개나 고양이, 소, 돼지, 문어 등의 상당히 높은 수준의 지능을 보이는 생물체를 인간의 3~4살, 6살 정도의 지능을 가졌다고 평가를 하면서 분석을 하곤 합니다. 하지만 이대열 교수님은 IQ가 참된 지능을 보이지 않는다고 단언합니다.

IQ는 단지 인간의 다양한 지능 중에서도, 수치로 표현할 수 있는 부분을 임의로 따서 줄을 세운 수치에 불과합니다. 대표적인 예시가 수학이고, 실제로 IQ 테스트를 해보면 수열이라던지, 이후 나올 숫자를 예상하는 문제나, 제한된 시간 안에 도형을 잘 뒤집거나 옮겨서 딱 빈칸에 맞게끔 배치하는 문제가 나옵니다.

하지만 IQ 테스트라는 것은 기본적으로 의사소통이 가능하고, 시험이라는 행위에 대해서 이해를 하고 수행할 수 있는 인간에게 한정된 평가 방법입니다. 우리가 스페인어를 모르는데, 스페인어로 된 시험지를 우리에게 주고선 풀어보라고 물어보고, 우리가 스페인어를 하지 못한다는 이유로 풀지 않아서 IQ가 0으로 측정이 된다면 그것은 잘못된 평가라고 누구나 생각을 하겠죠.

특히 IQ는 단편적인 부분만을 척도로 하기에, 하워드 가드너 교수님은 다중 지능 이론이라는 것을 활용하여, 인간에게 다양한 형태의 지능이 존재하고, 우리가 일반적으로 지능의 중심 척도로 보는 과학과 수학 외에도 예술이나 체육, 체조, 자연 친화 등의 다양한 분야가 있다고 주장했습니다. 예컨데 김연아 선수는 이번에 노벨 문학상을 받은 한강 작가만큼 문학적 감수성이 뛰어나고 글쓰기 능력이 엄청나진 않지만, 자신의 신체를 아주 정교하고 섬세하게 조절하고 어려운 동작을 수행할 수 있다는 점에서 신체-운동 지능이 매우 높고 뛰어난 사람이라고 우리가 알고 있죠.

그래서 앞에서 제가 지능에 대한 우리의 선입견을 버려야 한다고 말했던 것입니다. 우리가 보통 지능이 높은 사람, 지능이라고 하면 인간만큼 뛰어난 사고력과 추상적인 상상력이 존재하는 인간이나, 혹은 그 인간을 특정 분야에서 뛰어넘을 정도로 강력한 인공지능을 떠올리곤 합니다. 그러나 반면 약한 인공지능 또한 나름의 지능의 표현이며, 심지어 뇌가 없는 식충 식물들도 지능이 있음을 알 수 있었습니다.

우리가 흔히 쓰는 난방기나 에어컨이 있습니다. 여기에는 온도를 감지하는 센서가 들어가 있어서, 현재 온도가 몇 도인지 알 수 있습니다. 난방기는 지금의 온도가 너무 낮으면, 전류를 소비하고 열을 발생시켜 방 온도를 따뜻하게 만들고, 적절한 수준의 온도에 올라가면 자동으로 꺼집니다.

에어컨도 마찬가지입니다. 이것은 생물의 관점에서 보면 '항상성'을 유지하는 것으로 볼 수 있습니다. 예컨데 인간의 몸에 포도당이 과다하게 주입되면, 인슐린이 분비되어 포도당을 지방의 형태로 간에서 포장하여 몸 속에 저장합니다. 이 기능이 떨어지면, 혈액 내 포도당 수치를 적절히 관리하지 못하게 되어, 심지어 소변으로도 체내의 포도당이 배출되는 문제가 발생하는 것입니다.

생물은 기본적으로 항상성을 유지해야 하는 존재입니다. 우리가 물을 마시는 순간, 혈액 내로 직접 연결되어 물을 마신 만큼 혈액이 묽어지면 심각한 문제가 발생할 것입니다. 그래서 우리가 물을 마셔도 급사하지는 않지만, 대량의 물을 지나치게 섭취하거나, 아니며 소량의 물이라도 주사기로 체내에 직접 주사해버리면, 급격한 이온 변화로 인해 충격이 생기고, 세포의 농도가 달라지면서 급격한 부피 변화로 손상이 갈 것입니다.

인간의 뇌에서도 맨 바깥쪽, 전전두엽 부분은 추상적이고 고등한 사고력을 담당한다고 하지만, 그렇다고 뇌가 그런 고차원적인 일만 하는 것이 아닙니다. 우리가 의식하지 못하는 사이에 외부 환경으로부터 들어온 다양한 자원을 적절히 분해하고 혈액 속에 녹이고, 각종 장기들이 원활하게 움직이고 활동하게끔 에너지와 산소를 잘 공급해주고 있기에 우리가 생명을 유지할 수 있는 것입니다.

체내에 수분이 많아지거나 줄어들면, 각각 상황을 뇌의 시상하부가 정확히 인지하여 적절한 명령을 하달합니다. 그에 따라 장기는 각자의 역할에 충실하게 행동하고, 결과적으로 체내 이온 농도라던지 호르몬, 포도당 농도 등이 조절되며 우리가 항상성을 유지하며 살아갈 수 있는 것이죠

https://www.ifs.or.kr/bbs/board.php?bo_table=News&wr_id=53633

그런 의미에서 심지어 온도조절계도 우리는 지능이 있다고 보아야 마땅합니다. 지능이 반드시 고차원적이고 추상적인 무언가를 상상하는 능력을 지칭하는 것 뿐만 아니라, 이처럼 난방기가 설정된 온도로 맞추기 위해서 주변의 정보를 수집하고 작동하는 것들을 마찬가지로 지능적인 행동이라고 해야합니다.

지능을 좀 더 풀어쓰자면 '문제해결능력'이라고 보아야 마땅합니다. 그래서 낮은 수준의 단순한 차원의 지능을 가진 온도조절계는, 온도가 너무 높으면 꺼지고, 온도가 너무 낮으면 켜지는 방식으로 대기 온도를 일정하게 유지하려고 서로 다른 행동을 합니다.

파리지옥도 마찬가지로, 자신의 생존을 위해서 딱 먹이가 들어왔을 때만 적절하게 입을 다물어서 먹이를 먹을 때만 소화액을 분비해서 소화를 시키고, 그 영양분을 흡수하여 생존을 유지할 수 있는 것이죠. 파리지옥도 나름의 지능을 가진 것입니다. 인간처럼 여러 언어를 구사하는 등의 복잡한 지능 수준까지는 아니지만.

인공지능도 크게 강약으로 구분이 됩니다. 애초에 인공지능이라는 말 자체가, 인공적으로 만들어진 지능이라는 소리입니다. 온도조절계도 인간에 의해서 인공적으로 만들어진 장치이고 나름의 지능을 가졌지만, 알파고 수준은 아니기에 우리는 이걸 '약인공지능'이라고 합니다. 반면 알파고라던지, 지금 우리가 쓰는 GAI들이 고차원적인 질문에 대해서 인간 전문가 수준으로 높은 수준의 답변을 해주는 것은 '강인공지능'이라고 하는 것이죠.

때문에 인공지능이라는 말을 하는 순간 우리는 자연스럽게 강인공지능을 떠올리는데, 약인공지능 또한 여전히 인공지능이라는 범주에 포함이 됩니다.

https://www.joongang.co.kr/article/19711417

물론 뇌가 있으면 보통 고차원적이고 수준 높은 지능으로 연결되곤 합니다. 현생 인류보다 뇌도 작고, 고등한 인지를 담당하는 부위도 작았던 원시 인류보다는 우리가 좀 더 똑똑하고 다양한 생각을 많이 할 수 있다고 봐야겠죠.

하지만 뇌가 없다고 해서 지능이 없는 것은 아니고, 지능은 훨씬 더 넓은 의미라는 것입니다. 대표적으로 식물은 뇌는 없지만, 일련의 지능적인 행동을 통해 자신에게 이익이 되는 쪽으로 행동합니다. 바람이 심한 곳에서는 뿌리를 더 깊게 파고 들어가서 튼튼하게 고정을 한다던지, 햇빛이 더 많이 쪼이는 쪽으로 잎사귀를 더 많이 뻗는다던지 등.

그런 의미에서 기존의 식물보다는 능동적인 행동이 가능한 식충 식물은 동식물의 지능 경계에 있다고 볼 수 있는 좋은 예시이기에 가져와보았습니다.

특히 마지막 예시는, 뇌가 없으면서 동시에 동식물도 아닌, 무려 '균'임에도 불구하고 상당히 고차원적인 지능을 보이는 흥미로운 생명체를 소개해보겠습니다.

그 이름이 바로 '황색망사점균' 입니다.

개인적으로 라스트 오브 어스라는 게임이랑 드라마를 재밌게 보았는데, 약간 생긴게 뭔가 버섯 포자처럼 짜잘하게 퍼져있어서 약간 무서운 부분도 있습니다

https://namu.wiki/w/%ED%99%A9%EC%83%89%EB%A7%9D%EC%82%AC%EC%A0%90%EA%B7%A0

인간에게 최적화 문제는 항상 주요한 화두였습니다. 앞선 경제학과 교육학, 정치학 칼럼에서 소개하였듯이, 한정된 자원을 얼마나 효율적으로 분배하고, 누구에게 주는 것이 정의롭고 공정한지에 대한 것은 인류, 아니 생명체가 탄생한 이유로 끊임없이 이어진 논쟁이었습니다.

내가 동국대 입구역에서 명동역까지 가려고 하는데, 이게 버스를 타는게 가장 빠르고 저렴한가, 지하철을 타고 이동하는 것이 좋은가, 아니면 둘이 혼합하여 타고 가는 것이 가장 효율적인가 등 일상 생활에서도 우리는 이러한 최적화 문제를 자주 접하고, 어떻게 하면 시간 소요를 줄이고 에너지를 절약할까 고민을 자주 합니다.

확색망사점균은 이런 최적화 문제에 대해서 상당히 지능적인 모습을 보이는데, 당연히 균이기 때문에 인간처럼 뇌가 없습니다. 오히려 균 정도의 진화가 덜 된, 단순하고 원시적인 생명체이지만 이 친구들이 보여주는 지능적인 모습은 굉장히 충격적입니다.

이 친구들은 점막이 최적화를 한다는 점에서 매우 충격적이고 신기한데, 영상과 링크를 좀 가져오겠습니다.

먹이까지의 가장 짧은, 최적화된 경로를 탐색한 뒤, 나머지 곁가지는 다 퇴화하면서 동시에 먹이를 향하는 가장 짧고 효율적인 경로가 강화되는 모습

인간이 고심해서 만든, 최적화된 일본의 철도망과 유사하게 먹이를 배치하자, 실제 우리가 설계한 철도망과 비슷한 형태로 뻗어나가면서 가장 효율적인 경로를 선택하는 모습

https://www.youtube.com/watch?v=WTRk-vdw13g&ab_channel=%EB%AA%B0%EC%83%81%EC%8B%9D

인간은 오랜 시간 동안 발전한 수학이라는 도구를 통해서, 복잡한 계산을 할 수 있고 지하철의 유동 인구라던지 밀집도, 혼잡도를 통하여 효율적이고 최적화된 경로와 지하철 규모 등을 과학적으로 예상할 수 있습니다. 우리 인간도 계산기를 동원하여, 각 경로로 이어지는 최적의 루트를 찾으려면 꽤 시간을 투자하여 확인을 해야하는데, 이 친구들은 계산기는 커녕 뇌도 없이 먹이를 향한 최단경로를 빠르게 찾는 모습을 보여주었습니다.

우리도 나름 고등 교육 수준의 수학을 공부해야지 이런 문제를 효과적으로 잘 풀 수 있는데, 이 친구는 뇌도 없으면서, 생존과 번영을 위해서 이러한 행동 기전을 발전시켜 왔다는 점이 상당히 흥미진진합니다.

이것이랑 비슷한게 대표적으로 유명한 예쁜꼬마선충 입니다. 이 생물은 유전자 정보가 모두 해독된 유일한 생명체이면서 동시에 상당히 단순한 운동을 하기에 연구자들이 이뻐하는 생물입니다.

이 예쁜꼬마선충 이라는 단순한 생물에게도 학습능력이 있다고 한다면 믿으시겠습니까?

https://namu.wiki/w/%EC%98%88%EC%81%9C%EA%BC%AC%EB%A7%88%EC%84%A0%EC%B6%A9

예쁜꼬마선충에게 무언가 건드려서 자극을 주면, 이 친구는 화들짝 놀라서 뒤로 후퇴를 일정 거리를 합니다. 그런데 만약 우리가 자극을 지속적으로 주면, 자극에 반응하는 후퇴 거리가 점점 줄어들다가 결국 아예 적응해서 그 감각에 반응하지도 않는 수준까지 올라옵니다.

이러한 행동의 이유가 무엇일까요. 만약 어떤 천적이 예쁜꼬마선충을 노리고 앞에서 건드렸다면, 일단 멀리 후퇴하는 것이 생존에 이로웠을 것입니다. 그런데 동일한 자극이 반복된다면, 천적의 위협적인 행동이 아니라고 판단하게 될 것입니다. 만약 천적이었다면 벌써 잡아먹었을 것이니까요.

예쁜꼬마선충이 무지성으로, 지능적이지 않게 그냥 단순히 일정한 자극에 대해서 계속 뒤로 후퇴만 한다면, 언제가는 지구 끝까지 후퇴만 하다가 굶어 죽을 것입니다. 어떤 자극이 내게 위협이 되지 않는다는 사실을 학습한 이후에는, 그 자극에 아예 반응하지 않으면서 에너지를 아끼는 것이죠.

마찬가지로 위 그림에서 보이듯이 예쁜꼬마선충에는 뇌가 없습니다. 뇌가 없어도 이런 기초적인 학습과 적응을 통해, 생존을 도모할 수 있다는 것을 의미합니다.

논외로 에쁜꼬마선충의 DNA 유전 정보를 그대로 컴퓨터에 입력을 하니까, 실제 예쁜꼬마선충과 동일하게 프로그램 상에서 움직이거나, 아니면 로봇에 이식했더니 로봇도 똑같이 움직였다는 사실이 관찰되었습니다. 비슷하게 학자들이 인간의 모든 커넥톰, 그러니까 유전 정보와 염기 서열, 신경계 구성을 모두 알아낸다면 그대로 인간을 동일하게 컴퓨터로 구현할 수 있지 않을까 하는 기대로 이어지게 되는 것이기도 합니다.

글을 쓰다보니 길어져서, 이후 내용은 다음 차시에서 설명해보도록 하겠습니다~