와우! 과학

[와우! 과학] 컴퓨터와 생명체가 결합한 ‘사이보그 쥐’ 탄생

작성 2016.03.25 10:49 ㅣ 수정 2016.04.02 16:44
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▲ 컴퓨터와 생명체의 능력을 합친 ‘사이보그 쥐’ 탄생
기즈모도


일반 쥐는 물론 컴퓨터보다 미로를 더 빨리 탈출할 수 있는 이른바 ‘사이보그 쥐’가 탄생했다.

중국 저장대 판강 교수가 이끈 연구팀은 “사이보그 쥐를 만들어 동물의 지능과 컴퓨터의 지능을 융합한 ‘사이보그 지능’(Cyborg intelligence)이라는 새로운 개념의 가능성을 입증했다”고 24일 국제 학술지 플로스원(PLOS ONE) 최신호를 통해 밝혔다.

우리 인간을 비롯한 동물의 뇌와 컴퓨터의 뇌에 해당하는 CPU(중앙처리장치)는 각기 잘하고 못 하는 것이 있다. 이달초 세계를 떠들썩하게 했던 이세돌과 알파고의 바둑 대결에서 이미 컴퓨터와 생명체의 각기 다른 장단점을 확인한 바 있다.

컴퓨터의 뇌는 숫자를 처리하거나 미리 정해진 절차를 고속으로 정리하기에 좋지만, 인간을 비롯한 동물의 뇌는 새로운 환경이나 상황에 맞게 대응하는 등 더 일반적인 문제를 해결하는 데 적합하다. 사이보그 지능의 목적은 이런 두 가지 방식을 통합하는 것.

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▲ 사이보그 쥐 실험을 설명한 모식도
기즈모도


연구팀은 이번 연구에서 쥐 6마리를 대상으로 각기 다른 미로 14개를 통과하는 훈련을 시행했다. 이때 각 쥐는 ‘체감각피질’(somatosensory cortex·촉각과 위치 감각을 담당하는 부분)과 ‘내부전뇌다발’(medial forebrain bundle·보상 체계를 구성하는 부분)이라고 불리는 각 뇌 부위에 작은 전극이 삽입됐다.


이를 통해 ‘사이보그 쥐’가 완성된 것이다. 연구팀은 컴퓨터를 통해 쥐의 뇌에 삽입된 전극에 전기적 자극을 전달했다.

이 실험에서 각각의 쥐는 땅콩버터 냄새를 맡으면서 미로의 목표 지점까지 유도됐다. 미로 중에는 언덕길이나 터널, 계단 등 복잡한 장애물 요소가 포함된 것도 있었다.

연구팀은 각 쥐가 다닌 길과 전략, 소요 시간 등을 기록했다. 또한 연구팀은 14개의 미로를 각각 해결하기 위한 컴퓨터 알고리즘도 개발했다.

이들은 사이보그 쥐들이 미로를 탐색하는 동안 컴퓨터를 통해 각 쥐의 좌우 체감각피질을 자극했다. 이들 쥐는 대체로 각자의 생각대로 움직였는데 도움이 필요한 순간에는 컴퓨터 알고리즘이 효과를 발휘했다고 한다.

특히 이때 컴퓨터는 상황에 따라 사이보그 쥐에게 왼쪽이나 오른쪽으로 움직이도록 자극을 줬다. 그렇다고 해서 컴퓨터가 쥐들을 완벽하게 제어한 것이 아니라 방향 감각이나 전략을 개선하는 팁을 준 것일 뿐이라고 연구팀은 설명했다.

이는 쥐들이 한 번도 본 적이 없는 길도 자신 있게 가로지르도록 해, 막다른 길이나 같은 길을 반복하게 하는 것을 피할 수 있었다.

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▲ 사이보그 쥐의 실제 실험 모습을 촬영한 사진
기즈모도


그 결과, 이들 쥐는 컴퓨터에서 받은 자극으로 미로를 빠져나오는 작업을 더 잘 수행할 수 있었다.

일반 쥐와 컴퓨터는 모두 작업을 완료하기 위해 거의 같은 단계를 진행해야 했지만, 사이보그 쥐는 그보다 적은 단계에서 미로를 탈출했다.

또 사이보그 쥐들은 미로 탈출에 걸린 시간은 물론 통과한 경로도 적었다. 게다가 계단 등 낯선 장애물 요소를 만났을 때 더욱 유연하게 대응했고, 동물적 본능과 지능으로 예상치 못한 문제를 푸는 능력도 갖고 있었다.

이런 지능 융합을 우리 인간에 적용하려면 상당한 시간이 걸릴 것이다. 또 안전성이나 유효성, 개인정보 보호문제 등에 대해서도 신중한 검토가 필요할 것이다.

하지만 기계가 인간을 넘어가고 있는 지금, 그 힘을 인간의 지식과 결합하지 않을 이유는 전혀 없다고 한다.

1997년 5월, 체스 세계챔피언 게리 카스파로프는 IBM의 딥블루에 역사적인 패배를 기록했다. 이는 ‘인류의 실수’(setback for humanity)로도 여겨지고 있지만, 이로 인해 카스파로프는 ‘어드밴스드 체스’(Advanced Chess)라는 새로운 체스를 고안해냈다. 이는 인간이 컴퓨터와 경쟁하는 것이 아니라 한 팀을 이뤄 협력하는 것이다. 그로부터 20년이 지난 지금 이 게임은 인간만이나 컴퓨터만의 체스보다 재미있고 도전적인 것으로 여겨지고 있다.

이와 유사하게 현재 미군에서는 인간의 지능과 자율적 무기 시스템을 결합한 ‘켄타우루스 팀’(centaur teams)이라는 프로젝트를 진행하고 있는 것으로도 알려졌다.

컴퓨터의 지식과 인간의 지식은 앞으로 이보다 밀접하게 연결돼 갈 것이다.

판강 교수팀이 쥐에게 시도한 것과 비슷한 시스템이 언젠가 우리 인간에게도 적용될 수 있다. 만일 그렇게 되면 미래의 사람들은 무선 칩을 통해 막대한 정보를 주고받는 그야말로 사이보그 인간이 돼 있을지도 모르겠다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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