쉬어가요

인터넷 뒤적거리다 발견하게 된 칼럼이야.

물리학에 관심 있는 사람이라면, 재미있게 읽어볼수 있을 만한 내용이니,

시간이 남거나 과학에 관심이 있다면 한번 읽어보면 시간 가는줄 모를거야

이때까지 생각해왔던 물리학의 기본까지 뒤흔들수 있는 중요한 내용이니,

학생이라면 더 재미있게 읽을 수 있을거야

 Caltech professor, Sean Carroll 캘리포니아 공과대학 교수, 숀 캐롤

 (물론 영어가 된다면 http://www.symmetrymagazine.org/article/july-2013/real-talk-everything-is-made-of-fields  에서 유튜브로 동영상 강의도 풀로 들을 수 있다. 위 사이트로 가면 이런 본문이 있을거고 영어가 된다면 보면 되.)   

그럼 시작한다!

                  Lecturer,                                    Sean Carroll

(picture source- http://egloos.zum.com/hgc9395/v/7632420)

  과학자들이 일반인들에게 입자물리학에 대해서 말할때 그들은 매번 물질을 이루는 가장 작은 구성입자을 말하곤 합니다. 예를들어  "당신이 세포와 분자들을 쪼개고 쪼개다가 더이상 나눌 수 없는 것들이 나옵니다..." 뭐 이런 식으로 말이죠

  "물론, 위와 같은 설명방식이 물질세계를 바라보는 방법중에 한 가지 인건 맞습니다.

하지만 그건 실제 물질세계가 굴러가는 방식이 아닙니다."

라고 칼텍 이론 물리학자인 Sean Carrol이 페르미연구소의 강의에서 말했다.

 (참고로 물리학자는 이론물리학자와 실험물리학자가 있는데,

이론 물리학자는 수학과, 머리로 물리를 하는 천재들이라고 보면 된다)

 "그리고 만약 일반인(비과학자)들이 힉스 입자에 대해서 제대로 이해하는 것을 바란다면 물리학자들은 일반인들에게 우리가 말하지 않았던 나머지 이야기를 말해줄 때가 왔다고 봅니다."

(이 칼럼이 올라왔을때 당시가 2013년이니까 힉스입자로 노벨상 탈때 즈음이다.)

 "물질을 이루는 입자들의 세상이 어떻게 작동하는지 이해하기 위해서,

당신은 입자에 대한 개념으로서 입자들이 작은 부분들로 이루어져 있다는 생각을

떨쳐버릴 필요가 있습니다. 그 대신에 장(field)의 관점에서 생각하도록 하세요
사실 당신은 이미 장(field)의 개념에 익숙하답니다." 

 "두 자석을 서로에게 가까이 가져가면 그들이 접촉하기도 전에

두 자기장의 상호작용으로 인한 인력 또는 척력을 느끼게 될 겁니다.

 마찬가지로 당신이 공중으로 점프를 하면 다시 땅으로 되돌아오게 되어 있죠.

바로 당신이 살고 있는 지구의 중력장의 영향 때문이죠."

 최소한 과학을 잘 모르는 일반인들에게 있어 캐롤이 전달하는 신박한 메세지는 바로
모든 입자들은 사실 장(field)이라는 것이야.

모든 세상은 장(field)으로 이루어져 있으며 우리가 모래 알갱이 같은 입자라고
생각하고 있는 것들은 사실은 그러한 장(field)들의 '흥분'이라는 것이다"

(여기서 흥분이란 말이 뭔... 개소리지? 쉽게 말해서 그냥 가만히 있다가 호수에 파동이 일어나서 물결이 생성되는 순간과 모습을 흥분이라고 보고 넘어가면 된다. 이렇게 호수에 파동이 일어나서 흥분하게 되면 주변에 파동이 전해질 수 있겠지? 뭐 바위라던가에 부딪혀 회절을 하거나 등등. 즉 '흥분했다' -> '상호작용할 수 있다'

 정도로 받아 들이면 된다. 호수에 조약돌을 던지면 호수가 흥분을 해서 진동을 해서 파문을 일으킨다 그리고 그 파문이 진행방향에 있는 다른 것들에 영향을 미치게 된다.)

 "예를들어 전자는 전자장(electron field)의 흥분 입니다.
아마 이게 직관적으로는 이해하기 힘들 수 도 있습니다

하지만 세상을 장(field)의 관점에서 바라보는 것은 우리가 입자 물리학을 이해하는데 있어서

혼동되는 사실들을 더 이치에 맞게 이해하는데 도움이 됩니다."

(전자라는게 동그랗게 입자 모습으로 존재하는게 아니라, 파동의 모습으로 존재한다는 걸 깨닫게 해주는 부분이다. 여기서 알아야 할게 위에서 캐롤 교수도 말했지만 분명 입자로 인지하는 것도 틀린 설명은 아니다. 하지만 입자로만 이해하게되면 이해하기 힘든 입자물리학의 현상들이 많이 나타나게된다.)

 (그림에서 n=중성자,p=양성자, B=베타입자(전자) v= 전자 중성미자)

 "예를들어 방사성 물질이 붕괴(여기선 베타붕괴)할때

우리는 서로 다른 종류의 입자들을 뱉어내는 것으로 여깁니다.

중성자는 양성자와 전자 그리고 중성미자로 붕괴 한다고 생각하죠.

 붕괴된 양성자들과 전자 그리고 중성미자들은 중성자 안에 숨어서

밖으로 나가기만을  기다리고 있던게 아닌데도 말입니다.
그러나 그들은(양성자,전자,중성미자) 중성자가 붕괴될때 나타납니다."

(입자들을 그냥 모래 알갱이같은 입자로만 생각하면 방사선 베타붕괴라는 현상을 이해하기가 상당히 힘들어진다.

이때 입자를 파동의 관점으로 바라보게 되면 이제야 제대로 이해가 가기 시작한다.)

+ 문과생들을 위해 설명하자면 방사선 베타붕괴란 A라는 입자가 붕괴했더니 B입자,C입자,D입자 서로다른 3가지 입자가 나타나게되는 현상이라고 이해하면 돼. 그리고 이때 B입자 C입자 D입자가 A입자속에 들어있던게 아니라는 말)

 "만약 우리가 장의 관점에서 생각한다면,

이러한 새로운 종류의 입자가 나타나는 것이 이치에 맞기 시작합니다.
에너지 그리고 어떤 한 장(field)의 흥분은

서로를 향해 진동하는 방식으로 다른 장(field)으로 전파됩니다 "

(중성자장이 진동하면 그 진동이 양성자,전자,중성미자에게 전달되는 식으로, 물론 각각 입자들의 장으로 전달 돼)

   (picture source- http://www.dreamstime.com/stock-image-water-drop-ripples-rain-image7671291)

 "따라서 마치 새로운 입자가 만들어진 것 처럼 중성자가 한 번 진동하면

그에 대한 반동으로 양성자와,전자와 중성미자가 각각 장을 흥분시키게 되고
따라서 우리 눈에는 양성자,전자,중성미자(장)이 눈에 보이게 되는 것 입니다.

 장(field)의 개념으로 생각하는 것은 과학자들이 어떻게 힉스 보손들 같은 다양한 입자들은

거대 하드론 충돌로 발견할 수 있었는지에 대해서 좀 더 명확한 이해를 도와줍니다."

(picture source- http://scienceon.hani.co.kr/33206, 위 사진의 가는 선들이 양성자와 양성자가 부딪혔을때 나타나는 수많은 입자들)

 "LHC(강입자충돌기)에서는 다량의 에너지를 가진 양성자를 서로 서로 충돌 시키고

과학자들이 이러한 충돌의 결과물들을 분석하죠.

그런 분석에 있어서 바로 이런 장(field)의 개념들이 사용 되는 것이죠."

  (picture source- https://www.bobswatches.com/rolex-blog/rolex-info/vintage-week-gold-submariner-1680.html, 롤렉스 시계)

 이쯤 되면 입자 물리학을 한다는 것을 묘사하는데 종종 쓰이는 구절이 있죠

 바로 "입자물리학을 한다는 것은 두 개의 시계를 서로 부딪치게 한 후에 시계의 모든 부품을 해체 시킨 후 시계가 어떻게 작동하는지 분석하는 것이라고 할 수 있다." 라고 유추하는 것입니다. 이런 분석은 여러가지 이유에서 매우 좋지 않은 방법입니다.

 가장 주요한 이유 한 가지는 당신이 입자들을 서로 충돌시켰을때  실제로 벌어지는 일들은
마치, 두개의 저렴한 TIMEX 시계를 서로 부딪혀 봤더니 Rolex 시계가 펑 하고 나타나는 격입니다.

따라서 실제적으로 LHC(강입자 충돌기) 내부에서 일어나는 일은 에너지를 가진 양성자장(proton field)의 흥분하고 그 흥분이 서로 진동하며 발생한 그들의 에너지를 인접한 장으로 전달하여 우리가 힉스와 같은 새로운 입자들을 보게 해주는 새로운 흥분들을 형성하는 것 입니다.

장의 개념으로 생각하는 것은 또한 힉스입자가 어떻게 작용하는지도 더 잘 이해할 수 있게 해줍니다. 힉스 보손들 스스로는 다른 입자들에게 달라붙어 있음으로써 질량을 주는게 아니라 힉스 장이 다른 장들과 서로 상호작용을 하고 점차 확대됨에따라서 그들의 입자들에 질량을 부여하는 것 입니다.

미디어에선 힉스'입자'를 가장 사랑하지만 사실 우리가 진짜 사랑해야할 것은 바로 힉스'장' 입니다.

이것이 바로 이 세계가 실제로 돌아가는 이치입니다.   

     < 3줄 요약 >

  1. 입자들은 모래알갱이 처럼 작은 구슬로 보기 보단 장(field)로 보는 것이 입자물리학을 이해하는데 더욱 유용하다.

  2. 장(field)의 흥분으로 다른 입자의 장(field)를 흥분시키는 현상에 의해서 입자간 상호작용이 일어나게된다.

  3. 이것이 세상이 실제로 돌아가는 실제 모습이다.

오늘 하고싶은 이야기는

'유리는 액체일까? 고체일까?' 야.

나름 과학관련 잡지식이 풍부하다 생각하는 사람들은

'당연히 액체아니냐?'라고 대답하는 사람이 많을거고,

보통은

'딱딱하니 고체아니냐?'라고 대답하는 사람이 많을꺼야.

과연 정답은 어느쪽일까??

이에 대해, 영국시간으로 올해의 1월22일, 과학학술지 'Nature Communications'에

유리의 상태에 대한 결정적인 단서를 제공하는 연구가 발표되었어.

지금까지의 연구들과는 전혀 다른 방향을 제시해주었는데, 오늘은 이 연구내용을 중심으로 알아볼까 해

일단 '고체와 액체란 무엇인가?'에 관해 묻고싶어.

이 둘은 모두 확실한 정의가 있는 과학용어로, 이 두개의 의미만 알아도 오늘 내용을 이해하기엔 충분하다고 생각해.

이과와는 거리가 먼 사람들도 많을거라 생각해서, 최대한 직관적인 의미만 짚어보고 넘어갈께.

1. 고체란, 분자가 규칙적인 배열(결정)을 이루고있어 외부에서 힘을 가해도 모양이 변하지않는상태이다

2. 액체란, 부피는 일정하지만 규칙적인 배열을 이루고있지않아(비결정) 모양이 쉽게 바뀌는 상태이다

부가적으로 설명을 덧붙이자면, 물질마다 구성하고있는 분자가 다르고, 결정이 만들어지는 온도는 일정해.

즉, 액체에서 고체가 되는 온도(어는점)와 고체에서 액체가 되는온도(녹는점)는 일정하다는 소리야,

자, 그럼 지금까지의 연구들로 발견된 유리의 특징을 보면서, 유리의 상태에 대해 생각해보자.

1.유리는 녹는점이 일정하지 않다.

 우리가 눈으로 보는 딱딱한 상태의 유리는 열을 가할경우 우리가 흔히 생각하는 액체와 그 모습이 닮아져.

 하지만, 위에서 보았던, '어는점과 녹는점은 일정하다' 라는 법칙에 어긋나지.

 그러므로 이 특징으로는 유리의 상태를 특정지을 수 없어.

2.유리는 충격을 가하면 깨진다. 

 유리가 깨진다는건 누구나 경험해봐서 알거야.

 깨진다는것은 분자의 연결이 끊어졌다는것이고, 이는 고체의 성질에 가깝다고 볼 수 있어.

 흔히, 분자의 규칙적인 배열이 없어 유동성을 가지고있는 액체에선 깨진다는일이 있을 수 없지.

☆3.유리는 결정을 가지고 있지 않다.

 지금까지 과학자들이 유리가 액체라고 주장했던 주된 이유라고 볼 수 있어.

 고체와 액체의 차이는 결정과 비결정의 차이라고 봐도 무방하기때문에, 유리는 액체라고 알려져왔던거야.

그.러.나.

교토대학 연구팀에서 유리가 결정을 이루고있다는것을 발견해냈어.

지금까지, 유리의 결정이 발견되지 못했던것은, 이 결정이 복잡한 형태를 띄고있었기 때문이라는것이 이들의 주장이야.

이들은 유리의 분자가 특정한 기하학적 구조를 띄고있다며, 그 예로 정이십면체를 들었어.

유리의 분자가 이와같은 결정으로 이루어져있다는거야.

참고로, 이 실험은 가상적으로 분자에 위와같은 결정구조를 가지고있다 가정한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하는것이 가능했어.

유리를 이루는 결정의 발견은, 지금까지의 상식 (유리는 액체이다) 을 뒤집어 엎는 발견이라 볼 수 있어.

하지만 과학에 100%는 없는법,

앞으로의 과제는, 실제 유리를통한 컴퓨터시뮬레이션의 구현, 그리고 이를통한 유리의 특징을 설명하는것이라고 하네.

이제 '친구 : 유리는 결정을 가지고있지 않으므로 액체야'라고 잘난척하는 친구가 있으면

'일게이 : 2015년 1월 22일에 유리가 정이십면체모양같은 복잡한 결정구조를 가지고있다는 연구가 발표되었어. 그러므로 유리는 고체란다.'

라고 말해주면 된단다.

타임머신이 있다면 1750년대로 돌아가 보자. 

전화는 물론 전기도 없던 시절이라 먼 곳으로 메시지를 전달하려면 큰 소리로 고함을 지르거나 하늘로 대포를 쏘아야 했었다. 타임머신을 타고 그 시절로 도착 하였다면 한 사람을 데리고 2015년으로 돌아오자. 이제 그 사람을 데리고 서울 한복판을 같이 걸어보자. 많은 사람들은 스마트 폰 으로 동영상을 보고 있으며 길거리에는 자동차들이 빠른 속도로 움직이고 있다. 하늘에는 헬리콥터가 날아다니고 온갖 네온 사인들이 눈을 부실 정도로 즐비하다.

1750년도에서 온 그 사람의 반응은 어떨까?

아주 놀랠까? 아마 너무 충격적이라 죽을 수도 있다.

그럼 이렇게 해보자. 그 사람은 1750년대로 돌아갔지만 질투심에 자기도 똑같이 더 과거로 돌아가서 더 과거의 사람을 놀래 키고 싶다. 타임머신을 타고 1500년으로 돌아가서 한 사람을 1750년으로 데리고 왔다.

1500년도에서 온 그 사람의 반응은 어떨까?

중세 시대의 발전을 보고 물론 놀랠 꺼다. 하지만 죽을까? 아마 놀래서 죽지는 않을 것 이다.

이것이 바로 수확가속의 법칙 (Law of Accelerating Returns)이다. 시간이 갈수록 기술발전 속도가 가속이 붙는 법칙이며 미국 수학자이자 과학자인 레이몬드 커즈와일 (Raymond Kurzweil)에 의해 제시 되었다. 그에 따르면 21세기에 이룰 과학 발전은 20세기에 이룬 과학발전보다 1000배 가까이 된다고 한다. 

 만약 그가 맞는 다면, 우리가 만약 지금 15년 뒤인 2030년으로 타임머신을 타고 간다면 우리는 그 1750년에서 온 사람과 똑 같은 반응, 즉 2030년을 보고 너무 놀래서 죽을 수도 있다.

여기까지 읽었다면 “에이 고작 15년후인데 뭐 세상이 바뀐다고?” 이렇게 말할수 있겠지만 천천히 한번 읽어볼래?

우리가 과학발전에 있어 쉽게 착각하는 3가지 이유이다.

1)      우리는 역사적인 발전을 생각할 때 직선적인 발전시간을 생각한다.

하지만 앞서 설명을 했듯이 과학 발전 속도는 점점 빨라진다. 즉 직선이 아니라 포물선 이다.

1500년도와 1750년도 사이의 과학 발전 속도와 1750년과 21세기 초반의 사이의 과학 발전 속도는 확연히 다르다.

2)      과학 발전 속도에 있어서 S-Curve를 등한시 한다.

S 커브에는 3가지 단계가 있다.

1.      느린 성장

2.      빠른 성장

3.      성숙 완료

처음으로 인터넷이 소개 된 것은 20세기 후반이었으며, 1995년과 2007년 사이에 마이크로 소프트, 구글, 페이스북 등 인터넷을 기반으로 한 사업이 급성장 하였으며 스마트 폰으로 사람들의 삶이 바뀌었다. 이것이 2단계, 즉 빠른 성장의 단계이다. 하지만 2008년에서2015년사이에는 체감상으로 큰 발전을 못 느낀 것은 사실인데 우리가 3단계를 지나 1단계에 있기 때문이다. 하지만 우리는 이제 2단계로 갈 준비가 되었으며 눈부신 과학발전을 앞두고 있다.

3)      우리는 미래의 변화에 있어서 역사적인 경험을 토대로 예측한다.

사람들이 죽지 않고 살수 있다고 하면 절대 믿지않겠지? 왜냐하면 지구역사상 존재했던 모든 사람 아니 모든 생물들은 다 죽었으니까. 하지만 같은 맥락으로 비행기가 발명되기 전까지는 아무도 날지 못했다. 지구가 평면인줄 알았다. 하지만 지구는 둥글다.지구가 우주의 중심인 줄 알았다. 하지만 지구는 우주에서 먼지도 아니다.

인공지능 (Artificial Intelligence) 으로 가는 길

인공지능 (A.I)에 대해서 많이 들어는 보았을 것이다. A.I에 대해서 다룬 책이나 영화도 많았지만 사람들이 A.I 에 대해서 본격적으로 다루기 전에 많이들 착각하는 요소에 대해서 알아보자.

1)      A.I를 영화에서 허구의 대상으로 많이 접하였다.

스타워즈, 터미네이터, A.I 그리고 스페이스 오디세이 까지 영화에서 허구나 상상의 대상으로 많이 접하였다. 즉 미래에서 온, 현실감이 떨어지는 로봇으로 접하였다.

2)      A.I는 범위가 넓다

우리가 흔히 쓰는 계산기부터 자동주차 기능 까지 모두다 A.I 라고 말할 수 있다. 우리는 실제로 A.I를 일상 생활에서 많이 다루지만 피부로 느끼지 못한다.

자 그럼, 이제 A.I를 로봇으로 그만 생각하자. 로봇은 껍데기 이며 A.I는 로봇의 뇌, 즉 로봇의 운영가동 시스템이다.

A.I의 종류

1)      Artificial Narrow Intelligence (ANI)

A.I 사이에 narrow, 즉 활용범위가 좁은 A.I이며 Weak A.I라고 부르기도 한다. 오직 하나의 기능밖에 수행할 수 없다. 이미 세계 체스 챔피언을 이긴 A.I가 등장하였는데, 이 A.I에게 바둑을 두라고 한다면 너가 “체스 한판 하자!” 라고 명령할 때까지 그 어떤 기능도 하지 않을 것이다.

2)      Artificial General Intelligence (AGI)

A.I 사이에 general이 붙었다. 이제 보통 사람이 할 수 있는 문제 해결, 생각, 이해, 그리고 일상적인 대화도 가능하며 ANI보다 만들기 아주 아주 어렵다. 한번 등장하면 인간의 많은 부분들을 대체 할 것이다.

3)      Artificial Superintelligence (ASI)

A.I 사이에 super가 붙었다. 거의 모든 분야에서 인간을 지능을 훨씬 능가하며, 인류가 영생할지 아니면 멸종할지 달려 있는 존재이다.

현재 A.I 발전 상황

우리는 지금 ANI의 세계에 있으며 여러 종류가 있다.

1)      자동 주차 시스템

2)      스마트 폰

3)      이메일 스팸 필터

4)      구글 번역

5)      자동비행 시스템

6)      페이스북 뉴스피드

7)      롤 챔피언 봇

그 외에 수천 가지가 있는데 우리 일상생활에 완벽히 융화되어 전혀 무섭게 느껴지지 않는다.

ANI에서 AGI로 가는 길

우리 인간은 지구를 지배하고 있다. 높은 빌딩을 짓고, 우주로 인류를 쏘아 보내며, 그리고 우주탄생의 비밀도 밝혀 냈다. 우리의 뇌는 현재까지 우주에서 가장 복잡한 그 뇌로 컴퓨터를 발명하였다. 

복잡한 곱셈을 한꺼번에 많이 할 수 있는 컴퓨터? 만들기 쉽다. 하지만 컴퓨터 밑으로 지나가는 바퀴벌레를 감지 하여 “우왕 바퀴벌레다. 무서워 도망가야지!” 이렇게 반응하는 컴퓨터를 만들기는 아주 어렵다. 현재 Google에서는 수십억 달러를 AGI를 발명하는데 쏟아 붙고 있는데 언어 번역이나 금융 상황 예측 등 계산을 요구하는 시스템 개발보다 우리가 생각을 하지 않고 힘이 들지 않는 시각, 움직임, 그리고 주위를 자각을 할 수 있는 시스템 계발에 힘을 싣고 있다.

쉽게 예를 들어서 우리는 밑의 사진을 보고

“아하 바위구나” 고 인식 하지만 컴퓨터가 받아들이는 이미지는 2차원적인 하얀색, 회색 그리고 검정색의 모습일 것이다.

자 그렇다면 어떻게 ANI에서 AGI로 발전 시킬수 있을까?

1)      컴퓨터 계산 능력의 향상

인간의 뇌가 할 수 있는 계산 능력만큼 컴퓨터 계산 능력을 향상 시키는 방법이다. 현재 무어의 법칙에 따르면 $1000 가치의 컴퓨터가 인간의 뇌 능력의 1/1000 정도에 불가 하지만 2025년, 즉 10년이면 인간의 뇌의 한계능력에 맞먹는 컴퓨터가 등장한다. 첨부된 사진은무어의 법칙이며 18개월의 주기로 마이크로 칩에 저장할 수 있는 데이터의 양이 18개월 마다 2배로 증가한다는 법칙이다. 하지만 만약 황의 법칙이 진실에 더 가깝다면 2025년이 아니라 더 빨리 뇌의 한계능력에 맞먹는 컴퓨터가 등장 할 것이다.

2)      영리하게 만들기

1.      뇌를 복사한다.

시험 칠 때 전교 1등 하는 아이가 옆에 앉아 있다. 답안지가 너무 선명하게 보인다. 답을 그냥 배껴 (복사) 해버린다. 이와 같이 뇌를 스캔하여 3-D 모델로 재탄생 시켜 컴퓨터와 융합시켜 버리는 방법이다. 그렇다면 우리는 지금 어디까지 와 있을까? 인간의 뇌에는 대략 100조개의 신경세포가 있고, 편형동물의 뇌는 302개의 신경세포로 이루어져 있는데 우리는 그것 조차 모방하지 못하고 있다. 하지만 지수의 힘을 무시하지 말라. 지렁이의 뇌를 정복하면, 쥐의 뇌로, 원숭이의 뇌로, 그리고 인간의 뇌를 정복할 때까지 얼마 안 걸릴 것이다.

2.      진화를 이용한다.

이제 전교 1등의 답을 배기지 말고 전교 1등의 공부 방법을 따라 해보는 방법이다. 적자 생존 (Survival of the fittest) 라는 말을 들어 보았을 것이다. 환경에 가장 잘 적응 하는 생물이나 집단이 살아 남는다는 의미를 가진 문구 인데 컴퓨터에 적용을 시킬 수가 있다. 컴퓨터집단들에게 어떤 업무가 주어 지고 가장 일 처리 능력이 빠르고 성공적인 컴퓨터들을 모아서 또 그 능력을 섞어 더 성공 적인 컴퓨터를 만들어 낸다. 자동화 된 평가와 번식(?)을 통해 가장 성공적인 컴퓨터만 남게 되며 퇴화된 컴퓨터는 사라지게 된다.

3.      컴퓨터에게 모두 넘겨줘라.

자신의 능력을 향상 시킬 수 있는 방법만을 연구하는 ANI를 만들어 내는 것이다. 조금 있다가 더 설명을 하겠다.

이제 우리가 가까운 미래에 AGI를 개발 하였다고 하자. AGI는 앞서 설명 했듯이 보통 사람이 할 수 있는 문제 해결, 사고, 이해, 그리고 일상적인 대화도 가능한데 인간보다 이점이 많다.

하드웨어적인 측면

반응 속도

우리가 불을 만지면 뜨겁다는 반응이 즉시 오지 않고 아주 조금 있다가 오는데 신경세포의 전달이 120m/s로 움직이기 때문이다. 반면 AGI내부의 신경전달 메시지 전달은 빛의 속도이다.

크기와 저장소

우리의 뇌는 성인이 되면 더 이상 자라지 않는다. 하지만 AGI들은 필요에 따라 뇌 뿐만 아니라 모든 부분에서 크기가 조절 가능하며, 메모리 저장크기는 비교가 불가하기 떄문에 더 이상의 설명은 생략한다.

튼튼함

우리의 뇌는 잠을 통해 휴식을 취한다. 나이가 들수록 몸과 뇌가 약화 되지만 AGI는 부품만 교체 되면 새것처럼 가동 된다.

소프트웨어인 측면

업그레이드

인간이 무엇인 가를 숙달하려면 오랜 시간이 걸리지만 AGI는 그저 다운로드만 받으면 된다.

사회성

인간이 다른 동물들을 제치고 지구를 지배할 수 있었던 가장 큰 이유 중 하나는 소통으로 인한 사회성이다. 인간도 영상통화 등으로 멀리 있는 다른 인간과 소통 가능하지만, AGI는 아주 빠른 속도로 서로 데이터를 주고 받으며 소통한다.

AGI의 출현

인간들 사이에서도 지능의 차이는 분명 존재한다. AGI가 출현하기 전 인간의 지능 차이는 이렇게 묘사 될 수 있다.

보다시피 아인슈타인 (Einstein) 과 바보 (Dumb Human)의 지능 차이는 확연히 차이가 있다.

하지만 AGI가 보편화 되고 인간과 AGI의 경계가 애매해 지기 시작하면 이런 현상이 생긴다.

아인슈타인과 바보 동네형의 지능이 거의 같아 졌다.

그렇다면 다음은??

이전에 자기 발전만 하는 ANI에 대해서 잠시 소개를 하였다. AGI들은 이 기능을 다 가지고 있기 때문에 더 좋은 시스템이나 정보가 있으면 즉시 자동 다운로드 할 수 있게 된다. 수확가속의 법칙에 의해 AGI의 지능은 폭발적으로 증가하는데 AGI가 ASI로 업그레이드 되는 데는 많은 시간이 걸리지 않는다. 

처음으로 등장하는 ASI는 인간보다 170000배 더 영리한데 우리는 이제 지구정복자의 위치를 AI에게 완벽히 넘겨 주게 된다. 우리 인간의 뇌가 겨우 wifi를 발명했다면 우리보다 몇만배 이상 똑똑한 컴퓨터들은 상상도 못할 것들을 가능하게 만들어 준다. 이제 인류의 운명은 ASI에 달려 있을것이다.

알츠하이머의 원인 발견

치매의 가장 흔한 원인은 알츠하이머병에 의한것으로,

전체의 약 60%이상을 차지하고 있는 질환이다.

스탠퍼드 연구진의 연구 결과에 따르면 알츠하이머의 원인은

뇌에서 바이러스등 위험물질을 제거하는 소교세포(microglia)의 문제 때문이다

전체 뇌세포중 약 10퍼센트 정도를 차지하는 이 소교세포는 뇌에서 위험한 물질이 발견되면

이를 제거하고 염증을 억제하는 세포인데,

나이가 들 수록 소교세포 표면의 EP2 수용체 단백질이

문제를 일으키면서 소교세포의 기능이 떨어지고,

알츠하이머의 원인인 아밀로이드 플라크가 제거 되지 못하는것이다

실제로 알츠하이머를 앓는 쥐의 소교세포에서 문제를 일으킨 EP2 수용체 단백질의 활동을

억제하자 쥐의 기억력과 공간지각력이 회복되었다

연구진은 현재 부작용을 막을 수 있도록 EP2 수용체 단백질만을 억제하는 물질을 개발하기 위한

연구를 진행할 계획이라고 밝혔다

출처 : http://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11280504/Has-Stanford-University-found-a-cure-for-Alzheimers-disease.html

구석에 조그마하게 있는게 우리 은하

제일 큰 이 은하는 처녀자리 방향에 있는 IC1101인데,

이새끼는 은하주제에 지름이 600만 광년이나 된다.

우리은하는 10만광년

만약 이 큰 은하가 우리은하 자리에 오면

200만광년 떨어져있는 안드로메다 은하까지 없애버린다.

무슨말이냐고?

우리 은하를 흡수 해 버린다.

이렇게 큰 이유도 다른 은하들을 집어삼키며 커졌기 때문이다.

AI전문가 앤드류 응(Andrew Ng) 이 지난 5월 바이두에 입사한 뒤로

실리콘 밸리에 인공지능 연구센터를 만들고 연구를 열심히했다

앤드류 응은 딥 러닝(Deep learning)의 전문가이다

딥 러닝은 사람의 사고방식을 컴퓨터에게 가르치는 분야인데

최근 앤드류 응은 구글 브레인(Google brain) 이라는 프로젝트에서

유튜브가 고양이 동영상을 인식하고 분류하게 하는데 성공시켰다

하튼 이 분이 바이두에서 만들어 낸것은 음성인식 알고리즘인 딥 스피치(Deep Speech)

이것은 구글의 wit ai, 마이크로소프트의 빙 스피치, 애플의 애플 딕테이션을 발라버렸다

특히 딥 스피치는 다른 음성인식 알고리즘에 비해 시끄러운 환경에서의 음성인식율을 높혔다

딥 러닝을 통해 배경소음과 사람의 음성을 구분하도록 컴퓨터에게 가르쳐서

시끄러운 환경에서의 인식율을 10%정도 높혔다

딥 스피치를 만들기 위해 바이두는 9600명의 7000시간 분량의 말을 녹음했고

여기에 15가지 종류의 배경소음을 입혀 테스트했다

그리고 이 딥 스피치 기술을 이용해 음성인식 알람시계라는 바이두 쿨 박스 (Baidu Cool box)를 만들었다

이건 강력한 정보 제공 기능을 가질것이라고 한다.

출처 : http://www.forbes.com/sites/roberthof/2014/12/18/baidu-announces-breakthrough-in-speech-recognition-claiming-to-top-google-and-apple/

최초로 양 팔을 어께까지 로봇 팔로 갈아 끼웠다.

존스 홉킨스 대학교, 미국

인공팔을 생각으로만 조종하고 있다

콜로'라도'에 거주중인 이 아재는 40년전에 전기사고로 양 팔을 잃고 장애인이 되었는데

이제 양 팔을 모두 되찾았다. 이 팔은 생각만으로 움직일 수 있으며 꽤 높은 정확도를 보여준다

이 로봇 팔의 이름은 모듈화 인공 팔(Modular Prosthetic Limbs)이며, 

양 쪽팔을 동시에 쓸 수 있는 최초의 로봇 팔이다.

이 팔을 사용하려면 표적 근육 신경 재식법 수술(Targeted Muscle Reinnervation)을 받아야한다

이 수술을 뇌의 신경과 목표로 하는 근육(여기서는 어깨)을 연결해 

로봇 신체에 뇌의 명령어를 전달할 수 있게 하는 수술이다

또한 몸에 맞는 소켓을 제작하는 일도 필요하다

제작해 몸과 로봇 팔을 연결 한 후에는, 몇 달간의 트레이닝을 거쳐

근육의 운동 패턴을 인식해 뇌의 명령어가

각각 어떤 팔의 움직임을 나타내는지 알아내야 한다

이제 자판기에서 콜라를 사고 거스름돈 까지 챙길 수 있게 되었다면서 아주 싱글벙글하고 있다

로봇 팔의 작동 영상 (2분 28초부터)

출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141217113520.htm

오늘의 주제는 제목 그대로 크립토바이오시스에 관한 이야기야

크립토바이오시스를 간단하게 설명하자면 극한상태에서의 휴면상태를 말해

이렇게 말로해서는 이해하기 힘들테니 실제로 얘를 들며 설명할게

모기와 비슷한 종류지만 물지않는 깔따구라는 벌레가 있어

그 깔따구 중 에서도 종류는 여러가지로 나뉘는데

그중 아프리카의 반건조 지대에서 서식하는 '아프리카깔다구' 라는놈이 있어

이렇게 완전 모기같이 생긴놈이야 이놈이 왜 특별한가하니

이놈은 크립토바이오시스의 아주 대표적인 생명체야

이 벌레의 수명은 1개월정도로 그 대부분을 웅덩이에서 애벌레로 살아가는데

만약 그 웅덩이의 물이 말라버리면

이 애벌레는 자기 스스로 몸을 쭈그려트리고 접혀서 밑에 사진처럼 돼

죽은게 아냐

그저 생명활동을 멈춘채 살아있는거야

어떻게 그런일이 가능할까?

이 벌레는 자신의 체내에서 사라진 수분대신 '트레할로오스'라는 당으로 매꿔서 세포가 부서지는걸 막는거야

'트레할로오스'는 유리상태라는 액체와 고체의 중간과 같은 상태가 되어 세포를 단단하게 만들고

수분이 없어지기 때문에 세포나 세포 안의 소기관의 형태는 쭈글쭈글하게 되지만 단백질이나 세포막을 단단히 보호해

그리고 비가와서 몸에 수분이 닿을경우 한시간내로 원상복귀하여 아무 피해없이 살아갈수있는거야

또한 물을 흡수해 살아날 때는 건조할 때와 반대의 반응이 일어나기 때문에 몇 번이고 건조함을 견딜 수 있어

물론 트레할로오스로만 이렇게 할수있는건 아니고 '레아 단백질'이라는 특수한 단백질이

건조할 때 세포 내의 단백질끼리 붙는 것을 막거나,

건조할 때 상처를 입은 유전자를 살아난 후에 복구하는 메커니즘이 있다는 사실도 밝혀져있어

그리고 건조된 아프리카깔따구의 애벌레는 생명활동(대사)를 일절 하지 않아

대사를 낮게 억제하는 곰이나 다람쥐의 동면과는 전혀 다른 방식이지..

이처럼 대사를 하지 않는 상태에서 건조함 등에 견디는 능력을

‘크립토바이오시스(cryptobiosis)’ 라고 불러

여기까지만 읽어도 이게 정말 신기하다고 생각하겠지..그런데 이건 끝이 아니야

이 상태의 애벌레는 말도안되는 극한의 상황에서도 죽질않아

가령 건조 상태에 빠진 애벌레는 100도의 고온에서 몇 시간 또는 -270도라는 극도의 저온에 3일 이상 놓여도 살아난다는 사실이 확인되었고, 더욱이 에탄올 속에 1주일 동안 잠겨 있어도, 7000Gy의 방사선을 쬐어도 죽지 않아 또 건조 상태에서 17년간 보관되어 있던 애벌레가 살아났다는 기록까지 있어

이런 아프리카깔따구의 능력에 주목한 과학자들은 우주에서도 시험을 해봤어

2007년 6월 국제 우주 정거장의 바깥쪽, 즉 우주 공간에 아프리카깔따구의 건조 애벌레를 방치하였다가 약 1년 후에 회수하여 지구로 귀환했었어 애벌레는 금속제 용기 안에서 플라스틱 샬레에 나뉘어 들어 있었는데, 태양빛의 고열에 의해 샬레는 녹아서 변형되었지만 애벌레는 물을 주자 원상태로 살아났어.. 생명력이 미친듯해..

크립토바이오시스의 능력을 가진 생물들은 아프리카깔따구 이외에도

윤형동물인 담륜충(왼쪽)과 완보동물의 하나인 물곰(우)등이 있어.

얘들도 트레할로오스를 활용해서 크립토바이오시스를 사용해

그나저나 이런 애들을 보면 생명체는 참 신기한것같아..언젠가 먼 미래에는 크립토바이오시스를 인간에게 적용시켜

영화에 나오는 냉동인간처럼 초장거리 우주여행을 간다거나,

지구가 위기에 쳐했을때 단체로 크립토바이오시스를 사용해서

다시 지구가 살수있게될쯤에 깨서 살아가는것도 불가능한게 아니란 상상이 들어