AI 기술은 뇌과학적 혁신이 필요하다! - 왜 뇌과학을 하는가에 대해서

 사실 재료공학으로 공대에 입학하여 그 중에서도 생물학과 의약학에 좀 더 방향을 틀고(재료공학이 아마 기계공학만큼이나 스펙트럼이 정!말! 넓습니다. OLED나 반도체 같은 유기 무기 소재부터 시뮬레이션 계산화학, 저처럼 생물학이나 생체물질까지 정말 다양합니다), 뇌과학까지 지망하게 된 제 스토리는 일관되어 보이지 않을 수도 있습니다. 특히 프랙탈 구조와 scale free라는 통계물리학의 유명한 원리, 그리고 오가노이드라와 decision making이라는 뇌과학의 고등한 지능 분야를 공부하는 소재들도 따로따로 떨어져 있는 듯 보입니다. 지금 저를 학부 인턴으로 지도해주시는 부산대학교 생리학 교실의 이현수 교수님 또한 제 관심 분야와 독일에서부터 연구 중인 주제를 듣고 '참 특이한거 연구하시네요' 라고 평하신 적도 있습니다.

 독일에서 돌아온 11월 말 이후 2026년 2월말까지 약 3개월간 부산대학교 이현수 교수님과 상당히 밀접한 상담과 멘토링, 논문에 대한 토론을 이어왔습니다. 특히 이틀 전인 24일 교수님과 그동안의 쌓아온 소재를 대단히 일관된 스토리로 묶고, 상호간에 가진 철학과 뇌과학이라는 학문의 응용 가능성에 대한 심도있는 의견을 나누었습니다. 나름 3개월간 교수님에 대해서 깊이 알고 있었다고 생각했는데 의외로 제가 가진 목표와 의문, 스토리와 상당히 긴밀하게 공명하는 비슷한 철학을 공유하고 있음을 뒤늦게 알 수 있었습니다. 3개월 간 같이 연구를 하고서도 이제서야 서로의 관심사와 철학이 정렬된다는 것을 알게 되었는데, 면접 딱 1시간으로 사람의 모든 것을 파악한다는 것이 얼마나 비현실적인 것인지도 체감하게 되었습니다.

 제가 뇌과학을 하는 이유를 영화 포스터에 비유하자면 다음과 같다고 볼 수 있습니다.

흥행에는 처참하게 실패했지만, 평론가들로부터는 격찬을 받았다는 유명한 영화 <지구를 지켜라!>. 최근 이 영화가 서양판으로 리메이크되어 <부고니아>라는 이름으로 나왔다고 들었습니다

서울대를 나오신 교수님은 많이 만나보았지만, 서울대 의대를 나오신 교수님은 이번이 처음이었습니다. 그리고 꺠달았습니다 나중에 어디가서 서울대 의대를 절~대로 무시할 수가 없겠구나! 라고요. 분명 처음듣는 이야기를 듣고 있는 것인데 이해하는 속도가 미친듯이 빨라서 놀랍더군요

 제가 전쟁사를 공부해봤으니까 인적자원 개발론, 그러니까 인재의 등용에 대해서 간략하게 들어본 바가 있습니다. 독일의 유명한 장군(검색하면 나오긴 하는데 그 사람이 원주인공이라기 보다는 원래 있는 말인데 그 사람이 한 말로 더 유명해졌다는 설명도 있습니다)이 한 말이라고 하는데, 현대의 경영 철학에서도 통용될 정도로 상당히 심오하면서도 직관적인 분류로 최근에도 자주 통용되는 말입니다.

 "나는 내 장교들을 영리하고, 게으르고, 근면하고, 멍청한 네 부류로 나눈다. 대부분은 이중 두 가지 특성을 가지고 있다. 영리하고 근면한 자들은 고급 참모 역할에 적합하다. 멍청하고 게으른 놈들은 전 세계 군대의 90%를 차지하는데, 이런 놈들은 정해진 일이나 시키면 된다. 영리하고 게으른 녀석들은 어떤 상황이든 대처할 수 있으므로 최고 지휘관으로 좋다. 하지만 멍청하고 부지런한 놈들은 위험하므로 신속하게 제거해야 한다!"

 흥미롭게도 근면성실과 노오오력을 대단히 강조하는 한국 사회의 시선에서 보면, 부지런한 것이 무조건 좋은 것이고 특히 똑똑하면서도 부지런한 사람이 최고의 자리에 오르는 것이 제일 합리적이라고 생각하기 쉬운데, 의외로 전쟁사나 경영에서는 똑똑하고 부지런한 사람은 최고를 보좌하는 참모로서 제격이며, 가장 최고 자리에는 똑똑하고 게으른 사람이 가장 잘 맞는다는 말이 있습니다. 물론 최고 경영자들이 평소 정신없이 시간을 보내는 것을 보면, 진짜 게을러 터져서 아무것도 안하는 사람이 최고위에 있어야 한다기 보다는 시간을 효율적이고 알맞게 사용하는 사람이 가장 바쁜 최고 자리에 있어야 조직이 잘 굴러간다는 속뜻을 가지고 있습니다.

 필자는 미국 대학원 유학을 지망하는 사람으로서 학부생 인턴 자리를 구하기를 대단히 크게 고민하고 곤란해하던 과거가 있습니다. 그러한 필자를 기꺼이 받아준 지금의 지도교수님께 한없이 깊은 감사와 충성을 표하는 바이지만, 점점 최근들어 같이 깊은 이야기를 할 수록 서로 티키타카가 맞으며 궁합이 이상적이라는 생각이 들어서 미국 유학의 목표가 매우 심각하고 진지하게 흔들리고 있다고 느낍니다.

의외로 똑부-똑부의 궁합보다도, 똑게-똑부의 궁합이 매우 이상적이라는 말이 많이 있습니다

https://blog.naver.com/evol77/222407183054

제 지도교수님이 똑똑하긴 하지만 게으르다고 비판하는 것이 절대 아닙니다 분명 교수님들은 제가 만나본 경우 120% 확률로 대단히 바쁜 일정을 항상 소화하고 계셨습니다. 다만 부하나 아랫사람을 지도함에 있어서 편하게 풀어주고 자율성을 대폭 인정하느냐, 아니면 일일이 모든 것을 개입하고 마이크로 매니징을 하느냐에 따라서 부냐 게냐가 달라지는 듯 합니다

https://namu.wiki/w/%EC%9E%A5%EA%B5%90%EC%9D%98%204%EA%B0%80%EC%A7%80%20%EC%9C%A0%ED%98%95

 필자는 대단히 aggressive하다고 스스로 생각합니다 그러니까 대단히 목적지향적이고 성과를 성취하기 위해서 온몸을 갈아넣는 성향이 강하고, 일을 벌리는 스타일입니다. 필요로 하는 목표를 위해서 주변에 주어진 자원을 대단히 적극적으로 활용하려고 노력하며, 특히 대학원생에게 가장 강력한 인적 자원인 교수를 매우 적극적으로 활용하려고 노력합니다. 아이디어를 정교하게 깍고 다듬고 여러 고민을 쏟아부은 다음 먼저 바빠서 죽으려고 하는 교수님들에게 이메일을 보내서 미팅 시간을 잡고 이야기를 길게 합니다. 지금의 지도교수님은 저의 그러한 aggressive하고 적극적이며 선제적인 태도를 매우 높이 평가해주시는 것 같고, 저 또한 지도교수님이 바쁜 와중에 밑의 학생에게 상당한 관심과 시간을 투자해주며 아낌없이 조언을 해주시는 부분에 대해 깊은 신뢰와 감사를 가지고 있습니다.

 단순히 일처리 방식에서 서로 적절한 위치에 대한 요구를 가지고 있다는 것과 더불어, 서로가 생물학적 원리를 활용하는 큰 철학에서도 상당히 공통적인 시야를 가지고 있음을 며칠 전 확인하게 되었습니다. 그 핵심을 최대한 간결하게 압축하자면 :

 "자연에서 최적화되어 생존이라는 어려운 과업을 달성한 생물이 가진 여러가지 최적화된 원리는, 인간이 개발한 공학 기술의 에너지 효율성 측면에서 상당한 해법을 제공해줄 수 있다 특히 AI가 막대한 에너지와 냉각수를 소비하는 현재와 미래에 강력한 단서를 다름아닌 뇌과학이 제공해줄 수 있다" 입니다.

 제가 현재 재료공학 졸업 논문으로 준비하며, 독일까지 단기 유학을 갈 수 있었던 핵심 관심사 '바이오 미메틱스'는 자연의 최적화된 원리를 모방하여 공학 기술에 적극적으로 접목하자는 철학에서 시작되었습니다. 다소 마이너한 분야이며 정식적인 학문 분야라고 볼 수 있느냐? 그냥 사고방식 테크니컬한 수준의 응용법 아니냐? 라는 비판을 받을 수도 있습니다.

 흥미롭게도 제가 영국에서 만나게 되어 지금까지도 멘토링과 교류를 이어오고 있는 바이오 미메틱스의 대가 Julian Vincent 교수님은 다른 전문가들과 달리 자기가 전공한 대표하는 분야에 대해서 대단히 비판적입니다. 대중에게 쉽고 흥미롭게 다가가기 위해서, 또는 마케팅을 위해서 광고를 참 잘 하며 생체모사 공학 기술의 근본 원리가 아닌 표면적인 결과의 기능에만 초점을 두고 있다고 자주 비판을 하시곤 하셨습니다.

 라이트 형제가 처음 비행기를 제작할 때, 당연하게도 눈에 보이는 현상 즉 새가 날개짓을 하면서 날아다니는 것에 크게 주목했다고 합니다. 새가 날개를 퍼덕퍼덕 위아래로 왕복 운동을 하면서 날고 있으니, 당연하게도 우리가 만드는 비행기도(바이오 미메틱스라는 구체적인 철학을 형상화한 것은 아니지만) 새와 유사하게 날개짓을 해야지 날 수 있을 것이라고 생각하여, 처음에는 비행기 날개를 위아래로 운동할 수 있도록.... 만들었다고 합니다. 뜰 수 있을 리가 없습니다 당장 벌만 보아도 그 작은 몸집을 공중에 띄우기 위해서 막대한 RPM으로 날개짓을 하고 있는 것을 보면, 그 거대한 구조물을 매우 빠른 속도로 날 수 있을 수준으로 양력을 가지기 위해서 날개짓...을 구현할 수 있을 리가 없습니다.

다빈치가 새의 날개 구조 등을 본따서 모방하여 개념을 상상하였던 초기 비행기 스케치

 새가 날 수 있는 근본 원리가 무엇인가? 날개짓이 아닙니다! 날개짓은 그저 많은 새들이 공통적으로 '양력'을 얻기 위해서 보여주는 행동에 불과하며, 모든 비행기가 마찬가지로 날개짓을 하지 않고도 오히려 고정익의 형태로 비행을 합니다. 비행기가 날 수 있고 새가 날 수 있는 근본 원리는 유체역학에 있으며, 현대의 비행기는 어떠한 방식으로든(생물이 감히 상상할 수 없는 석유를 태워서 동력을 얻는 방식으로) 추진력과 양력을 얻어서 비행을 하는 것이지, 날개짓이나 깃털을 모방했기에 날 수 있는 것이 아닙니다!

 즉 자연의 원리를 모방하고 구현함에 있어서 핵심은 그저 눈에 보이는 공통된 기능적 형태, 패턴 인식 관점에서 많은 새가 '공통적'으로 보여주다 보니까, 아! 나는 것들의 '공통점'은 날개짓이구나! 그러니까 우리도 날려면 '날개짓'을 모방해야 하는구나! 라고 생각했다면 그것은 오답이라는 것입니다. 라이트 형제는 초기에 비행기에 날개짓을 구현했으나 전혀 날 수 없었고, 오히려 어느 날 날개짓을 담당하는 부위가 고장이 나서 비행기 날개가 '고정'이 되자 오히려 글라이더처럼 더 오랫동안 나는 것을 보고, 날개짓이 본질이 아님을 깨닫게 되었다는 속설이 있습니다.(빈센트 교수님은 제가 한 이야기에 상당한 의문을 표하더군요 이미 글라이더라는 개념이 있었기에 라이트 형제가 그걸 모르고 날개짓에 집착하지는 않았을 듯 하다고 평하셨습니다)

 그렇다면 바이오 미메틱스의 대가 Julian Vincent 교수님이 저에게 전수한 비법, 이 세계의 핵심 원리 중 하나가 무엇이냐! 특별히 여기까지 열심히 읽은 여러분에게도 천기누설을 하겠습니다. 여러분도 다 아는 개념인데 자연의 최적화 원리는 그저 보이는 현상이 아니며 따라서 그 겉보기 형상(예컨데 프랙탈 구조!)을 모방함에 그쳐서는 안된다고 지적합니다. 자연의 최적화 원리는 근본적으로 trade-off 이며 이러한 근본 원리에 의해서 다양한 형태의 기능과 결과가 나타날 뿐이라고 설명합니다.

 간단하게 중요한 의미를 제공하는 논문 2편을 간략하게 설명하고 넘어가겠습니다. 첫 번째 논문은, 식물의 수송 시스템 건설이 더 이상 효율적일 수 없는(그러니까 최대한 가장 효율적인 구조인) '파레토 전선' 위에 위치하여 trade off를 최적화한다는 연구입니다.

 마치 정확성이 높아지면 속도가 떨어지고, 속도가 높아지면 정확성을 필연적으로 희생시켜야하는 우리의 일상생활과 비슷하게, 식물들은 다양한 환경에서 각자 서로 다른 수송 경로를 발달시키는데, 그것이 단순 무작위가 아니라 각자 처한 환경에서 최대한 최적화를 하여 더 이상 효율적으로 개선할 수 없는 파레토 전선 위에 위치한다는 연구입니다.

 두 번째 연구는 trade off의 논리 자체에 좀 더 초점을 맞춰서, 생물학적 스위치로 인한 특별한 이벤트에 의존하지 않고, 매우 순수하게 trade off의 물리학적 수학적 설명으로 예쁜꼬마선충의 신경계 발달 과정의 상전이 현상을 정교하게 설명한 논문입니다.

 예쁜꼬마선충이 알에 있을 때는 2제곱 형태로 신경망이 빠르게 발달하는데, 딱 부화를 하고 나자마자 그 속도가 줄어서 1승 그러니까 1차 함수의 속도로 발달하는 이러한 상전이 현상, 발달 거동이 바뀌는 현상을 간단하게 '아~ 알에서 태어나자마자 저렇게 바뀌는 것을 보니까 알에서 태어난 이후 뭔가 생물학적 스위치가 딸깍 발동하여 저렇게 바뀌는 거구나!'라고 편하게 퉁치지 않고, 순수한 물리학적 관점에서 trade off의 논리에 충실한 단일한 모델로 해당 현상을 정교하게 재현하는데 성공한 매우 의미심장한 연구입니다.

 알에서 부화하는 순간 예쁜꼬마선충의 몸이 커지니까, 몸의 길이 증가로 인하여 신경망 형성의 과정에서 부정적인 코스트 그러니까 몸의 길이 성장으로 인하여 거리가 요구하는 비용이 실시간으로 증가하니까, 그 비용 제약이 알에서 부화하자마자 작동하여 신경망의 발달 거동이 바뀐다는 것을 훌륭하게 증명한 연구입니다.

 이 연구를 이현수 교수님에게 설명하는 과정에서 약간 충격을 받는 일이 있었는데, 이현수 교수님 또한 자신이 전공한 계산신경과학에 정확히 맞물리는 연구는 아니었으나, 교수님 또한 제 설명을 듣는 순간 '알에서 부화하는 순간부터는 몸체가 커지는 일이 생기니까, 그 비용 증가로 인해서 상전이가 발생한 것 아닌가?'라는 추론을 처음부터 하고 계셨다고 하던데 너무나 충격적이었습니다. 교수님이 아직 상당히 젊으셔서 어느 한 분야의 대가라고는 함부로 부를 수 없는 상황이지만, 상당한 통찰력과 안목을 가진 사람이라고 확신을 하게 되었습니다. 전 애초에 '생물학적 스위치'로 간단명료하고 직관적으로 설명하는 것에 유혹을 느끼면서 해당 연구를 읽었거든요.

 뉴턴이나 아인슈타인이 어떻게 당대의 학자들을 뛰어넘어 지금 시대에까지 영향을 주는 선진적인 연구와 추론이 가능했는가? 그 비결은 안목이라고 생각합니다. 흔히 동양 철학에서는 송충이와 인간의 달리기를 비교하며, 송충이가 아무리 노력해도 인간의 달리기 속도를 극복할 수 없다고 강조합니다. 그런데 송충이가 인간을 이길 수 있는 힘은 달리기가 아니라 안목에서 나온다고 합니다. 제가 생각할때 안목이란 장기적인 관점, 철학과 더불어서 아직은 정확히 밝혀지지 않았지만 직관적으로 강력하며 이후의 생각과 아이디어에 큰 틀을 제공하는 강력한 힌트라고 생각합니다.

관상이나 사주 같은 다소 비과학적이라고 비판받는 동양 철학과 더불어, 작년에 철학 전공 수업을 들어보니까(관상 봐주시는 선생님은 큰 틀에서 그 철학과 이 철학이 비슷비슷하다고 설명해주시기도 하시더군요) 이 세상을 거시적인 관점에서 바라보는 능력이 크게 발전했다고 스스로 생각합니다

https://blog.naver.com/womaneconomy/223719893107

과학적으로 엄밀히 검증이 되진 않았지만 나름 인생에 유용한 다양한 힌트를 준다고 생각해서 심심할때 관련해서 찾아보는 편입니다

https://www.youtube.com/watch?v=Kc27pCJMj0c

 좀 더 과학적으로 설명하자면, 보통 연구와 논문은 논증을 정교하게 닫으는 것에 매우 큰 초점을 맞춥니다. 뉴턴은 사과가 떨어지고 달이 떨어지지 않는 것을 보고 당대에는 정확히 밝혀지지 않았지만 대단히 과감하고 선제적인 직관을 발휘하여, 중력이라는 미지의 힘이 작동하고 있으며(그 근원까지는 밝혀내지 못했고 이후 아인슈타인이 좀 설명하지만) 그것을 수학적으로 구체적으로 밝혀냈습니다. 그러니까 수학적으로 그 작동 과정을 설명하는 능력이 중요한 것은 사실이지만, 그러한 설명력이 먼저가 아니라 일단 관찰을 토대로 아마도 그러한 힘이 작동하고 있을 것이라는 거시적 관점, 큰 틀에서 이 세상의 원리에 빠르게 접근하는 힌트를 포착하였기에 그러한 아이디어를 낼 수 있었다고 생각합니다.

 반면 대부분의 학자들은 미시적이고 정량적인 검증에 대단히 큰 초점을 맞추고 있습니다. 뉴턴이 당대 중력을 서술하였을 때도 뉴턴이 중력의 근본 원리까지는 제시하지 못했다는 점에서 격렬한 비판을 하였으며, 특허청 직원 따리였던 아인슈타인이 당대 물리학에 대한 통념을 뒤엎는 빛의 원리에 대해서 처음 공개했을 때도 당대 물리학자들은 어디서 굴러들어온 사이비 ㅅㄲ가 개소리를 하냐고 하면서 격렬하게 반발하였습니다. 학자들의 기본적인 일은 논증을 정교하게 닫고 증명을 엄밀한 근거를 바탕으로 하는 것으로, "이 세상은 아마도 ~~한 것 같은데, 그 근거는 잘 모르겠음 내 맘임 ㅋ" 하면 개인의 주관과 막연한 추측, 상상으로 이 세상에 대해서 함부로 평가한다고 욕을 하는 것이 대단히 당연한 태도입니다.

 그렇다고 이 세상에 대한 다양한 추측과 과감한 직관을 동원하는 것이 전혀 무의미하다고 생각하지 않습니다. 오히려 아직 밝혀지지 않은 이 세상의 원리에 대해서 탐구할 동력과 힌트를 제공한다는 점에서 대단히 큰 의미를 가진다고 생각하며, 막연한 아이디어 상상과 더불어 정교한 증명 방법을 둘 다 균형잡게 통달하는 것이 큰 학자로 성장할 수 있는 핵심이라고 생각합니다.

 보통 어느 한 분야를 오랫동안 통달한 학자들은 인문계가 아니더라도 이 세상에 대한 큰 틀에서 거시적인 힌트, 철학을 가지고 있는 경우가 많이 있습니다. 제가 만났던 바이오 미메틱스 생물학자였던 Julian Vincent 교수 또한 바이오 미메틱스를 오랫동안 연구하고 관찰한 결과, 이 세상을 구성하는 근본적인 작동 원리는 다름아닌 trade off이며 그러한 틀 안에서 다양한 연구(앞서 소개한 식물의 수송 시스템이나 예쁜꼬마선충의 신경망 생장 원리)를 담을 수 있다고 생각하며 다양한 글을 쓰기도 하였습니다.

 필자 또한 공개적으로 설명하는 것과 더불어, 설명하지도 못하겠고 증명은 더더욱 할 수 없다고 생각하는 이 세상에 대한 막연한 추측을 아직도 공개하지 않은 것들이 많이 있습니다. 그러한 것들이 완전히 무의미하다고는 생각하지 않습니다. 오히려 정교하게 증명되고 누구에게나 상식으로 통용되기 전에, 이 세상을 발전시킬 수도 있는 선진적인 아이디어는 과감한 추론과 추측에서부터 나온다고 생각합니다. "제대로 정리해서 설명하지도 못하면서 니 뇌피셜을 왜 당당하게 사실인 것 마냥 말하고 다니냐" 라는 비판을 받기 두려우니까 묵히고 있는 아이디어도 많습니다. ('항상 거대한 질문을 하는구나' 라면서 거시적인 관점에서 생각을 하는 것에 대해서 항상 비판적이던 문화학 전공 교수님이 생각이 나네요. 유능한 학자가 될 것 같지만 역사적인 학자는 전혀 되지 못할 것 같은 분이셨습니다)

 만약 뉴턴이나 아인슈타인이 거시적인 관점에서 뜬구름 잡는 소리밖에 하지 않았다면 역사적인 물리학자가 아니라 그저 그런 철학자 중 한 사람으로 남았을 것 같습니다. 그들이 위대하게 인류의 지식을 발전시킬 수 있었던 것은 그저 뜬구름 잡는 소리나 하는 미치광이로 끝난 것이 아니라, 자신이 과감하게 추론하고 추측한 사실을 당대 학자들이 항상 쓰는 엄밀한 도구를 활용하여 닫아버린 정량적 역량까지 겸비한 덕분이라고 생각합니다. 그러한 점에서 이공계보다는 문과에 가깝고, 뜬구름 잡는 소리하기 좋아하던 저 또한 많이 반성하며 저에게 부족한 정량적 역량, 아이디어를 띄우고 힌트를 제시했으면 그것을 정교하게 닫고 증명하는 끝마무리를 맺는 힘을 기르기 위해 부단히 노력하고 있습니다.

당시 사진 기술로는 직접 촬영하여 확인을 할 수 없던 시대에서, 다양하게 나눠진 힌트를 과감한 추측으로 묶어서 선제적으로 제시한 왓슨과 크릭의 사례에서 볼 수 있듯이, 남들보다 빠를 수 있는 원동력은? 선제적이고 과감한 추론과 직관의 힘이라고 생각합니다. 노벨상이 다 늙어서 흰머리 많은 사람들에게 주로 수여되는 이유도, 그들의 과감하고 선제적이었던 아이디어가 이후 차근차근 증명되고 재평가 받기 때문이라고 생각합니다

https://www.chosun.com/kid/kid_history/2016/04/24/ZMAWQL37NMJWRWP6KASXTHCJ7Q/

 제가 재료공학도 시절부터 바이오 미메틱스에 관심을 가지고, 뇌과학을 하게 된 이유 또한 겉보기에는 프랙탈, scale free 원리, 신경망의 분포와 발달, 생물학, 오가노이드 등등 서로 전혀 연관성이 없어 보이는 소재를 따로따로 건드리는 것으로 보여서 잘 알기 어려운 경향이 있습니다 처음 저를 만난 이현수 교수님도 그렇게 생각하신 것 같구요. 하지만 3개월 간의 긴밀한 교류와 더불어 지난날 결정적으로 그간 공유한 논문과 관심분야를 어떻게 정렬할 수 있는지에 대해서 이야기를 나누니 참으로 공감이 많이 되더군요.

 바이오 미메틱스의 근본적인 철학은 생물학적 원리를 응용하여 대단히 쉽고 간편하게 최적화에 접근하는 것이며, 그 근본적인 철학과 원리를 영국의 Julian Vincent 교수님으로부터 전수받을 수 있었습니다. 또한 현대 AI 기술의 가장 큰 난맥은 사람들이 다들 관심을 가지고 열광하는 성능이 아니라 에너지 효율성입니다. 그러한 에너지 효율성을 달성할 수 있는 강력한 힌트가 자연에 있으며 특히 뇌과학에 담겨져 있다고 확신합니다. 그래서 전 뇌과학을 하게 된 것이며, 생물학적 원리를 응용하여 에너지 효율성과 친환경성을 달성한다는 큰 목표는 재료공학에서는 바이오 미메틱스의 형태로 나타난 것일 뿐입니다.

저를 뇌과학으로 끌어당긴 존스홉킨스의 이대열 교수님 또한 뇌과학, 신경과학의 관점에서 AI 기술의 혁신이 필요하다고 제 의견에 공감을 하시곤 하셨습니다. 특히 현대에 들어와서 AI는 다양한 윤리적 문제를 야기하는데, 그 중 단연 우리의 생존과 번성을 위협하는 분야는 에너지 효율성이라고 생각합니다

https://plus.hankyung.com/apps/newsinside.view?aid=2025102751951&category=&sns=y

 저는 과거 AI 리터러시에 대해서 과학철학을 전공한 교수님으로부터 강의를 듣고 그 철학을 공유받은 바 있습니다. 주로 컴퓨터 공학처럼 미시적 관점에서 기술의 향상에 초점을 두는 학생이나 학자들은, 에너지 문제에 대해서 '그냥 원전 하나 더 짓죠'라는 간단명료하고 기술적인(?) 해결 방안 정도를 제시하고 그다지 큰 관심을 가지지도 않습니다. 실제로 AI 성능 향상에 대한 다양한 논문들은 데이터 셋을 어떻게 정제하고 그것을 어떻게 분류하는지, 어떤 방식으로 학습 성능을 높일 수 있는지에 초점을 맞추고 연구를 합니다.

 실제로 이현수 교수님도 뇌 오가노이드라는, 바이오 컴퓨팅 관련 연구 과제를 신청할 때 다양한 코멘트를 받았는데 그 중 기억나는 하나가 바로 "휴먼의 뇌가 이렇게나 에러가 많은데, 그걸 바탕으로 성능을 개선하겠다? 무슨 소리인지 모르겠다 이미 현존 AI는 뇌의 정확성을 넘었다. 생물학적 원리를 응용하는게 무슨 의의가 있는지 잘 모르겠다" 라는 비판에 가까운 평을 받은 적이 있다고 저한테도 설명을 해주시더군요.

 실제로 위의 이대열 교수님 또한 경제학의 가장 기본적인 전제 즉 '인간은 합리적으로 생각하는 합리적인 존재이다'에 강한 반감과 의문을 품고 뇌과학까지 진출하실 정도로 뇌의 합리성과 정확성에 대해서는 의문을 누구나 갖습니다. 하지만 동시에 저도 decision making이라는 고등한 인지 능력에 대해서 공부를 하다보니, 참 에너지 압박이 심각하고 생존이라는 복잡하고 어려운 문제를 해결하기 위해서 뇌는 정말 고차원적으로 훌륭하게 진화해왔구나~ 라는 생각을 가지게 됩니다. 쉽게 말해서 '합리적이어서 생존했다'가 아니라 '생존한 것으로 미루어보아 충분히 합리적이라고 보아야 한다'라는 관점입니다.

 인간이 굶어 죽을 위험을 별로 걱정하지 않게 된 시기가 얼마 되지 않습니다. 프리츠 하버가 질소를 고정하여, 소위 공기에서부터 빵을 연금했다는 평을 받기 전까지 인류의 인구는 성장 속도가 극히 제한되었으며, 인구는 기하급수적으로 늘어나니까 곧 인구의 증가는 전체 인류의 파멸로 이어질 수 있다는 <인구론>은 질소 혁명 이전에 인간이 얼마나 앞날을 심각하게 걱정해왔는지 잘 보여주는 예시입니다.

 인간의 뇌는 AI처럼 오랫동안 집중하지도 못하며, 에러도 많고 휴리스틱이라는 간편한 원리를 동원하여 생존해왔습니다. 쉽게 말해서 '최고'의 성능을 추구한 것이 아니라 '최적'의 에너지 효율성을 추구하며 진화해 온 것입니다. 이건 제 개인적인 과감한 생각인데, 인간의 뇌가 AI에 비해서 지나치게 비합리적으로 보이는 것은 단지 극단적인 자원 압박 속에서 최적화된 결과일 뿐이지, 가동 가능한 자원이 풍부해진 현대의 환경에 합치되는 trade off가 일어난다면 AI만큼이나 정확하고 높은 성능을 보이면서도 에너지 소모를 획기적으로 줄일 수 있을 것 같다는 생각을 가지고 있습니다.

AI가 급속히 발전하는 미국에서는 데이터 센터가 발생시키는 소음과 더불어 냉각수 오염, 막대한 전력 소비로 인한 사회경제적 문제가 이미 현실화하고 있습니다. 데이터 센터 옆에서 사는 미국 주민들에 대한 인터뷰 들어보면 ㄹㅇ 벌써 지구 종말 온 느낌이 듭니다

https://v.daum.net/v/20260224171549770

 제가 큰 관심을 가지고 있으며 동시에 이번에 이현수 교수님도 참여하게 된 뇌 오가노이드 기술은 특히 극단적으로 에너지 효율적이라는 생물학적 이점을 통해서 AI 등에 혁신을 불러일으킬 수 있다는 큰 기대를 받고 있습니다. 저도 이번에 졸업 논문 주제로 오가노이드 지능(제 전공 명에 지능이 들어가는데 실로 이만큼 시의적절한 주제일 수가 없습니다)을 하기로 했는데, 단순히 극도의 성능만을 추구하는 1차원적 목표를 넘어, 적절한 에너지 효율성과 자원 압박까지 고려한 지속가능한 기술을 추구한다는 점에서 제가 뇌과학을 공부하는 것이나 바이오 미메틱스를 통해 최적화를 시도하는 것이나 일맥상토하는 스토리입니다.

특히 인간의 신경세포의 덴드라이트 구조 또한 프랙탈 구조로 분류된다는 점에서 단순히 형태적 관점에서도 제 연구와 저 연구는 관련이 높아 보입니다. 이 그림의 교수님도 존스홉킨스 소속이신데, 제가 작년에 오가노이드에 큰 흥미를 느끼고 나서 제 프랙탈 연구를 오가노이드랑 막 연관시켜서 관심 좀 가져달라고 장문의 이메일을 보낸 적이 있습니다

https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=149791

 과거에는 생물과 비생물의 경계가 너무 극단적으로 차이가 나서 손쉬운 이분법으로 구분할 수 없었지만, 특정 장기만을 배양하고 성장시키고 심지어 뇌 오가노이드는 학습이라는 활동이 가능했다는 연구를 보면 이제 생물은 이분법적 차이가 아니라 스펙트럼에 가까운 연속적인 개념이 되고 있습니다. 특히 뇌 오가노이드를 연구하는 학자들은 생물을 모방할 수 있다는 기대감과 동시에 이것을 과연 인간과 비슷한 존재로 취급해도 될까 하는 걱정 내지 불쾌감을 동시에 가지고 있다고 합니다.

 지금 제 지도교수님이 한창 대학원생이던 시절, '의식'에 대해서 연구를 하고 싶다고 당시 지도교수님께 말씀드리니 의식은 neuroscience가 아니다 라는 말을 들으며 단칼에 거절당했다고 하십니다. 그러나 지금은 nature 계열지에 뉴로사이콜로지 등의 분야도 새롭게 생기고 있으며, 형이상학적이고 추상적으로만 여겨지던 의식의 문제 또한 점차 과학적 논의의 대상이 되어가고 있습니다. 살아 숨쉬고 발전 및 진화를 하는 동적인 존재를 연구한다는 것 만큼이나 흥미로운 것이 별로 없을 듯 합니다.

 뇌과학이나 인공지능에 대한 기초적인 지식조차 부족하던 시절에는, 그나마 삼수를 끝내고 <수국비>를 집필하면서 효과적이고 효율적으로 읽는 인간의 독해 방식을 모방하여 시간과 에너지 소모를 절감한 인공지능 개념에 대해서 발표한 적이 있었습니다. 뭘 하는 분야인지도 잘 모를때 어떻게든 제가 알고 있고 자신있던 개념을 엮어서 발표 소재를 겨우 찾던 눈물나던 시절에도 저랬던 것을 보면 저도 모르는 사이에 생물학적 원리를 응용한 최적화 기법이라는 철학을 머리에 깊이 담고 있었던 듯 합니다.

 저는 바이오 미메틱스의 원리가 너무 좋고, 현대까지는 하드웨어의 최적화에 초점이 맞춰있던 개념이 소프트웨어적 관점 그러니까 뇌과학적 관점까지 확장되어야 한다고 생각합니다. 자연에 지천으로 깔려있는 답안지를 적절히 고르기만 한다면 큰 노력과 고생 없이도 정답에 대단히 빠르게 접근할 수 있다고 생각하기에, 이렇게 좋은 것을 왜 다들 안하나 하는 생각을 하기도 합니다.

 다만 빈센트 교수님이 저에게 전수해주신 것처럼 생물의 기능과 형태를 그대로 100% 모방하고 재현할 필요는 없습니다. 오히려 적절히 지금 인류에게 주어진 환경 즉 풍부한 전력 자원 등을 잘 고려하고 현재의 공학 기술의 목적 등에 알맞게 핵심만을 찝어내고 적절히 응용하는 것이 중요하다고 생각합니다.(그런 면에서 인간처럼 팔다리를 가진 휴머노이드 로봇에 대해 큰 의문을 가지고 있기도 합니다. 꼭 사람처럼 생기지 않았어도 작업에 더 부합하는 형태의 물리적 구조를 가질 수도 있을 듯 한데 왜 하필 다른 동물도 아니고 사람을 흉내내나 궁금하기도 합니다)

 작년에 프랙탈 구조를 응용하여 바이오 미메틱스의 근본 원리를 건드린다는 제 아이디어에 대해서, 나이가 좀 있는 교수님들은 공감하고 이해하는 경향이 있었지만 젊은 조교수님들은 주로 미시적 관점의 최적화에 주목하다보니 잘 이해를 못하시는 듯 하더군요. 특히 나이가 많고 경험을 많이 쌓고 나서야 거시적 관점에서 철학을 가지고 이야기를 하는 경우를 많이 보았습니다. 결국 노교수님들이 거시적인 시야와 안목, 철학을 가질 수 있는 것은 막대하게 쌓인 경험과 지식에서 공통된 패턴과 원리를 뽑아낼 수 있었던 덕분이라고 생각합니다. 반대로 말하자면 젊은 시절 그러한 패턴과 원리를 파악하고 있었다면 그 큰 틀이 가져다주는 깊이 있는 이해와 힌트 덕에 미시적이고 작은, 소위 깨작깨작이라고 불리는 연구 논문을 논증하고 완성하는 일에 대해서 큰 도움을 받을 수 있다고 생각합니다.

 뇌과학을 하는 애들은 다 이렇게 너처럼 거시적이냐 라고 물으시던 제 모교의 교양대학 글쓰기 상담 교수님의 질문이 생각이 납니다. 당연하지만 제가 특이하고 오히려 이해를 잘 못 받아왔습니다 다행히 외국에는 그런 저랑 결이 맞는 사람들이 한국에서보다는 많은 것 같습니다.

 젊은 나이와 경력임에도 불구하고 저랑 거시적이고 정성적인 이야기를 잘 나누고 같이 공감하며 공명할 수 있는, 유능한 교수님과 만날 수 있게 된 것이 제 인생에서 큰 행운이라고 생각합니다. 저나 그 교수님이나 책을 많이 읽어보곤 한 덕분에, 특정한 관점에 얽메이지 않고 다각도에서 문제를 바라볼 수 있지 않을까 합니다. 워낙 교수님이 바쁘셔서 항상 면담을 할때 눈치를 보고 조심스럽게 여쭤보며 한번 이야기를 할 때도 최대한 빠르고 효율적으로 짧게 끊고 넘어가려고 하는데, 말하다보니 하도 재미가 있어서 말이 길어지게 됩니다. 다행히 교수님도 그것을 시간낭비라고 생각하고 스트레스를 받는 것 같지는 않으시더군요. 그래서 참 둘이 죽일 잘 맞습니다.

 좋은 선배를 만나면 대학 생활에서 시행착오를 줄이고 더 높은 생산성을 달성할 수 있는 것과 마찬가지로, 좋은 지도자나 멘토, 교수를 만나는 것은 인생이라는 마라톤에서 좋은 신발을 받거나 잘 포장된 도로를 만나는 것과 비슷하다고 생각합니다. 2020년에는 우울증 걸리고 진짜 된통 고생했었는데 요새는 인생이 참으로 쾌적합니다.

 기후 위기 극복이라는 부푼 꿈을 꾸면서 오늘도 힘겨운 뇌과학 논문 읽기와 연구를 위로하게 됩니다. 여러분도 당장 눈 앞에 주어진 목표를 잘 해결하는 것 뿐만 아니라 1년 뒤, 10년 뒤, 100년 뒤에 대해서 한 번씩은 상상을 해보시길 바랍니다.