지능의 기원

 

책이름 : 지능의 기원

지은이 : 맥스 베넷

옮긴이 : 김성훈

펴낸곳 : 더퀘스트

 

약 40억년전 심해 열수공에서 자연적으로 생성된 뉴클레오티드가 오늘날의 DNA와 비슷한 분자사슬로 변환. DNA 분자를 움켜쥔 미세 지질방울이 최초의 세포로 생명의 기본단위. 유전자란 특정 단백질을 만드는데 필요한 코드를 암호화하는 DNA 구간. 운동과 지각을 담당하는 단백질로 무장한 초기 생명체들은 외부세계를 감시하며 그 환경에 반응. ‘모든 생명체들의 공통 조상’ 루카LUCA. 생명체 탄생 10억년후 남세균이 효율적으로 에너지를 추출하고 저장하는 매커니즘 광합성 시작.

오늘날 놀라운 다양성을 보여주는 좌우대칭동물의 공통 조상은 5억5,000만년 전의 단일 좌우대칭동물. 최초의 뇌와 좌우대칭 체제는 동일한 진화의 목적을 공유, 동물이 조종steering을 통해 주변을 탐색. 조종의 효과를 더욱 키운 감정emotion의 초기 형태. 최초의 뇌로부터 물려받은 감정의 특성은 감정가와 각성, 두 가지 속성을 정동affect이라고 지칭. 신경조절 신경세포는 종류에 따라 서로 다른 신경전달물질을 분비.

연합학습이 의식과 상관없이 자동적으로 일어나는 파블로프의 조건반사에서 나타나는 불수의적 속성. 학습하는 모든 것은 머릿속에 있는 860억개의 신경세포에서 물리적으로 재구성. 캄브리아기 대폭발의 열기 속에 척추동물의 뇌 원형이 형성. 어류처럼 생긴 초기 생명체의 모든 후손은 이 원형을 공유. 동물은 처음에는 무작위로 탐색 행동을 수행한 후 그 과정에서 확인된 감정가 결과를 바탕으로 미래의 행동을 조정하며 학습.

척추동물의 도파민은 원함의 신호이면서 동시에 강화의 신호. 실망과 안도 모두 미래 보상을 예측해 학습하도록 설계된 뇌에서 생겨난 창발적 속성emergent propety. 바닥핵은 강화로 이어지는 행동은 반복하고 처벌로 이어지는 행동은 억제하도록 설계된 시스템. 시상하부는 초기 좌우대칭동물의 행동을 조종하는 뇌가 더 정교해진 형태. 모든 척추동물은 신경세포의 패턴을 해독해서 사물을 알아보고, 이 능력이 동물의 지각 범위를 극적으로 확장.

패턴인식을 목적으로 설계된 최초의 피라미드 신경세포. 척추동물의 겉질은 지도학습 없이도 패턴을 인식하고 서로 겹치는 패턴을 정확하게 식별하여 패턴을 일반화해서 새로운 경험에 적용. 겉질·바닥핵·감각기관이 모두 강화학습이라는 동일한 매커니즘에서 등장해 함께 진화. 척추동물은 ‘실질적인’ 보상 없이도 놀라움 자체만으로 도파민 준비가 촉발. 호기심은 5억년 전 지금의 어류와 비슷한 조상의 작은 머릿속에서 처음으로 등장.

바깥세상에 대한 내적 모델을 구축하는 능력은 최초의 척추동물 뇌로부터 물려받은 것. 속귀 안쪽 깊숙한 곳의 액체로 채워진 작은 튜브 반고리관은 운동을 감지할 때마다 활성화되는 감각기관. 새겉질은 작은 생쥐에게 초능력 부여, 실제 생동하기 전에 미리 시뮬레이션해보는 능력. 초기 척추동물의 강화학습이 행동을 통해 학습하는 힘을 부여, 초기 포유류는 행동하기 전에 상상을 통해 학습. 인간의 새겉질은 뇌전체 부피의 70%를 차지, 지능의 진원지.

청각겉질·몸감각겉질·시각겉질은 모두 같은 방식으로 조직되어 있는 동일한 유형의 신경세포. 새겉질 기둥은 미세회로의 반복과 복제. 칵테일효과―여러 정보를 모두 받아들이지 않고 특정한 정보에 무의식적으로 주의를 기울이거나 그 정보만을 의식하는 현상. 인간 지능의 진화에서 세 번째 혁신은 미래의 가능성을 제시하고 과거의 사건을 떠올릴 수 있는 상상력. 대리 시행착오를 통한 학습, 반사실적 학습을 바탕으로 행동을 변화. 반사실적 학습과 인과 추론은 포유류 조상에서 처음 등장.

무동무언증akinetic mutism은 이마옆앞새겉질의 어떤 영역이 손상되어 생기는 질병으로 어떤 행동도 말도 하지 않고 모든 것에 무관심. 습관은 자극으로 인해 직접 촉발하는 자동화된 행동. 고유수용감각proprioception―몸의 위치나 움직임, 활동 등을 느끼는 감각. 운동겉질은 몸 전체의 지도를 구성하여 각 영역이 특정 근육을 통제. 운동겉질의 감각운동 계획수립 능력 덕분에 초기 포유류는 정교한 움직임을 학습하고 실행.

트라이아스기 대멸종 사건으로 공룡이 사라져 작은 포유류들은 새로운 크기와 다양한 형태로 진화. 큰 사회집단을 유지하려면 개체들간에 독특한 인지기능이 필요했고, 뇌의 크기를 키우는 압력으로 작용. 상대방의 의도와 지식을 추론하는 행위 ‘마음이론theory of mind'. gPFC과립이마옆앞겉질―생각에 대해 생각할 수 있는 능력. 영장류의 뇌 영역들은 다른 사람의 지도를 추론하는 과제 뿐 아니라 다른 사람의 지식을 추론해야 하는 과제에도 활성화.

‘거울신경세포mirror neuron'―영장류가 다른 영장류의 행동을 보면, 운동앞겉질이 자신이 관찰하는 행동을 거울처럼 반영. 도구 사용능력에는 독창성보다 전달성이 더 중요. 다른 개체의 의도를 추론하는 능력 덕분에 초기 영장류는 관련 없는 행동을 걸러내고 관련 있는 행동에만 집중. '비쇼프쾰러 가설'―다른 동물은 현재의 필요를 바탕으로 계획을 수립하는 반면, 오직 인간만이 미래의 필요를 바탕으로 계획을 수립.

인간과 영장류의 뇌의 신경학적 구조는 같고, 뇌의 크기만 커진 것. 언어 혁신을 통해 초기 인류는 다른 사람이 상상한 행동을 바탕으로 학습하는 고유한 능력 취득. 인간이 독보적인 이유는 세대를 거치며 공통의 시뮬레이션 결과(아이디어, 지식 개념, 생각)를 축적. 브로카 실어증Broca's aphasia―왼쪽새겉질의 브로카 영역 손상으로 말을 하는 능력을 상실. 베르니케 실어증Wernicke's aphasia―후방새겉질 베르니케 영역이 손상되면 말을 이해하는 능력을 상실.

250만년전 인간의 뇌가 세 배 이상 커진 ‘뇌의 폭풍 성장’. 퍼펙트 스톰perfect storm―함께 일어나기 어려운 상황이 동시다발적으로 일어나 중대한 일이 발생할 수 있는 완벽한 조건이 형성되는 것. 호모 에렉투스는 화식火食으로 얻은 잉여 열량으로 뇌를 키웠고, 두발 보행하면서 ‘출산 딜레마’. 인류가 내놓은 해법은 조산早産으로, 태어날 준비가 되었을 때 태어난 것이 아니라 뇌가 산도를 빠져나올 수 있는 최대 크기에 도달했을 때 출산. 다른 사람의 의도, 지식, 믿음을 모델화하는 일에 대단히 특화된 영장류 왼쪽 감각겉질(관자마루접합)

신경과학연구자·인공지능기업가 맥스 메넷(Max Bennett)의 『지능의 기원』 부제는 ‘우리의 뇌 그리고 AI를 만든 다섯 번의 혁신’으로 22개의 챕터로 구성되었다. 신경과학자는 최초의 지능이 탄생한 순간부터 인간의 지능이 출현하기까지 다섯 번의 혁신이 누적되었다고 말했다. 조종Sreering, 강화Reinforcing, 시뮬레이션Simulating, 정신화Mentalizing, 언어Language. 여섯 번째 혁신은 지능이 생물학적 한계를 벗어나는 인공초지능artificial superintelligence의 창조가 될 가능성이 높다고 예상했다.