벌써 10년, 알파고가 이세돌을 누른 두 가지 이유 [카테고리 설정이 아직되어 있지 않습니다.] 지난달 구글 딥마인드 (DeepMind)는 10년 전 서울에서 있었던 이세돌과 구글의 인공지능(AI) 바둑 프로그램인 알파고 (AlphaGo)와의 대국을 회상하는 유튜브 방송을 방영해 화제가 됐다. 영국의 수학자 한나 프라이(Hannah Fry)가 사회를 맡았고, 당시 알파고의 알고리즘 작업에 참여했던 연구원과 3자적 입장에서 관망했던 전문가가 패널로서 참여했다.
2016년 3월 이세돌과 알파고의 대결 모습. 유튜브 방송 https://youtu.be/qoinGjj60Fo?si=UQzg-5qgziPgn3OY 화면 갈무리
일찍이 결론이 난 장기에서는 몰라도, 이보다 훨씬 더 복잡한 바둑에서는 당시 세계 최강이었던 이세돌이 당연히 알파고를 누르지 않겠는가 하는 분위기에서 대결이 시작되었다고 한다. 이 방송 서두에서 프라이는 바둑을 상상할 수 없는 복잡함을 가진 게임 이라고 표현하였다.
따라서, 아무리 뛰어난 알고리즘을 갖는다 해도 컴퓨터가 바둑을 이세돌보다 더 잘 둔다고 가정하는 것은 당시 어려운 일이었을지 모른다. 그런 이유에서인지, 알파고는 매우 강력한 컴퓨터에서 강화학습을 기반으로 자기 자신을 상대로 신경망 훈련을 하였다. 강화학습이란 일단 추론을 한후 결과에 따라 상과 벌을 받는 훈련 방식이다. 바둑에서와 같이 스승인 프로기사의 능력이 항상 뛰어나다고 확신할 수 없는 경우에도 스스로 최선의 전략을 찾아낼 수 있기 때문이다. 아마도, 이세돌의 바둑도 매우 깊이 연구했을 것이다. 그런데, 이세돌은 알파고에 대해 어느 정도 알고 있었을까?
구글 딥마인드 로고, 퍼블릭 도메인
당시 서울의 분위기는 매우 고무되어 있었다. 지금처럼 AI가 대중의 관심을 널리 받지는 못했어도, 구글이라는 미국의 혁신적 기술 기업이 회사의 명예를 걸고 이세돌을 이기기 위해 머리를 쥐어짜고 있었다. 그리고 이를 검증하기 위해 서울까지 찾아온 것은 우리에게 자긍심을 불러 일으키기에 충분한 일이었다.
한편, 상업적 이익에 직접 관계없어 보이는 한 가지 문제를 위해 회사 내 최고의 인재들이 상당 기간 최선의 전략을 수립하는 데 골몰했다는 것을 보여줌으로써 구글은 인류 문명과 동행한다는 믿음을 세계인에게 주었다. 챗 GPT 열풍으로 전세계의 주목을 끌었던 오픈 AI 에서는 엿볼 수 없는 특별한 점이 구글에 있는지 모르겠다. 다른 예를 들자면, 구글은 단백질 접합 (Protein Folding)이란 과학적 주제와 이로 인한 신약 개발의 혁신이라는 인류의 문제에 대한 해결을 촉진하기 위해서 알파폴드 3 서버 라는 AI를 무료로 공개하였다.
유튜브 방송은 알파고가 이세돌에 승리(4승1패)한 이유로 다음 두 가지를 제시하였다. 첫째, 알파고는 단 반 집만 이길 수 있어도 이에 해당하는 수를 둔다는 것이다. AI가 감정을 배제한다는 점에서 일리있는 얘기다. 둘째, 알파고는 인간이 예상하기 힘든 창의적인 수를 둘 수 있다고 한다.
그런데, 여기에서 창의성 이란 말의 뜻은 무엇일까? 당시 기준으로 적어도 수백 메가와트에 이른 전력을 사용하는 AI와 다르게, 단 몇십 와트의 전력을 사용하는 인간이 일일이 다 헤아리지 못하는 천문학적 경우의 수를 계산하는 능력을 이른다면 맞는 말이다. 물론, 이 비교에는 대국에 이르기 전까지 양측이 연습을 위해서 사용한 에너지는 전혀 포함하지 않는다.
그런데, 우리가 창의성이라고 부르는 것에는 조금 다른 의미도 있다. 거기에는 인간이 아닌 AI의 기준에서 계산 가능한 (Computable) 것뿐 아니라 계산 불가능한 (Uncomputable) 것도 포함한다. 전자는 인간에게는 계산 불가능한 것이다. 그러면 후자는 어떤가?
2024년 노벨화학상 시상식에서의 딥마인드 최고경영자(CEO) 데미스 허사비스https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Demis_Hassabis,_2024_Nobel_Prize_Laureate_in_Chemistry_7_(cropped).jpg CC BY-SA 4.0
AI의 기준에서 계산 불가능한 것을 인간은 당연히 이해할 수 없는 것인가? 먼저, 딥마인드의 최고경영자(CEO) 데미스 허사비스(Demis Hassabis)는 최근 AI에게 과연 그런 것이 있긴 할까 하는 취지의 발언을 한 적이 있다. 즉, AI의 능력에 대해 매우 낙관적인 것이다. 반면, 이에 반하는 입장에서 영국의 물리학자 로저 펜로즈(Roger Penrose)의 언급을 앞서 여러 차례 소개한 적이 있다.
그는 의식 (Consciousness)은 양자역학에서 파동함수의 붕괴 (Collapse of Wavefunction)와 관계된다고 주장한다. 물론, 이런 주장은 펜로즈 개인의 것이다. 그런데, 이 붕괴의 과정은 붕괴 전의 슈뢰딩거 방정식으로 기술될 수 없고, 본질적으로 무작위성을 갖는다. 즉, 이는 펜로즈의 주장과 무관하며 본질적으로 계산 불가능한 물리적 과정이다. 따라서, 의식은 계산 불가능하다는 것이다. 앞선 글들에서 했던 얘기를 되풀이하는 것은 읽는 이의 이해를 돕기 위함이다.
이어서, 펜로즈는 수학자 쿠르트 괴델(Kurt Gödel)의 불완전성의 정리 (Incompleteness theorem)를 인용한다. 참이지만 증명할 수 없는 것이 있다 는 것이다. 인간의 의식이 바로 그런 예에 속한다는 것이다. 그러면, 인간의 직관 및 창의성도 거기에 속한다고 할 수 있다. 즉, 여기에서 말하는 창의성이란 AI에게는 계산 불가능하지만 오히려 인간의 직관에 의해서만 추측 가능한 것이다.
이런 점에서, 금세기 말까지 인류의 모든 지식을 훈련에 이용해도 AI는 중력의 법칙과 같은 것을 발견하지 못할 것이라고 하는 주장은 일리가 있다. 실제로 지난해 미국 하버드 대학과 매사추세츠 공과대학(MIT)의 공동 연구에 따르면 AI 모델은 과학적 발견을 할 수 있는 준비가 되어 있지 않다고 한다. 즉, 이 법칙에 따른 태양과 행성 사이의 중심력을 이해하지 못하고 간단한 식 대신 복잡한 사인(sine) 함수 를 포함하는 매우 이상한 꼴의 법칙을 예측하였다는 것이다.
뇌신경 내 신호 전달에 관한 2025년 피지컬 리뷰 E 논문의 머리 부분(참고문헌 3)
그렇다면, 매우 거대하고 복잡한 인간의 뇌신경망, 즉 ‘커넥톰 (Connectome)을 아무리 정확히 모방해도 디지털 인간 이 결코 가질 수 없는 것이 인간의 의식이다. 이제 또 다른 시각에서 의식의 신비를 이해해 보자.
지난해 피지컬 리뷰 E 에 스페인의 구스타보 데코(Gustavo Deco) 등이 발표한 논문을 간단히 소개하고자 한다. 어떻게 하면, 응급상황이나 순발력을 필요로 하는 운동경기에서 서로 멀리 떨어져 있는 인간의 뇌신경 세포들끼리 그렇게 빨리 신호를 주고 받을 수 있는가 하는 문제에 관한 얘기다. 바로 이웃하는 신경세포 간에 신호를 전달하는 데도 10-20 밀리 초가 걸리는 점에 비춰 설명하기 어렵다는 것이다.
그래서 저자들은 이 때의 신호 전달이 슈뢰딩거 방정식 에 의해 기술된다고 가정하였다. 그러면, 뇌의 깨어있는 상태와 잠든 상태는 일곱 개의 다른 영역 사이에 분명 서로 다른 연결 상태를 나타내며 이는 곧 이러한 기술이 상당히 의미가 있다는 것을 말해준다.
그러면, 인간 신경계가 필요에 따라 양자역학적 세계가 된다는 뜻인가? 알 수 없는 일이다. 아무튼 뛰어난 운동선수의 경우엔 이런 비국소성(Nonlocality, 멀리 떨어진 두 입자가 서로 즉각 영향을 주고받는 현상)이 유난히 잘 활성화된다는 점만은 사실로 보인다. 참고로, 양자역학에서 멀리 떨어진 두 점 간의 비국소성은 2017년 중국의 실험을 통해 1200㎞가량 떨어진 두 곳의 광자들, 즉 빛 알갱이들이 서로 시간차 없이 얽혀있는 양자 얽힘(Quantum entanglement) 상태인 것이 확인되었다. 인간의 뇌에서 그렇게 먼 거리가 무슨 소용이 있겠는가 싶지만, 인간의 뇌는 어떤 알고리즘으로도 설명하기 어려운 신비로운 점이 많은 것이다.
참고문헌
1) 이세돌-알파고 대결 10주년 회상 유튜브 방송
2) 중력에 관한 미국 하버드대학과 MIT의 공동 연구
https://www.thealgorithmicbridge.com/p/harvard-and-mit-study-ai-models-are
3) AI의 능력에 낙관론을 편 딥마인드 CEO 데미스 허사비스의 유튜브 방송
4) 뇌신경내 신호전달에 관한 2025년 Phys. Rev. E 논문
Phys. Rev. E 2025, 111, 0144010, Complex harmonics reveal low-dimensional manifolds of critical brain dynamics”
5) 비국소성(Non-locality)이란 무엇인가? 유튜브 방송
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