AI 3강 추구하려면 기초학문부터 닦아야 [카테고리 설정이 아직되어 있지 않습니다.] 마이크로소프트 AI의 무스타파 술레이만 최고경영자(CEO) Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mustafa_Suleyman_photo_(cropped).jpg
튜링상 수상자이며 메타의 전 수석과학자인 얀 르쿤(Yann LeCun)은 최근 인터뷰에서 AI 분야를 전공하고자 하는 젊은이들에게 무엇을 공부하도록 권하고 싶은지 묻는 사회자에게 이렇게 답했다. ”AI의 현재 기술처럼 빨리 변하는 것 대신에 오랫동안 변하지 않고 진리로 남아 있는 분야를 공부하는 게 좋겠다. 예를 들면, 양자역학이나 통계역학 같은 분야 말이다.
이론물리학의 특정 두 분야를 언급했지만, 반드시 두 분야에 국한한다는 뜻은 아닐 것이다. 인문학도 오랫동안 변하지 않은 기초 학문에 속하므로, 여기에 속하지 않을까 한다.
마침, ‘마이크로소프트 AI’의 CEO인 무스타파 술레이만(Mustafa Suleyman)은 열아홉 살까지 옥스퍼드대학에서 철학을 공부했다. ‘컴퓨터 비전‘ 분야에 뛰어난 업적을 일궈 2025년 ’엘리자베스 여왕 공학상 을 르쿤 등과 공동 수상한 중국계 미국인 페이 페이 리(Fei Fei Li)도 학부 과정에 물리학을 전공했다.
통계역학의 창시자인 루트비히 볼츠만(가운데 앉은 이)과 동료들의 1887년 사진(Public domain)
르쿤이 특별히 통계역학을 언급한 이유는 다음과 같다고 본다. 거시적 계가 특정의 미시적 성질을 가질 확률을 나타내는 볼츠만 분포 (Boltzmann distribution), 그리고 신경망에서 인접한 두 층 사이의 강도에 대한 최적의 파라미터를 찾는 과정에서 ’국소적 최소값 (Local minimum)에 갇히지 않고 ’전역적 최소값 (Global minimum)을 찾는데 쓰이는 ‘아닐링(Annealing) 기법 등 통계역학 개념 및 방법들이 AI 훈련을 최적화하는 데 매우 효과적으로 쓰인다.
그러면 양자역학은 대체 인공지능(AI)와 무슨 관계가 있을까? 이에 답하기 위해서는 먼저 최근 미국 캘리포니아의 ‘이온 시스템즈 (Eon Systems)가 제작한 ‘디지털 초파리’ 프로젝트에 대해 알아 보는 노력이 필요하다. 이 프로젝트는 이전에 미국의 프린스턴 대학팀을 중심으로 국제적 연구진이 완성한 ’FlyWire’ 프로젝트에 기반을 두고 있다. ‘FlyWire’에서는 12만 5000 개의 초파리 뇌세포와 이들간 5400만 개의 연결에 해당하는 ‘케넥톰 (Connectome), 즉 신경회로로 구성된 뇌를 디지털 세계에 하드웨어로서 복제하였다. 이 디지털 초파리 는 훈련 없이도 초파리의 본능적 행동을 91% 재현하였다. 즉, 초파리의 생물학적 지능이 뇌 구조 자체에 내재되어 있음을 증명한 것이다.
언젠가는 같은 방법으로 ’디지털 인간‘을 창조할 수 있는 단계에 도달할수 있을지 모르겠다. 그런데, 이런 방법으로 구현하기 매우 어려운 일들이 있다. 예를 들면, 인간의 감정과 생리적 요구에 의한 호르몬 분비의 효과를 들 수 있다. 그럼에도, 이 디지털 인간은 ’의식 (Consciousness)도 갖게 될 수 있을까?
뇌세포골격 단백질인 마이크로튜블 Creative Commons Attribution 3.0https://commons.wikimedia.org/w/index.php?Search=Stuart+Hameroff&title=Special%3AMediaSearch&type=image
그런데 2020년에 노벨물리학상을 수상한 영국의 로저 펜로즈(Roger Penrose)는 1989년에 황제의 새로운 마음 (The Emperor’s new mind)이란 책에서 인간의 의식이란 ‘계산 불가능 (Uncomputable)이라고 했다. 그는 인간의 의식을 양자역학적 관점에서 이해해야 한다고 한다.
이러한 생각은 펜로즈가 애리조나 대학의 마취과 교수 스튜어트 해머로프(Stuart Hameroff)를 만나면서 구체화해 1994년에 인간의 의식은 양자역학에서 아직도 미지의 영역으로 남아있는 ‘파동함수의 붕괴 (Collapse of Wavefunction)와 관련된 것이라고 주장했다. ‘파동함수의 붕괴’란 여러 양자상태들의 ‘중첩 (superposition)으로 있는 물리적 계가 관측의 결과로서 그 중 하나의 상태로 귀결되는 현상을 말한다.
이 현상에 대한 유명한 실험으로 두 개의 구멍을 가진 ‘이중슬릿 실험’이 있다. 즉, 전자의 파동성을 증명하는 실험이다. 그런데 관측자가 둘 중 어느 구멍으로 통과하는지 측정하는 순간, 입자 상태로 ‘붕괴’하여 간섭무늬가 생기지 않는다고 한다. 이것은 매우 많은 실험들에서 검증된 결과다.
Scientists Just Discovered Life is Running.... 이란 제목의 유트브 방송 정지화면
펜로즈의 주장이 맞다면 인간이 의식을 갖는다는 것은 다음 두 가지를 의미한다. 첫째, 인간의 의식에 관여하는 생리적 현상의 상당 부분이 양자역학적 관점에서 파동의 ‘결맞음 (coherant) 과정이다. 쉽게 말해 ‘슈뢰딩거(Schrodinger) 방정식’으로 기술된다. 나아가, 뇌세포들은 ‘양자얽힘 (Quantum Entanglement)’에 의해 짧은 시간이나마 함께 양자컴퓨터처럼 행동할 수도 있다. 물리학에서는 이런 현상이 절대온도 0도(섭씨 -273.15도) 근처에서나 가능한 일로 여긴다.
그런데, 이렇게 불가능할 것처럼 보이는 ‘양자 결 맞음’이 뇌세포를 이루는 ‘마이크로튜블 (microtuble), 즉 겉지름이 25 나노미터이며 속이 빈 ‘뇌세포골격 (cytoskeleton) 단백질에서 관측되었다는 보고가 있다. 이 튜블의 구조적 대칭성 때문에 가능성이 있는 일이다.
생명체는 엄청난 규모의 양자컴퓨터로도 현재 구현하고 있지 못한 양자 결맞음 과 양자 얽힘 을 체온에서 가능하도록 진화했다는 비밀의 증거들이 속속 발견되고 있다. 이에 대해, 자세한 내용은 유트브 방송 과학자들은 생명이 ....를 이용하고 있음을 이제 막 발견하였다 (Scientists Just Discovered Life is Running...)를 통해 확인할 수 있다.
인간의 창조적 사고에 단 20W의 전력만 소모되는 점이 이와 관계될 수 있다. 그렇다면, GW(10억) W~TW(1조) W의 전력으로도 인간의 지능을 구현할 수 있을지 회의적인 AI 산업의 방향이 과연 맞는가에 대한 의문이 들 수 있다. 둘째, 이 결이 맞은 양자역학적 현상이 의식의 마지막 단계에서 한 개의 양자 상태로 붕괴한다. 그런데, 그런 붕괴는 대체 어디에서 일어나는가?
아무튼 이는 현재 AI 개발에 종사하는 ‘오픈 AI’등 하이퍼스케일러들이 가정하는 ‘규모의 법칙 (scaling law)과 근본적으로 배치되는 생각이다. 즉, 아무리 훈련 데이터를 늘려도 의식에 도달할수 있는 것이 아니라는 의미다. 또 아무리 ‘디지털 인간’이라도 인간의 의식을 가질 수 없다는 뜻도 된다.
물론, 지금으로선 어느 쪽의 의견이 맞는지 모른다. 설사, 펜로즈의 주장이 전적으로 옳지는 않을지라도 양자역학 현상이 의식에 어떤 영향을 미치는가 하는 문제는 여전히 남는다. 의식을 이해하는 데 양자역학에 대한 지식이 중요한 이유이다.
교육부 홈페이지 갈무리
마지막으로, AI는 인문학과 어떤 관계가 있을까?
종로학원 분석에 따르면, 2026년도 입시에서 수도권과 지역거점 국립대학등 주요 20개 대학의 AI 관련 학과 모집 인원은 638명인데 지원자가 4896명이었다. 평균 경쟁률이 7.56대 1로 AI에 대한 관심과 열기가 대단하다는 것을 알 수 있다.
교육부는 홈페이지에 ‘2026년 대학 인공지능(AI) 기본교육과정 개발 지원사업‘을 실시 공고하였다. 모든 대학생을 위한 보편적 인공지능 교육의 필요성에 따라 2026년에 20개 대학을 선정하여 각 대학에 3억 원을 지원한다는 것이다. 이를 통해 ’AI 기초 교양 교과‘를 개발하여 모든 대학생이 전공과 관계없이 인공지능 기본역량을 갖추고 미래 사회에 대비할 수 있도록 지원할 계획이라고 한다.
’AI 대모(Godmother)’로 통하는 페이 페이 리 스탠퍼드대학 교수는 최근 ‘AI 문맹’을 퇴치하는 사회적 노력이 매우 중요하다고 발언한 일이 있다. 그런 뜻에서 ‘AI 기본교육과정’ 개설은 시의적절한 일이다. AI가 인간에게 해로운 방식으로 사용되지 않도록 감시할 수 있는 사람이 많아져야 하겠다. 한편, 이런 흐름 때문에 인문학 및 자연과학의 교양 교육이 소홀해 지는 일이 있을까 우려하지 않을 수 없다.
2024년 노벨 물리학상을 수상한 캐나다 토론토 대학의 제프리 힌튼(Geoffrey Hinton) 교수는 AI가 인간보다 똑똑해지면 어떤 세상이 될까를 아주 걱정하는 발언을 했다. 인간 세상에서 덜 똑똑한 이가 더 똑똑한 이를 통제하는 일은 어린 아이와 엄마의 관계밖에는 없다고 한다. 인간보다 더 똑똑한 존재를 안전하게 다루는 일은 기술의 문제가 아니라 철학의 문제가 아닐까?
바로 앞선 글에서 언급한 철학자 데이비스 차머스(Davis Chalmers)가 말하는 의식의 어려운 문제도 그렇다. 분명, 인간으로서 대우해야 하는 인간다움이 무엇을 의미하는지는 과학과 기술 너머의 문제인 것 같다. 우리가 단순히 AI 분야의 추종자가 아닌 ‘3대 강국’에 들고자 한다면 아무리 바쁘더라도 르쿤의 발언을 깊이 새겨들어야 하겠다.
1. Stuart Hameroff, Consciousness, Cognition and the Neuronal Cytoskeleton – A New Paradigm Needed in Neuroscience,” Front Mol Neurosci. 2022, 15, 869935.
https://doi.org/10.3389/fnmol.2022.869935
2. Aarat P. Kalra et al. Electronic Energy Migration in Microtubles,” ACS. Cent. Sci. 2023, 9, 352
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