| [ KAIST ] in KIDS 글 쓴 이(By): chopin (**쇼팽**) 날 짜 (Date): 2000년 8월 7일 월요일 오후 09시 48분 15초 제 목(Title): 디지탈과 생명 (* 키즈의 글 읽기 프로그램에 버그가 있어서 페이지에 한 줄이 없어집니다. 다음페이지를 보실 때 space->"b"->space키를 눌러서 보셔야 한줄씩 사라지는 것을 막을 수 있습니다. *) "컴퓨터는 '1'과 '0'밖에 이해하지 못하는 디지탈 기계인 반면 사람은 더 다양하고 복잡한 것을 이해할 수 있는 존재이다." - 20세기 후반, 작자미상 위 문장은 사람과 생명을 제대로 이해하지 못 한데서 비롯된 그릇된 표현 입니다. 아직도 "디지탈"이라는 단어가 인터넷 붐을 타고 아직도 많은 회사와 정보화를 지향하는 국가와 사회에서 올바르지 않는 곳에 사용되고 있습니다. 디지탈로직을 개발한 것은 인간이 컴퓨터를 만들기 수십억년 전 이미 DNA를 합성하여 진화를 시작한 원시 생명체입니다. DNA는 A,T,C,G네개의 염기서열로 표현되며 이는 세포분열을 매개체로 해서 fractal적인 수학 논리를 기반으로 복잡한 계산을 통해서 생명은 아날로그가 아닌 디지탈로직에 그 근본을 두고 있습니다. 물질대사와 화학작용과 같은 물리적인 현상으로 생명을 이해할 때 생명체를 아날로그적인 존재로 잘 못이해하는 경우가 있지만 물리현상과 화학현상도 그 근본을 뜯어보면 결국 디지탈적이고 단속적인 논리체계위에 쌓여진 세계로 이해됩니다. 진화의 논리는 다양한 유전자의 조합을 시도하고 개체를 만들어내서 그 때의 환경에 적응하는 유전자 배열을 끊임없이 찾아다니는 계산 방법입니다. 진화의 세계에서는 모든 판단을 죽느냐 사느냐 on/off 디지탈 로직으로만 실행할 뿐 아니라 이에 적용되는 대상 역시 DNA로 이 역시 디지탈 논리로 표현되어 있습니다. 진화의 세계에서는 DNA와 같은 디지탈 논리가 가능한 여러가지 변이체를 만들어내 자연계에 적합한 개체를 찾기위해 탐색하는데 아주 적합한 논리 체계입니다. 또한 그 반대로 우주에서 떨어지는 방사선에 의한 DNA파괴, 혹은 유전자를 뒤바꿔침으로서 세포의 제어권을 빼앗는 바이러스러 부터 수십억년 동안 누적해온 DNA배열의 파괴를 다시 복구하여 견고한 시스템을 만드는데 이런 디지털 로직은 아주 필수적인 역할을 하고 있습니다. 이렇게 밑바닥으로 쫓아갈 필요없이 뇌의 활동을 동물과 인간을 성격지울 수 있는 근본이라고 정의하게 되면 생명은 더더욱 디지탈논리에 바탕을 두고 있다는 것을 알 수 있습니다. 뇌를 구성하고 있는 뉴런은 그 입력값의 다양성에도 불구하고 최종 출력은 언제나 1 혹은 0인 - 현대인류가 탄생시킨 컴퓨터와 똑같은 - 디지탈 로직을 기반으로 하고 있습니다. 계산이론의 입장에서는 디지탈적인 논리가 갖는 장점이란 계산을 위한 모듈화와 계층화가 용이하다는 점이 있습니다. 더욱이 진화를 바탕으로 해서 발달해온 인간의 뇌는 이러한 디지탈 논리가 주는 모듈화가 매우 필수적인 역할 을 담당했음을 유추해 볼 수 있습니다. 많은 대뇌에서 이뤄지는 정보처리는 입력벡타를 변환하여 mapping하는 부분이 주류를 이루는데 여기에서도 디지탈회로와 유사한 뉴런의 성격이 필수적 입니다. 그런데 최근 밝혀진 뉴런 중에는 단순히 on/off에 기반한 우리가 알던 디지탈 논리와는 조금 다른 뉴런들이 존재함이 밝혀졌습니다. 시각정보를 처리하는 시각피질의 뉴런들중 초당 40~100Hz로 진동하는 뉴런 들이 발견되면서 입력정보를 처리하는 부위의 뉴런들중 많은 뉴런들이 주기적으로 진동하는 spike를 생성하는 뉴런들임이 밝혀졌습니다. "on-center retinal cell"이라 불리는 뉴런은 망막에 해당위치 중심에 빛이 들어오고 주위에는 빛이 없는 경우에만 빠른 spike를 내보냅니다. 하지만 그 반대로 주위에만 빛이 들어오고 중심에는 빛이 없는 경우는 평소보다도 더 느린 비율로 spike를 생성합니다. 이 뉴런의 경우는 (-1, 0, 1) 3단계의 디지탈 로직을 사용합니다. spike뉴런들이 밝혀지면서 과거에는 보지 못했던 새로운 정보처리 방식이 밝혀졌습니다. 바로 여러가지 정보처리를 시간상으로 시분할 하는 time sharing방식입니다. spike뉴런들은 주어진 시간내에 같은 종류의 많은 입력정보를 동시에 처리하기 위해 시간을 잘게 쪼개어 초당 40~100회단위로 처리합니다. 예를 들어 사람눈에 들어온 영상속에는 수백 수천개 이상의 물체들이 동시에 인식되어야 하는데 정해진 물체당 머리속에서 처리하는 뉴런 모듈들은 각기 제한된 숫자로 제한되어 있습니다. 망막에 맺힌 각 물체들은 초당 40~100개씩 돌아가면서 제한된 뉴런모듈에 의해 처리함으로써 적은 뉴런모듈로 처리가 가능함이 밝혀졌습니다. 또한 "feature binding problem"이라 불리는 문제 - 색과 모양, 위치를 인식 하는 뉴런들은 뇌의 각기 다른 부분에 흩어져 있는데 이를 하나의 물체로 어떻게 묶어서 연관시키는가 하는 문제-가 이 spike뉴런들의 시분할 처리 방법에 의해 가능함이 밝혀졌습니다. 뇌속에 존재하는 이러한 다양한 뉴런들에 불구하고 모두 on-off를 기반으로 하는 디지탈로직의 세계내에서 여러가지 변형들을 만들어 내고 있음은 한편으로는 놀라운 일입니다. 또한 인간이 만든 컴퓨터나 자연계가 만들어낸 계산기계인 생명체나 모두 디지탈 로직을 사용하고 있다는 점은 물리적인 관점에서가 아니라 논리적인 관점에서 "계산"의 세계에서 디지탈만이 갖는 독특한 특성이 존재하고 있음을 이제야 어렴풋이 깨닫는 단계에 이르렀습니다. "디지탈"이라는 단어는 컴퓨터에만 주어진 속성을 표현하는 단어가 아닙니다. "계산학적"인 성격을 특징지우는 단어로서 이 "디지탈"이라는 단어가 사용되어야 합니다. 진화를 기반으로 하는 유전정보를 바탕으로 하는 생명체나 뇌를 기반으로 하는 동물 역시 "디지탈"적인 존재임을 명백히 인식할 때, "디지탈"이라는 단어는 사람과 컴퓨터를 가를 수 있는 기준이 아니라 인간과 컴퓨터, 기계와 생명체를 한데 이을 수 있는 단어로서 사용될 수 있는 최적의 단어입니다. 생명체과 기계는 "디지탈"이라는 단어 아래 융합될 단일한 미래를 향해 나아갈 것입니다. __ 쇼팽 http://csone.kaist.ac.kr/~chopin |