뇌가 세계를 인식하는 방식은 ‘전부 아니면 전무(All or Nothing)’인가?
뇌가 세계를 인식하는 방식은 ‘전부 아니면 전무(All or Nothing)’인가?
  • 남성남 기자
  • 승인 2019.10.07 12:04
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[퓨처타임즈=남성남 기자] 배리 기스브레히트(Barry Giesbrecht)

뇌가 세계를 인식하는 방식은 ‘전부 아니면 전무(All or Nothing)’인가?

인공지능의 역사가 51년째다. 인공지능은 뇌공학에서 시작되는데 뇌가 주변을 어떻게 인식하고 이해하고, 인간이 원하는 것을 읽고 대신해주는 것이 바로 인간이 인공지능을 필요로하는 이유이다. 그러므로 뇌가 세계를 인식하는 방법을 알아야 인공지능에게 가르쳐준다.

인간만이 의식을 가지고 있다고 말하기도 한다. 동물도 이제는 의식, 즉 마인드를 가지고 있다고 보는데 이러한 정신을 어떻게 만들어서 로봇이나 인공지능의 뇌에 집어 넣을까를 걱정하는 사람이 레이 커즈와일이다. 그는 "How to Create a Mind(정신을 어떻게 만드나?)"를 썼다. 그리고 그는 “지금 특이점이 더 가까이왔다” 라는 책을 쓰고 있다. 사람의 뇌를 다운받아 영생할수 있다고 말하는 그는 인간의 뇌를 다운받기를 원한다.

제롬 글렌은 농경시대, 산업시대, 정보화시대, 그 다음에 의식기술시대 즉 인공지능과 뇌공학 등의 시대가 온다고 말하고 있다. 인간은 기계나 칩을 달아서 기계화 자동화되고, 기계는 인간의 피부나 마인드 즉 인간의 마음을 집어넣어서 인간을 닮아가면서 인간과 기계의 융합이 오는 시점인 conscious technology, 즉 의식기술시대가 온다고 말하고 있다.

우리는 때로 의식을 이진법이라고 생각한다. 즉 무엇에 대해 모든 것을 알거나 아무 것도 모른다고 생각한다. 캘리포니아 대학교 산타바바라 캠퍼스의 인지 신경과학자들에 의하면 의식적 인식(conscious awareness)은 점진적인 것이라고 한다. 간단한 자극, 예를 들어 붉은색 정육면체를 보여주면, 뇌 속에서 여러 개의 분리된 무의식 흐름을 거쳐 각각이 정육면체의 모양을 만들어낸다. 그 결과 일부 특성(날카로운 모서리)은 무의식에 남아 있고 다른 특성(붉은 색깔)은 의식적 인식으로 들어가게 된다. 연구팀은 이러한 연구결과를 국제학술지 '의식과 인지(Consciousness and Cognition)' 최신호에 발표했다.

캘리포니아 대학교의 인지과학자이며 이 연구에는 참여하지 않은 스티브 플레밍 박사는 이러한 혁신적인 연구는 사람들이 뭔가를 완전히 보거나 보지 않는다는 가정에 도전한다고 말했다. 그는 이 연구 결과가 인간의 의식이 ‘전부 아니면 전무’가 아니라는 점을 시사한다고 말했다.

 

의식의 탐색

 

새로 나타난 의식의 본질은 매력적인 것이었지만 이론학자들과 과학자들은 당황했다. 어떻게 뇌 속의 생체 전위 활동이 의식적 인식의 주관적 감정을 일으킬 수 있는가? 크리스토프 코흐 박사와 프랜시스 크릭 박사(왓슨과 크릭 모형으로 유명한)가 선도한 한때는 비주류 과학이었던 의식 과학이 이제는 인식 연구와 직접적으로 연관되어 있다. 

의식은 감각(sentience)이나 경계(alertness)와는 다르다. 그보다는 감각질(qualia)과 관련이 있다. 외부적 요소(사랑하는 사람의 얼굴, 아름다운 웃음소리, 즐거운 냄새) 또는 복통과 같은 내부적 감각에 대한 의식의 주관적 경험이다. 

감각질은 주관적이므로 코흐와 크릭은 지각 인식에 대한 과학적 연구 방법을 고안해냈다. 그들은 인간의 신체 중 가장 잘 알려진 감각 기관인 시각을 이용했다. 빛이 망막을 건드리면 전기신호 단계를 활성화시켜 더 높은 수준에 있는 뇌의 시각 중추까지 전달시킨다. 각각의 처리 수준을 거쳐, 뇌는 더 높은 수준의 표현을 추출해낸다. 초기 시각 뉴런들이 모서리, 선, 그림자를 감지해내고 뒤의 뉴런들이 장소와 얼굴을 인지해낸다. 이 처리 과정의 라인 어딘가에서 우리가 본 것이 의식 속으로 들어간다.

그 지점이 어디인가? ‘글로벌 워크스페이스 이론(global workspace theory)’에 의하면 하나의 물체에 대한 의식은 오직 더 높은 인지 수준에서 그 물체가 이미 뇌의 정신적 스케치패드인 작업 기억(working memory)을 이용할 수 있을 때 이루어진다. 다시 말하면, 어떤 물체를 보고 이를 마음의 눈으로 다룰 수 있을 때 비로소 그 물체를 의식했다고 말할 수 있는 것이다. 뇌가 그 물체에 대해 완전하게 접근했기 때문에 이 모델에서는 의식적 인식이 전부 아니면 전무라는 것이다. 이와 경쟁하는 아이디어에서는 의식적 인식은 훨씬 더 낮은 수준의 표현에서 일어난다고 말한다. 그 물체의 색깔이나 모양 정도의 일부 특성만을 인식하고 다른 특성들은 인식하지 못하더라도 완전히 의식할 수 있다는 것이다. 이러한 ‘부분인식이론(partial awareness theory)’에서는 의식이란 점진적인 경험이라고 말한다. 

 

눈 깜박할 사이에 사라진다.

배리 기스브레히트(Barry Giesbrecht) 박사가 이끄는 새로운 연구에서는 두 가지 이론이 서로에게 질문을 던지도록 한다. 시각적 의식은 전부 또는 전무인가 아니면 점진적인 것인가?

이 연구는 ‘주의력 깜박임(attention blink)’이라고 부르는 기이한 인간의 주의력에 달려 있다. 뇌는 제한된 자원을 가지고 있기 때문에 우리의 주의력은 이 항목에서 저 항목으로, 이 특징에서 저 특징으로 스치듯 지나간다. 주의력 깜박임은 우리가 초점을 옮길 때 주의력에 1/4초에서 1/2초 정도의 작은 공백을 만든다. 이러한 공백 때문에 두 가지 시각적 자극이 빠르게 잇달아 주어지면, 주의력 깜박임으로 인해 일관되게 두 번째 자극을 감지하는 것을 실패하게 만든다.

이 연구의 첫 번째 실험에서 16명의 자원자들은 컴퓨터 스크린에 빠르게 지나가는 문자들을 관찰했다. 첫 번째 몇 개의 글자는 언제나 검은 색으로 표시되었다. 그 다음은 흰색 글자, 이어서 속사포 같이 이어지는 검은 글자, 마지막으로 녹색, 적색, 청색의 색상을 가진 글자가 나왔다. 300번의 시도가 있은 후 참가자들에게 흰색 글자와 첫 번째로 나타난 색상을 가진 글자(목표물)의 색을 물어보았다. 과학자들은 신중하게 흰색 글자와 목표가 되는 색상을 가진 글자의 공백 시간을 지정해 두었고 몇 가지 경우 목표 글자가 주의력 깜박임에 빠지도록 설계해두었다.

또 다른 경우 각각의 글자가 정확하게 인식되도록 하여 통제집단 역할이 되도록 설계했다. 예상대로 참가자들은 흰색 글자를 기억하는가 여부와 상관없이 목표 글자의 색깔을 말하는데 어려움을 겪었다. 통제 집단과 비교할 때 색상을 가진 글자가 주의력 깜박임에 들어가는 경우의 효과는 상당히 강력해서 목표 글자는 의식적 인식에 이르지 못했다.

두 번째 실험은 거의 같은 설계에서 이루어졌다. 이번에는 하나의 집단에게는 흰색 글자와 목표 글자의 색에 대해 질문하고 나머지 집단에게는 흰색 글자를 무시하고 목표 글자에만 집중할 것을 요구했다. 두 번째 집단이 통제집단이고 한가지에만 집중하도록 하여 주의력 깜박임에 면역이 생기도록 한 것이다.

앞서와 같이 일부 참가자들은 통제 집단과는 달리 주의력 깜박임 때문에 목표 글자를 의식하기가 힘들었다. 목표 글자가 무엇이었는지, 색깔이 무엇이었는지 정확히 말하지 못했다.

그러나 흥미로운 점은 이것이었다. 많은 경우 그들은 어느 정도까지 의식적으로 글자를 경험했다. 심지어 주의력 깜박임이 있는 동안에도 정신적 자원은 이론적으로 최고조에 달했다. 일부 참가자들은 목표 글자의 색깔은 모르지만 무엇인지는 말했고 또 다른 이들은 글자가 무엇인지는 잊었지만 색깔은 정확하게 맞추었다. 비록 목표의 몇 가지 특징은 작업 기억에서 사라졌지만 또 다른 몇 가지는 남아 있었다.

 

의식의 발생

이러한 결과로 보면, 예비적이기는 하지만 의식적 인식은 전부 또는 전무는 아닌 것으로 보인다. 만약 그렇다면 우리가 세상을 볼 때 우리가 보는 것이 우리의 의식으로 들어오기 전에 모든 표현들을 완전히 구축할 필요는 없다. 시각 정보는 무의식 공간으로 흐르기 시작하여 정보처리 위계절차를 따라 흐른 다음 왜 그런지는 모르지만 우리의 의식 속으로 일부가 흘러들어온다.

대상자의 생물물리학에서 어떻게 주관적 의식이 생겨나는지는 아직 미스터리이다. 기스브레히트 박사는 이러한 변환과정이 전부 또는 전무일 가능성이 있다고 말했다. 우리가 아는 바로는 인간은 부분적 의식을 경험하는 유일한 존재이다.

뇌는 어떻게 이러한 지각의 특징을 갖도록 진화했을까? 뇌의 제한된 자원으로 부분적 의식은 세상을 더 높은 비율로 샘플링할 수 있도록 해준다. 저자들은 무리가 보는 모든 것을 다 흡수할 수는 없다고 하더라도 외견상으로 잃어버린 정보들도 아직 경고나 통지에 사용될 수 있다고 말한다. 기스브레히트 박사는 인간이 가진 이러한 능력이 세상에 대한 인식을 풍부하게 만들어준다고 말한다.

 

Image credit: Shutterstock.com

출처:http://singularityhub.com/2016/04/03/is-the-brains-awareness-of-the-world-all-or-nothing/


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