AI 를 알기전에 이것부터 알고가자 : 예쁜꼬마선충

in #busy6 years ago

현대의 많은 개발자들이 인공지능이니 뭐니 해서 최근 엄청나게 진일보한 기술들을 연일 쏟아내고있습니다. 인공지능이란 사람이 만들어낸 지능을 의미합니다.

다르게 이야기하면 지능을 흉내낸 어떤 장치나 수단을 말하는거겠죠.

처음에는 이 지능을 논리의 집합으로 보았습니다. 그래서 어떤 알고리즘을 잘 조합하면 지능성을 띄게 할수 있을거라 믿었죠. 일부에서는 이 알고리즘을 통해서 높은 성과를 내기도 했습니다.

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알고리즘의 집합체의 성과중 상징적인것을 평가받는것이 IBM에서 1996년 만든 딥블루(Deep Blue)라는 슈퍼컴퓨터 ( 지금의 기준으로는 아닙니다만 ㅋㅋ) 가 있습니다. 이 슈퍼컴퓨터는 가능한 모든 경우의수를 내다보았고 결국 체스 챔피언과의 체스대결에서 승리를 거머쥐었지요.

하지만 이때만 해도 그냥 대단하다 정도지 소름이 쭉쭉돋는 인공지능이 탄생했다고는 생각하지 않았습니다. ( 일부 그렇기도 했습니다만..)

예쁜 꼬마 선충

과학계에는 예로부터 영원히 고통받는생물들이 몇가지 존재하는데, 그중 단연 톱 5안에드는 생물이 하나 있습니다, 한국식이름이 "예쁜 꼬마 선충" 입니다.
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Caenorhabditis elegans 라는 학명을 가지고 있습니다. 어렵네요.. 네.. C elegans 로 줄여부릅니다. 쪼금 징그럽게 생겼죠? 자세히 보시면 입으로 보이는부분과 장기 일부분도 보입니다.

특히 생물학쪽에서는 이 예쁜꼬마선충을 영혼까지 탈탈 털어서 연구하고있습니다.

연구대상이 되는 이유는 단순합니다. 개체에 상관없이 모든 정상적인 예쁜꼬마선충은 세포 숫자가 딱 959개(수컷은 1031개)이며 그중 신경세포가 또 딱 302개. 인간의 신경세포가 1000억 개인 것을 감안하면 뇌과학을 연구하기에는 안성맞춤이라 할 수 있습니다.

조그마한 뱀처럼생긴 이 생물은 세포의 갯수에서 이미 파악하셨겠지만 크기가 1mm정도로 매우 작습니다. 주변의 흙속에서 박테리아같은걸 먹고사는 매우 작은 생물입니다.

딥 블루가 나오기 한참전인 1986년 과학자 존화이트라는 양반께서. 이 예쁜꼬마선충이 후대에 길이길이 괴롭힘당할것을 미리 예측(?) 하시고는 이 조그마한 선충을 무려 8000 등분 ( -_- ) 으로 얇게 저민다음...
그것을 전부 사진을 찍었습니다.

말하자면 머리부터 발끝까지 전부다 얇게 잘라서 기록으로 남겨둔거죠...

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하도 얇게 잘라서 이 사진에는 선충의 모든것이 다 찍혀 있습니다. 말 그대로 모든것이죠..

그후 후대에 과학자들은 이 8000 여장의 사진에 나온 모든 근육/세포/신경 들을 디지털화 하기 시작했습니다. 사진한장한장을 보면서 이곳에 나온 신경줄기를 하나하나 다 이어붙인 정보를 데이터화 한거죠. 그렇게 이 예쁜꼬마 선충의 모든 신경망이 가상의 세계에 구현됩니다.

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가상의 세계에 구현을 했다고 해봐야 뭐 사실 큰일을 한것은아닙니다. 그저 원래 모양그대로 모양만 잡았을뿐, 저 3D모델이 생각을하거나 움직임을 보이는것은 아니니까요.

하지만 세상엔 이런거에 목숨거는 사람이 있는법..

사실 대부분의 근육과 신경세포의 메커니즘은 대충 밝혀져있습니다. 전기 신호를 보내면 근육은 수축을 통해 작용을하고, 신경세포는 뉴런이라는 세포가 신호를 이어진 하위 뉴런으로 전달하는 행동을 합니다.

다만 동작하는 방식은 잘 알려져있으나, 왜 그렇게 동작하는지에 대해서는 알려진바가 드믈죠.

그래서 이걸 한번 가상으로 만들어보자... 라는 사람(단체)이 나타납니다.

위의 영상은 이 단체에서 가상의공간안에 예쁜꼬마선충의 근육과 신경세포를 구현한뒤에 가상의 물속에 실체를 구현했을때의 시물레이션 동작입니다. 실제 꼬마선충의 움직임과 매우 유사한 움직임을 보여주고 있습니다. 꼬마선충은 저렇게 몸을 좌우로 흔들어 움직이며 먹이활동을 합니다.

다만 아직은 시냅스의 연결강도에 대해서는 알지 못합니다. 뉴런과 뉴런이 신호를 주고받을때에는 똑같은 강도록 주고받는것이 아니라 서로의 연결 강도라는것이 있습니다. 그리고 각각의 뉴런이 주고받는 연결강도가 서로 다릅니다. 그래서 이 연결강도까지 정확하게 알아내야 완벽한 시뮬레이션이 가능한것이지요.

오픈웜 이라고 불리는 이 단체는 아직도 연구를 진행하고있고, 재미있는 연구결과들이 많습니다.
이들은 가상의 세계에서만 이것을 구현하는데 그치지않고, 실제세계의 로봇에 이 결과물을 탑재하는 실험을 하고있습니다. 근육대신 모터를이용한 바퀴를달고, 눈대신 카메라는 달아놓는식이지요.

영상초반과 마지막쯤에 보여주는 수많은 숫자들은 각각 근육과 신경세포들의 신호전달하는 수치들을 보여줍니다. 이 로봇은 벽을 만났을때 벽을 피하고, 이동할때 꼬마선충처럼 좌우로 몸을 흔들면서 이동하는 특징을 보여줍니다. 프로그램과 로봇공학에 관심있는사람이라면 누구나 이프로그램을 사용해서 가상세계가 아닌 실물세계에 이 로봇을 구현할수있습니다. 재미있는일이지요.

마치며..

인간의 신경세포는 이 선충과는 비교할수도 없을만큼 많습니다. 하지만 그만큼 엄청난 연구가 이루어지고있는 분야이기도하지요. 이미 DNA지도도 그려져있고, 세포의 갯수와 크기 모양등은 이미 많이 알려져있습니다. 만약 누군가가 인간의 신경지도를 그대로 가상의 세계에 복원을한다면.

이 가상의 데이터는 지능을 가지게 될까요?

각자의 판단에 맡겨야할 질문이겠네요.

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짱짱맨 호출에 출동했습니다!!

예쁜꼬마선충 참 재미있는 연구입니다.

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