'AI'와는 다른 'OI(Organic Intelligence)'에 대해서

인간의 뇌세포로 작동하는 컴퓨터는 공상과학 소설처럼 들릴지도 모른다. 그런데 미국의 한 연구팀은 유기체 지능이라 불리는 새로운 분야의 일부인 AI, 머신 러닝이 미래를 주도할 수 있다고 믿고있다. 그리고 이제 그들은 그런 미래에 도달할 계획과 준비를 하고있다.

 

Organoid는 장기와 유사한 실험실에서 자란 조직이다. 보통 줄기세포에서 유래된 이 3차원 구조는 과학자들이 신장, 폐, 다른 장기들에 대한 대역 실험을 함으로써 인간에게 해로운 실험이나 동물 실험을 피할 수 있는 방법으로 20년 동안 실험실에서 사용되고 있는 방법이다. Brain Oragnoid는 실제로 인간 뇌를 작은 버전으로 만들어 펜닷 크기의 세포 배양물로 뇌와 같은 긴으을 할 수 있는 뉴런을 갖고 있어 다수의 뉴런 커넥션 즉 신경을 형성하고 있다. 과학자들은 이런 것을 접시 속의 지능이라고 부른다.

 

볼티모어이 있는 존스 홉킨스 블룸버그 공중 보건 공학 대학의 환경 보건 및 공학 교수인 토마스 하퉁 박사는 2012년에 인간의 피부 샘플을 바꿈으로써 brain organiod를 만들기 시작했다. 그와 그의 동료들은 brain organoid의 힘을 슈퍼컴퓨터보다 더 에너지 효율적인 종류의 생물학적 하드웨어에 결합하는 것을 상상한다. 이러한 bio computer는 알츠하이머와 같은 뇌 질환에 대한 제약 테스트를 혁신적으로 수행하고 인간의 뇌에 대한 통찰력을 제공하고 컴퓨팅의 미래를 바꾸기 위해 brain organoid 네트워크를 활용할 것으로 전망한다.

 

하퉁과 그의 동료들이 제시한 장기 지능에 대한 발표 중, "컴퓨팅과 인공지능은 기술 혁명을 주도해 왔지만 그것들은 한계에 도달하고 있다"고 말했다. 바이오 컴퓨팅은 현재의 기술적 한계를 뛰어넘기 위해 계산 능력을 압축하고 효율성을 높이는 노력이 필요하다고 덧붙였다. 

 

<인간의 뇌 vs 인공지능의 뇌>

인공지능이 인간의 사고 과정에서 영감을 받은 반면 그기술은 인간 두뇌의 모든 능력을 완전히 복제할 수 없다. 이런 격차는 인간이 이미지 또는 텍스트 기반 capture 또는 컴퓨터와 인간을 구분하기 위한 오나전 자동 공개 튜링 테스트를 로봇이 아니라는 것을 증명하기 위한 온라인 보안 조치로 사용할 수 있는 이유다. 튜링테스트는 모방 게임으로 알려졌는데, 1950년 영국의 수학자이자 컴퓨터 과학자인 엘린 튜링이 기계가 인간의 두뇌와 유사한 지능적인 행동을 어떻게 표히사는지 평가하는지를 평가하기 위해 고안되었다. 아무튼, 인간의 뇌와 컴퓨터가 맞선다는게 가능할까? 사실 2017년 알파고와 한국 이세돌의 대국이 있었던 것을 기억할 것이다. 당시에는 16만 게임의 데이터에 대해 알파고를 훈련했다고 알려졌다. 이렇게 많은 게임을 경험하기 위해서는 175년 이상 하루에 5시간씩 게임을 해야 되는 것이다. 인간의 한계를 뛰어넘은 것이다. 

반면에 인간의 뇌는 더 에너지 효율적일 뿐만 아니라 학습과 복잡한 논리적 결정을 더 잘한다는 강점이 있다. 한 동물을 다른 동물과 구별할 수 있는 것과 같은 기본적인 것은 인간의 외가 컴퓨터 능력을 뛰어넘는다. 테네시 주 오크리지 국립 연구소와 6억달러의 슈퍼컴퓨터인 프론티어는 무게가 8000파운드(3296kg)에 달하며 각 캐비닛에 무게는 픽업 트럭 2대와 맞먹는다. 그 기계는 6월에 인간의 뇌 한 개의 계산 능력을 초과했지만 백만 배 이상의 에너지를 사용했다고 하퉁은 말한다. 여기서의 결과는 인간의 뇌는 여전히 현대의 최고 검퓨터와 비교할 수 없다고 하퉁은 덧붙였다.

 

그는 "뇌는 또한 2500테라바이트로 추정되는 놀라운 정보 저장 능력을 가지고 있다고 말했다. 우리는 더 많은 트랜지스터를 작은 칩에 담을 수 없기 때문에 실리콘 컴퓨터의 물리적 한계에 도달할 수 있다. 

 

 

Hartung은 다른 연구원들로부터 뇌 오르가노이드가 생각할 수 있는지, 의식을 달성할 수 있는지에 대한 질문을 받았다고 회상했다. 그 질문은 그가 오르가노이드들에게 그들의 환경과 그것과 상호작용하는 방법에 대한 정보를 제공하는 것을 고려하도록 자극했다. "이것은 인간의 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 연구를 열어줍니다," 라고 유럽 동물 실험 대안 센터의 공동 책임자이기도 한 하퉁이 말했다. "인간의 뇌로 윤리적으로 할 수 없는 일들을 하면서 시스템을 조작할 수 있기 때문입니다." 하퉁은 오르가노이드 지능을 "실험실에서 성장한 인간 뇌 모델에서 학습 및 감각 처리와 같은 인지 기능을 재현한다"고 정의한다.

Hartung이 현재 사용하는 brain organoid는 OI 또는 오르가노이드 지능을 위해 확장될 필요가 있습니다. 각각의 오가노이드는 초파리의 신경계에서 찾을 수 있는 세포의 수를 가지고 있다. 하나의 오르가노이드는 인간 뇌 크기의 약 300만분의 1인데, 이것은 그것이 약 800메가바이트의 메모리 저장량과 맞먹는다는 것을 의미한다.
"그것들은 너무 작아서 각각 약 50,000개의 세포를 가지고 있습니다. OI의 경우, 우리는 이 숫자를 천만으로 늘려야 할 것입니다,"라고 그는 말했다.

 

연구원들은 또한 오르가노이드들에게 정보를 보내고 오르가노이드들이 "생각하고" 있는 것에 대한 읽기를 받기 위해 그들과 의사소통하는 방법이 필요하다 연구 저자들은 새로운 혁신과 함께 생명 공학 및 기계 학습의 도구를 포함하는 청사진을 개발했다. 연구원들은 오르가노이드 네트워크를 통해 다양한 종류의 입력과 출력을 허용하는 것은 더 복잡한 작업을 가능하게 할 것이라고 연구에 썼다.

하퉁 박사는 "우리는 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치를 개발했는데, 이는 우리가 지난 8월 발표한 기사에서 제시한 일종의 뇌전도(EEEG) 캡이다"라고 말했다. "이것은 작은 전극으로 빽빽하게 덮여 있는 유연한 껍질로, 오르가노이드의 신호를 포착하고 신호를 전달할 수 있습니다."

하퉁은 언젠가 AI와 OI 사이에 "두 사람이 서로의 능력을 탐구할 수 있는" 유익한 의사소통 채널이 있기를 꿈꾸고있다.

 

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연구원들은 유기 지능의 가장 영향력 있는 기여가 인간 의학에서 나타날 수 있다고 말했다. 뇌 오르가노이드는 신경 장애를 가진 환자의 피부 샘플로부터 개발될 수 있으며, 과학자들이 어떻게 다른 약과 다른 요소들이 그것들에 영향을 미칠 수 있는지를 시험할 수 있게 해준다.

Hartung은 "OI를 통해 우리는 신경학적 조건의 인지적 측면도 연구할 수 있었습니다,"라고 말했다. "예를 들어, 우리는 건강한 사람들과 알츠하이머 환자들로부터 유래된 오르가노이드의 기억 형성을 비교할 수 있고, 상대적인 결손을 복구하려고 시도할 수 있다. 또한 OI를 사용하여 살충제와 같은 특정 물질이 기억이나 학습 문제를 유발하는지 여부를 테스트할 수 있습니다." 뇌 오르가노이드는 또한 인간의 인지를 이해하는 새로운 방법을 열 수 있다.
"우리는 전형적으로 발달된 기증자의 뇌 오르가노이드와 자폐증을 가진 기증자의 뇌 오르가노이드를 비교하고 싶습니다," 라고 존스 홉킨스의 환경 건강 및 공학 조교수인 레나 스미르노바가 성명에서 말했다.
그녀는 "생물학적 컴퓨팅을 위해 우리가 개발하고 있는 도구는 동물을 사용하거나 환자에게 접근하지 않고도 자폐증에 특화된 신경 네트워크의 변화를 이해할 수 있게 해주는 것과 동일한 도구이기 때문에 환자들이 왜 이러한 인식 문제와 장애를 가지고 있는지에 대한 근본적인 메커니즘을 이해할 수 있다"고 말했다.

뇌 오르가노이드를 사용하여 오르가노이드 지능을 만드는 것은 아직 초기 단계에 있다. 하퉁 박사는 "마우스의 지능을 가진 컴퓨터에 버금가는 OI를 개발하는 데는 수십 년이 걸릴 수 있다"고 말했다. 하지만 무엇이 가능한지를 보여주는 유망한 결과들이 이미 있다. 연구 공동 저자인 호주 멜버른의 코르티칼 연구소의 최고 과학 책임자인 브렛 케이건 박사와 그의 팀은 최근 뇌 세포가 비디오 게임인 퐁을 하는 법을 배울 수 있다는 것을 보여주었다.

"그들의 팀은 이미 뇌 오르가노이드로 이것을 실험하고 있습니다," 하퉁이 말했다. "그리고 나는 이 실험을 오르가노이드로 복제하는 것이 이미 OI의 기본적인 정의를 충족한다. 이제부터는 OI의 잠재력을 최대한 실현하기 위한 커뮤니티, 도구 및 기술을 구축하는 것이 문제다."고 덧붙였다.