지능의 탄생 : RNA에서 인공지능까지 (개정증보판)

이대열

저자:이대열
뇌를연구하는신경과학자로존스홉킨스대신경과학및뇌·심리과학과특훈교수BloombergDistinguishedProfessor다.서울대경제학과를졸업한후인간의마음과행동을이해하기위해미국일리노이대대학원에진학하여신경과학을전공했다.고양이의뇌에서시각정보가처리되는과정을연구하여박사학위를취득한뒤미네소타대생리학과에서박사후연구원으로원숭이의대뇌피질을연구했다.예일대신경과학과석좌교수를거쳐현재는존스홉킨스대신경과학및뇌·심리과학과에서의사결정과정에대한뇌의메커니즘을연구하고있다.특히강화학습과경제적선택에있어전전두피질과기저핵의역할에관심이있다.
《사이언스Science》,《네이처Nature》,《뉴런Neuron》,《신경과학저널JournalofNeuroscience》과같은국제적인저널에100편이상의논문들을발표했다.이와같은학문적공로를인정받아2021년삼성호암상의학부분을수상했다.《이-라이프e-Life》의편집자로활동중이며,뉴로게이저의공동창업자및최고과학책임자이기도하다.

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개정판서문
서문

1부지능이란무엇인가

1장지능의조건
지능이란무엇인가|뇌가없는지능:박테리아부터식물까지|신경계는어떻게작동
하는가|가장기본적인행동,반사|반사행동의한계:바퀴벌레의반사|뇌의커넥톰
|근육을제어하는다양한장치들|안구운동의예

2장뇌와지능
효용이론|의사결정에영향을주는요인들|부리단의당나귀|효용이론의한계|의
사결정은행복을위한것인가|효용이론과뇌|뇌를직접들여다보는방법|효용의
진화

3장인공지능
뇌와컴퓨터|컴퓨터는뇌와같아질수있나|시냅스와트랜지스터|하드웨어와소프
트웨어|화성으로간인공지능|망부석이된소저너호|자율적인공지능|인공지능
과효용|로봇팀과집단지능

2부지능의진화
4장지능과자기복제기계
자기복제기계란?|자기복제기계의진화사|만능재주꾼단백질|다세포생명체의
출현|뇌의진화|진화와발달

5장뇌와유전자
분업과위임|본인-대리인의문제|유전자가뇌에게제시한장려책:학습

3부지능과학습

6장왜학습하는가?
학습의다양성|고전적조건화:개와버저|결과의법칙과조작적학습:호기심많은
고양이|고전적조건화와기구적조건화의결합|지식:잠재적학습과장소학습

7장학습하는뇌
신경세포와학습|엔그램을찾아서|해마와기저핵|강화학습이론|쾌락의화학물
질:도파민|강화학습과지식|후회와안와전두피질|후회와신경세포

8장학습하는기계
앨릭스넷의조상:퍼셉트론|심층학습:앨릭스넷|심층강화학습:알파고|인공지
능의미래

9장사회적지능과이타성
게임이론의등장|게임이론의사망?|반복적죄수의딜레마|파블로프전략|협동하
는사회|이타성의어두운면들|상대방의선택을예측할수있는가|재귀적추론|사
회적인,너무나사회적인뇌

10장지능과자아
자기인식의역설|메타인지와메타선택|지능의대가

맺음말
주
참고문헌
찾아보기

이책은지능이란무엇이고,그것이왜생물학적시스템에중요한지두가지근본적인질문을제기한다.신경과학,컴퓨터과학,심리학,생물학,경제학의주요발견을바탕으로이대열교수는예상하지못한상황에대처할수있는유연한능력이지능의중심이며,이런능력이생명체의번식및복제와불가분의관계에있다고설명한다.지능과뇌에대한내용은물론이고화성탐사로봇,트랜지스터,행위자딜레마등을이렇게도멋지게설명한유일한책이라고할수있다.?매슈러시워스MatthewRushworth옥스퍼드대인지신경과학교수

저명한신경과학자인이대열교수는이흥미로운책에서뇌와마음에대한과학의핵심을권위있으면서도접근성높게소개하고있다.이를바탕으로그는생명체의지능과인공지능의차이점에대해통찰력있는새로운주장을제시한다.이책은우리시대의가장중요한논쟁중하나인인공지능의문제에대한요점을제공할뿐만아니라비전문가역시이토론에참여할기회를제공한다.이를통해우리기술의미래와그관계에대한건설적인토론의장을마련하고있다.?매슈보트비닉MatthewBotvinick런던대신경과학연구소교수및딥마인드신경과학연구책임자

지능이라는복잡한주제를다루고있는이책에서신경과학과심리학에서선도적인역할을하고있는이대열교수는진화에서지능의역할이무엇이었는지새로운시각을제시하고있다.그는의사결정이라는광범위한주제를다루며심리학,신경과학,수학,확률이론,경제학,진화,철학,인공지능등광범위한분야를섭렵한다.논리적으로짜여있는이책은지능의신경학적기초에대한새로운통찰력을제공하는매력적인서술로가득차있다.?고든M.셰퍼드GordonM.Shepherd예일대의과대학신경과학부석좌교수

지능에대한새로운통찰,
‘본인-대리인이론’으로본지능의본성
우리는‘지능’을잘못생각하고있진않을까?흔히우리는매우영리한사람이나계산능력이뛰어난사람을가리켜‘지능이높다’라고말한다.하지만지능은단순히추론능력이나계산력을말하는것이아니다.생각하고공감하고꿈꾸는등의보편적인인지능력전반을포괄하는개념이다.복잡한수학적연산을눈깜짝할사이에해치우는전자계산기를보고지능이높다고는말하지않는것만봐도알수있다.
《지능의탄생》에서이대열교수는지능에대한우리의상식을재고할것을요청한다.바로생명과유전자의관점에서지능을보자는것이다.물론지능은문제풀이능력과관련이있다.하지만우리인간을비롯한생명체가풀어야한문제들은단순한수학문제가아니라훨씬복잡하고까다로운문제들이었다.생명체가환경에서접하는문제들은시시각각변화하기마련이라어제능숙하게풀어낸문제라고해서내일도쉽게풀수있는것은아니다.실제로우리가현실에서마주치는많은문제들은수학문제와는달리객관적인정답이존재하지않는경우가많다.즉가혹한생존환경속에서생명체는한가지문제만풀수있는전자계산기가아니라여러복합적인문제를다양한방식으로해결할수있는만능해결사가되어야했다.
이과정에서생명체가획득하게된능력이바로지능이며,이때지능은문제상황에서선택가능한행동들을고려한후그중가장적합한행동을선택하는의사결정능력이라고할수있다.이와같은다양한의사결정을통해서표현되는지능의본질을이해하는것이바로이책의목표다.이책은바퀴벌레와해파리,예쁜꼬마선충,그리고인간의안구에서나타나는행동들을통해지능의다채로운면모들을보여준다.
유전자관점에서뇌의진화를설명한2부에서는이대열교수의고유한통찰이녹아들어있다.유전자와뇌의관계는사장과노동자의관계와유사하다.사장은모든일을혼자서할수없기때문에급여를주고자신을위해일하는사람을고용한다.이노동자가열심히일해수익이많이나고회사가잘되면사장과노동자모두에게유익하다.유전자또한혼자서해결하지못하는일을위해뇌를이용하고,뇌에서벌어지는일은비록뇌자신을위한것이아니라유전자를위한것이지만뇌또한그관계에서이득을보는것이다.저자인이대열교수는경제학의‘본인-대리인이론’을접목하여유전자와뇌사이에서이루어지는분업과위임을살펴본다.분업과위임은뇌처럼복잡한구조가진화하는과정에서필수적인역할을하는메커니즘인것이다.

인간지능vs인공지능
인간을모사한인공지능이인간을뛰어넘을수있을까?
전세계를깜작놀라게했던이세돌9단과알파고의충격을기억하고있는가?이제사물인식이나바둑과같은게임에서인공지능이인간을앞서기시작했다는점은부정할수없는사실이다.알파고의출현이후인간의지능은별로달라진것은없지만인공지능의성능은계속향상되었다.가장놀라운사례중하나는스타크래프트를하는‘알파스타AlphStar’다.알파스타는이곳저곳에서수집한정보를이용해실시간으로전략적결정을내려야한다는점에서바둑과비교해현실과더비슷한스타크래프트에서인간을압도하고있다.
지난반세기동안인공지능은정말놀랍게발전했다.한가지짚고넘어가야할것은혁명적인기술발전의원동력이컴퓨터공학과신경과학이서로를보고배우는과정에서비롯되었다는점이다.2010년대에들어서면서그전까지는실질적인성과를거두지못했던인공신경망기술에기반을둔새로운인공지능알고리듬이초인간적인성능을과시하기시작했기때문이다.이는외부환경변화에학습을하는신경망을모사한딥러닝또는심층학습이라고불리는알고리듬의등장때문에가능했다.이번개정증보판에서는기계의학습에관한내용을새롭게추가해수학이나컴퓨터를잘알지못하는독자도인공신경망을구현한인공지능이어떻게다양한문제를해결할수있는지이해를돕고자했다.
알파스타와알파고에사용된심층강화학습과같은최첨단알고리듬은이제자동차의자율주행을포함한다양한분야에적용되고있다.앞으로이처럼놀라운능력을가진인공지능은계속우리에게그모습을드러낼것이다.그렇다면과연인공지능은인간의지능을완벽히대체하고말것인가?이대열교수는놀라운인공지능의발전과성능에도불구하고인공지능이인간을대체하는일은당분간발생하지않을것이라고분석한다.

지능은‘아직’생명체의고유한기능이다
2012년8월,화성으로파견된인공지능로버‘큐리오시티(Curiosity)’.인간이원격조정할필요없이스스로판단해목적지까지주행하며탐사활동을펼치는큐리오시티는혼자서모든문제를해결한다는점에서알파고보다더뛰어난인공지능로봇이다.바둑에특화되어있는알파고와는달리큐리오시티는자율운전능력은물론,미션수행을위한에너지배분,수집된자료를분석해중요한내용을지구로전송하는영상편집능력등다양한기능을수행할수있기때문이다.자율성을갖춘로봇큐리오시티,큐리오시티와같은기계로봇도‘진짜’지능을가질수있을까?
이대열석좌교수는그렇지않다고답한다.큐리오시티가마치지능을가진것처럼보이는이유는지능의일부특징을마치지능전체로오인하고있기때문이다.이에이대열교수는생명과유전자의관점에서볼때만지능에대한종합적인이해가가능하다고말한다.그는신경과학과행동경제학의교차점에서지능의근원과한계를탐구하며지능은아직생명의것임을역설한다.
이런분석을통해이대열교수는특이점같이인공지능이인간의지능을완전히대체하는일은당분간은발생하지않을것이라고주장한다.그이유는지능이란근본적으로자기복제를핵심으로하는생명현상의일부이기때문이다.그의주장에따르면지적능력의여러측면에서기계가인간을능가하는시점이오더라도인공지능을장착한기계가자기복제를시작하지않는한인공지능은인간을본인으로하는대리인의자리를지키게될것이다.