생명 그 자체의 감각 : 의식의 본질에 관한 과학철학적 탐구 - Philos 시리즈 26 (양장)

크리스토프코흐

저자:크리스토프코흐(ChristofKoch)

세계적신경과학자이자현재가장논쟁적인과학철학자.그동안철학의대상이었던‘의식’을과학적탐구영역으로자리매김하게한선구자로평가받는것과동시에,전에없던급진적혁신을제안하는과학이론인통합정보이론으로최근(2023년9월)논란의중심에있다.2028년말까지‘완벽한의식측정기연구’가완료될것이라장담하며과학철학자로서의바람을드러내기도했다.저자는또한뇌신경회로의정확한시뮬레이션의구현에평생헌신할것임을밝혔다.

1982년독일튀빙겐막스플랑크생체인공두뇌학연구소에서박사과정을마친후,메사추세츠공과대학교에서인공지능연구소와뇌인지과학부에서박사후과정연구원으로4년을보냈다.1987년부터2013년까지캘리포니아공과대학교교수로재직하며,20년넘게‘의식’연구에집중했다.

1990년대부터2000년대까지DNA의이중나선구조발견으로유명한프랜시스크릭과함께의식에관한혁신적연구들을수행했다.그중‘의식의신경상관물(NCC)’발견은의식과학의패러다임전환이라고할만큼혁신적사건이었다.

2011년에는앨런뇌과학연구소의수석과학자로합류했으며,2015년부터현재까지같은연구소의소장으로포유류뇌를세포수준에서연구하고있다.저자는특히신경과학의현대동향과철학에집중하며,인공지능으로연구범위를확장해디지털유기체의진화를시뮬레이션한다.이들이주변환경에적응하면서두뇌의통합정보가어떻게변화하는지추적하는데연구를주력하고있다.

지은책으로『신경모델링에서의방법MethodsinNeuronalModeling』『계산생물물리학BiophysicsofComputation』『의식의탐구:신경생물학적접근』『의식:현대과학의최전선에서탐구한의식의기원과본질』등이있다.



역자:박제윤

인천국립대학교기초교육원객원교수를지냈다.처칠랜드부부의신경철학을주로연구하며,그(들)의저서『뇌과학과철학』『신경건드려보기』『뇌처럼현명하게』『플라톤의카메라』를번역했다.

지은책으로『철학하는과학과학하는철학(전4권)』등이있으며,논문으로「처칠랜드의표상이론과의미론적유사성」「창의적과학방법으로서철학의비판적사고:신경철학적해명」등이있다.

추천사

서론｜의식귀환
1장｜의식이란무엇인가?
2장｜누가의식하는가?
3장｜동물의식
4장｜의식과나머지것들
5장｜의식과뇌
6장｜의식의발자취를따라서
7장｜우리에게의식이론이필요한이유
8장｜완전체에대해
9장｜의식을측정하는도구
10장｜초월적마음과순수한의식
11장｜의식이기능을갖는가?
12장｜의식과계산주의
13장｜컴퓨터가경험을가질수없는이유
14장｜의식이모든곳에있는가?
결론｜이것이왜중요한가

감사의말
주석
참고문헌
옮긴이의말
찾아보기

과학의지평을놀랍도록대담하게넓히는책!
현재‘의식이론’에서가장유력한이론,
통합정보이론(IIT)을말하다

“의식의기원에관해가장논쟁적인가설을제시해온크리스토프코흐의이번최신작은전작들보다더깊이의식의문제를다룬다.독자들은이책에서지난20년간세상에나온다양한의식이론을총체적으로조망하고그만의해석을읽을수있다.무엇보다,그가제시한‘통합정보이론’이무엇인지가장설득력있게서술돼있다는점이이책의미덕이다.”―정재승

최근신경과학계에서의식을설명하는가장유력한가설은다음두이론이다.범심론을기반으로하되이를포용하고수치화해그한계를극복한‘통합정보이론(IntegratedInformationTheory,IIT)’,계산주의적관점에입각해의식에대한기능주의적설명을시도하는‘전역작업공간이론(GlobalNeuronalWorkspaceTheory,GNWT)’.
코흐는GNWT가근본적시스템(생명체내)의‘인과적힘[속성]’에관심이전혀없는점을지적하며,‘순수계산적설명’은치명적한계가있음을밝히며비판한다.또경험적연구로보았을때의식상태(consciousstates)에관여하는뇌영역은IIT가주장하는‘후방피질핫존’이지,GNWT가말하는‘전전두피질’이아니다.전전두피질이손상되거나심지어제거되어도의식적경험을지니는사례를저자는책에다수언급한다.

그리하여코흐는IIT가현재의식이론에서가장유력하고,설득력있는이론임을역설한다.저자의주장을뒷받침하는연구또한한창이다.2019년도부터인지신경과학연구자들간이두유력한의식이론의정당성을검증하며선구적실험을진행중인데,“적대적협력관계”로서무엇이의식의기제를밝혀내는가장유력한이론이될지를연구한다.

이연구(TestingHypothesesbyAdversarialCollaboration)는크게다음세가설을검증한다.①의식상태에관여하는뇌영역은어디인가,②의식적지각은어떻게유지되는가,③지각중피질영역간의연결성은어떠한가.①,②의예측은IIT우세로기울어지고있으며,③의예측은미결이다.

이렇듯현재신경과학계및2대과학학술지《네이처》《사이언스》에서는IIT를유력한의식이론으로서‘검증된’이론으로받아들이나,개인및사회의윤리적판단에영향을미치는매우혁신적이론이므로논란또한많다.하지만언제나새로운패러다임의등장은상상조차불가능해보이는논의에서시작되었다.

코흐는『생명그자체의감각』을통해수많은비판적관점을염두에두고이이론을옹호하고강화하며,의식에대한‘매우정교한이론적설명’을풀어낸다.또한의식의신경생물학에서20년에걸친사상적풍경을언급하며철학적으로접근해가는방향또한이논의의큰축으로서역할한다.역자가짚었듯한마디로이책은“의식이론에대한철학서이며과학서”이다.

코흐는이책에서이전의식관련저작인『의식』『의식의탐구』에서보여준이론적설명의다양한구성요소를통합하고온축해,‘의식의본질’에대한근본적이론을제시한다.정재승교수가언급했듯이책의미덕은이전저작보다더깊이의식의문제를다루며,“통합정보이론이무엇인지가장설득력있게서술되어있다”는것이다.

의식은‘존재’에관한것
의식을‘경험’이라고정의하는도전!

-무엇이삶의‘경험’을불러일으키는가?
-인공지능이인공‘의식’을함축하는가?

『생명그자체의감각』은‘의식(consciousness)이란무엇인가’라는질문에‘생명그자체의감각’이라고대답하는책이다.즉우리가경험하는것[느낌]그자체,삶의감각총체를의식이라고본다.이의식의과정을신경과학적으로설명하여경험과대뇌피질의활동(활성화)간의관계를실험을통해증명해보이고,의식의수수께끼를푸는열쇠로서‘통합정보이론’을제시한다.범심론이제시하는큰틀의문제의식을공유하지만,범심론이가진한계를뛰어넘어의식의신경메커니즘이‘정량적’이고‘일관’되며실험으로‘증명가능함’을보여준다.

뇌는어떻게주관적인‘경험’을일으키는가?‘경험’의부인할수없는속성(공리,공준)은무엇인가?코흐는“내가사용하는모든느낌(feeling)은곧경험(experience)이다”라고말하며,경험이느낌의상위항목이라인식하는기존의통념과는달리,경험과느낌을동급으로정의한다.즉‘경험’에집중해다양한사고실험과연구를수행하고분석한다.지각-반응검사,착시현상과환영실험,좀비행위자,뇌분할실험과뇌연결실험,15년간식물인간상태에있던테리샤이보사례,의식장애가있거나뇌일부가없이살아가는사람들의예,라이프니츠방앗간사고실험,인실리코진화게임등을언급하며‘경험’에서시작하여‘뇌’로나아가는양적이론인‘통합정보이론’의정당성을역설한다.

이러한코흐의관점은매우도전적이고,의식이론을지탱하는특수하고단단한지반이기도하다.역자가말미의옮긴이의말에서언급했듯,‘공리적체계화’를통해이론의정당성을언급하는예는요즘드물지만,코흐는뉴턴의『자연철학의수학적원리』에서처럼통합정보이론이얼마나치밀한지를보여주기위해‘공리적체계화’를시도했음을해설한다.

뇌는어떻게주관적(의식적)경험을일으키나?
무엇이경험인가?

-모든동물은삶의광경을‘경험’한다
-어떤프로그램모델도‘경험’을지닐수없다

[의식적]경험은다섯가지부인할수없는속성을가진다.첫째,경험은관찰자없이본질적으로“그자체로존재”한다(내재적존재공준).둘째,어느경험이든“구조화되어”있다.청각과후각,느낌과감정을포함한감각적측면이복잡하게직조되어있다.이경험의구조는시냅스와뉴런,뇌의활성화라는물리적기반을지닌다(구성공준).셋째,어느경험이든매우정보적이며“구체적내용”을풍부하게포함하고있다(정보공준).넷째,경험은통합적이다.경험을요소별로분할하여설명할수있지만실제경험은“내몸을포함한전체”를경험한다(통합공준).다섯째,어느경험이든“내용및시공간면에서제한적”이다.나의밖에서일어나는일은내경험에서제외된다(배제공준).

이렇듯경험의다섯공준은통합정보이론을가능하게하는기초로작동한다.이를통해모든동물이삶의광경과소리를경험한다고추론하고,기존의통념과는달리어떤프로그램모델도진정한경험과의식을지닐수없다고주장한다.심지어뇌의완벽한소프트웨어모델조차의식이없다고주장한다.저자는“블랙홀을시뮬레이션하는천체물리학자들이왜슈퍼컴퓨터로빨려들어가지않는지”의문을제기한다.그들의모델이실재에그렇게충실하다면,왜모델링을하는컴퓨터주위에시공간이닫히지않는지,왜블랙홀이생성되지않는지를묻는다.즉‘존재’는계산이아니기때문이다.코흐는통합정보이론을통해의식은‘자연의영역’,의식은‘존재’에관한것임을확실히한다.

“메커니즘으로취급되는컴퓨터는금속의수준에서,트랜지스터,콘덴서,전선등의수준에서,미세한내재적원인-결과힘을지닌다.그렇지만컴퓨터는완전체로존재하는것이아니라,단지작은조각으로서만존재한다.그리고이것은블랙홀을시뮬레이션하든뇌를시뮬레이션하든마찬가지로참이다.”(292쪽)

의식을분석하고정량화하는
수학적모델

통합정보이론은의식을분석하기위한‘수학적모델’을제안한다.이는궁극적으로뇌라는물리적시스템이의식에관여하는이유를설명한다.코흐가주장하는통합정보이론에따르면,시스템“의식”(주관적으로어떠한가)은시스템의“인과적힘”(객관적으로어떠한가)과상관관계가있다고본다.그러므로물리적시스템의완전한“인과적힘[속성]”을전개함으로써물리적시스템의의식적경험을설명하는것이가능하다는것이다.이는이렇게도볼수있다.“미약하더라도인과적힘이있다면의식이있다.”“인과적힘을복제하면의식이뒤따라나온다.”

통합정보이론은경험에서시작해기본신경메커니즘으로진행되는정량적이고,엄격하며,일관되고,경험적으로테스트가능한이론인만큼,시스템[생명체]이단순하든복잡하든간에과거상태에따라결정되는정도가미래에어느정도의영향을미칠수있는지,즉“내재적인인과적힘”을정량화할(환원할)수있음을밝힌다.Φ(파이또는화이)로정량화되는시스템[생명체]의통합정보가클수록해당시스템의의식이높은수준임을알수있다.기계학습의기반이되는신경망과같이자체에인과적힘이없는경우(피드포워드그물망의구조인경우),Φ는0이다.즉통합정보최댓값은0이므로의식이없다.

미시간대학교의식과학센터교수인매슈오언은말한다.“통합정보이론의가장큰강점은그것의기본철학적약속을‘명시적’으로만드는이론적접근이라는점이다.특정약속에는동의하지않을수있지만,이접근법이그러한약속과인식론적역할을분석하는데아주용이하다는점은부인할수없다.『생명그자체의감각』에서철학적내용에대해철학자들은분명논쟁할것이다.그러나가장열렬한철학적반대자조차도통합정보이론의의식연구접근법에서이내용이노골적이고도중요한역할을부여받고있다는사실을인정해야만한다.이책에서코흐는의식연구의학제적성격을분명히함과동시에시대를초월하지만시의적절한이슈(timelessandtimelyissues)의광범위한영역을접근하기쉽게해결해간다.”(이책의리뷰「의식의문제,양심의문제(ConsciousMatterandMattersofConscience)」중)

모든완전체(Whole)를위한‘철학적질문’
완벽한의식측정기개발을위한‘과학적사명’

매슈오언이코흐의이론적지향을옹호하며말했듯이명시적약속(접근법)은매우강력한이이론의강점이지만,동시에과학자뿐만아니라철학자에게비판받는지점이되기도한다.그러나이를범심론의이론화(정량화)가지닌한계라고만단언하기에는아쉬운지점이다.오히려과학적지평을놀랍도록대담하게넓히는패러다임전환이라볼수있다.코흐는‘의식의물리적기제’를모든완전체(Whole,대문자W를써서시적인이름으로표현한개념어)라고했다.생명체각각이지닌감각과‘경험’그자체에초점을맞추며,마침내범심론에도달하고,범심론의한계를구체적인수학적모델이론으로극복한다(11장의식이기능을갖는가?,12장의식과계산주의,13장컴퓨터가경험을가질수없는이유).그과정이철학적이고시적이지만,공학적이고과학적이다.

저자는말한다.통합정보이론에따르면,포유류,파충류,양서류,조류는물론이고무척추동물인곤충,문어,단세포미생물,박테리아도의식이있다.식물또한의식이‘있을수도’있다.그러므로모든주체(생명체)의도덕적지위를받아들여야한다.“인간성의나르시시즘(인간예외주의)을어떻게치료해야하는가?”
이러한물음은다음의열망으로뻗어나간다.“의식을완벽하게측정할수있다면!”저자는2028년말까지완벽한의식측정기연구가완료될것이라장담하며기자페르스나프루드와공개적내기를했다.(204쪽)코흐는의식장애를지닌뇌손상환자의임상사례분석을통해이들의‘세계와단절된상태의절망’에공감하고,물고기의복지를옹호한다.살아서꿈틀거리는미끼로물고기를낚고고통스럽게질식사시키는인간의잔학행위에책임져야할것이라주장한다.

“통합정보이론은누가경험할수있는지물음에정확히대답해준다.통합정보의최댓값이0이아닌모든것들,내재적인인과적힘을갖는것이라면무엇이든완전체이다.그완전체가느끼는것,즉경험이란최대환원불가능한원인-결과구조에의해주어진다.그것은그자체로존재하고,내적관점을가지며,어느정도의환원불가능성을가진다.그리고그말은곧수많은완전체가존재한다는것을의미한다.”(308쪽)

의식과학이나아가야할길

의식은우주전체에얼마나퍼져있을까?통합정보이론에따르면[의식적]경험은크거나작은모든동물들,박테리아,원자,어쩌면식물과‘무생물’에도,전혀예상치못한곳에도존재할수있다.통합정보이론의윤리적맥락은인간이우주의중심에있지도않고자연이인류의목적에부합하지도않는다는사실을깨닫게해준다.이에발맞춰존재하는모든것을아끼고,반려동물을향해깊은애정을표하며,육식을하다가의식연구를통해신념에의한채식주의의삶을사는크리스토프코흐는자신의이론에걸맞은삶을사는양식있는과학자이다.

이책은저자가추구하는두이론인NCC(의식의신경상관물이론)와IIT(통합정보이론)에기대어의식의문제를풀어가고있지만,이를바탕으로의식에대한과학적이해를높여주는풍부한문제제기를지닌책이다.의식과비의식의문제(57쪽),의식과주의집중등다른연관된문제들(88쪽),양자역학과의식(143쪽),의식과생물학특히진화론과관련한문제(237쪽),범심론과의관련성(315쪽)등의식과관련한흥미로운주제들을꼼꼼하게챙김으로써한계에매이지않는과학의치열한도전을상기시킨다.이를통해의식과학이나아가야할길,반성적사고로서의식이무엇인지탐구하는길을제시하는데중요한시작점을제공할것이다.