왜하필로봇물고기야?
4대강이먼저떠오르는그로봇물고기는아니다.물론진짜물고기가아니면서어딘가에사용할목적으로만든가짜물고기라는점은비슷하지만말이다.
학자들은지금으로부터약45억년전에지구가생겨나고,약30억년전에최초의생명이나타났다고여긴다.최초의생명은어떻게생겼을까?아무도알지못한다.다만간단한단백질합성물이었으리라여겨지며,이단순한물질이지금의200만종에가까운다양한생물로진화하고분화했다.그것도인간에게발견된것만200만종이다.
19세기말다윈이본격적으로‘진화’의개념을소개한이래진화론은더이상의경쟁이론이나오지않을정도로탄탄한학문적토대위에서과학적상식이되었다.
그런데아쉬운점이있다.아무도과거의진화과정을직접목격한적이없다는사실이다.물론학자들은갈라파고스제도의땅방울새의진화같은좁은지역에서의특정한종의진화를직접관찰하고연구하긴하지만,이는전체진화의역사에서‘새발의피’라는말도부족할정도다.더욱이이런연구조차대상과장소를환상적으로잘선택했다는,좋은운이따라야가능하고말이다.화석도있긴하다.하지만장구한진화의역사에서비밀의수수께끼를풀열쇠라하기에는턱없이부족하다.
《다윈의물고기》의저자존롱은바다와물고기를사랑하는해양생물학자다.오랜동안물고기가어떻게진화해왔는지,그진화를일으킨환경의변화가도대체무엇이었는지알고싶었다.하지만고생고생잠수를해가며물고기를지켜봐도,굽실굽실생선가게에서물고기사체를얻어와도,몇년에걸쳐몇백번의실험과조사를해도,물증을잡을수없었다.이미멸종돼버린물고기를지금의바닷속에서찾을수는없기때문이다.
그래서결심한다.차라리‘물고기조상님’을만들자!‘로봇물고기’를만들자!이들을초기지구의바다와비슷한곳에풀어놓고‘진화’를시키자!그럼무슨일이일어났는지알수있을테다.이렇게해서4년동안23명의팀원과그보다더많은조언자들과함께로봇물고기태드로를‘생명경기’에풀어놓는다.
《다윈의물고기》는저자,그리고‘재미를추구하며근사한것을배우고싶어하는너드들’인그의학생과동료들이겪었던실패와좌절,호기심과끈기와희망을담은책이다.
로봇물고기태드로와함께한생물학자의좌충우돌실험이야기
1장왜하필로봇이지?는왜생물학자가로봇공학에발을들여놓게되었는지에대한이야기다.어린시절부터물고기에매혹돼물고기를쫓아다니던저자는도대체왜어떤생물은척추가있고,어떤생물은척추가없으며,더나아가등뼈의모양은왜이다지도다양한지너무나궁금했다(잠깐용어설명을하자면,척주는척추동물의목에서꼬리까지뻗은유연성있는뼈들의연쇄를일컬으며,척주를이루는각각의뼈들을척추또는척추골이라고한다.척추가없는척삭도있다.척추동물의조상은척추없이척삭만있었다고한다).
그리고급기야초기척추동물의조상이라고여겨지는올챙이모양의로봇을만들고,이로봇들이진화적압력을겪고,짝짓기와자원을놓고경쟁하고,유전자변이를일으키도록한다.저자의가설은이랬다.‘등뼈가뻣뻣할수록더빨리헤엄칠수있다.더많이더빨리먹이를먹을수있으므로생존해짝짓기하고후손을남길확률도더높다.’
이제로봇물고기를직접만들어가설을검증할차례다.
1장에는요즘흔히사용하기도하고성능도훌륭한컴퓨터시뮬레이션을왜사용하지않았을까?란질문도등장한다.저자는자신이박사논문을쓸때했던실수를소개하면서이렇게설명한다.
‘물리모형(현실적으로만질수있는모형)은물리법칙을어길수없다.’
모든컴퓨터모형이그런건아니지만,실수했다가는물리법칙을어기고서도멀쩡히움직이는모형을만들수도있다.제대로된실험결과를보이지않을것이분명하다.반면실제물리모형은작동을안하면안했지,잘못된결과를보여주지는않는다.
2장진화라는생명경기는본격적인내용에들어가기에앞서상식으로인정받음에도만만찮게오해를사고있는,‘진화’의개념에대해짚고넘어간다.저자가가장중요하게강조하는것은‘진화의방향이‘우리생각에’더낫거나훌륭하거나멋진곳을향하는것이아니’라는점이다.진화의방향은항상자신이속한환경에딱맞는방향을향할뿐이다.예를들자면눈이없어야생존확률이높은환경이라면눈이없어지는게진화의방향이다.
3장진화봇을만들자에서는본격적으로로봇물고기를만들기전에반드시해봐야할설계질문여섯가지를소개한다.저자는로봇물고기를만들기위해엔지니어들과만나면서‘엔지니어의비밀코드’를알게된다.바로‘이해하면만들수있다’라는코드다.가설을검증하기위해로봇을만들려는저자에게는완전정반대의사고방식이지만,결국이비밀코드가굉장히도움이됐다고밝힌다.
저자가소개하는설계질문들은,이책에서는‘로봇물고기’지만,적절히바꾼다면다른실험과연구에도적용할수있는기본적이고핵심적인질문들이다.이름짓기의중요성부터강조한저자는모형화할동물을왜선택할건지,그동물의어떤성질을선택할건지,그동물의세계에서어떤성질을선택할건지,어떤선택압을선택할건지,하나로어우러진그동물과그동물의세계는어떻게표현할건지,훌륭한모형인지는어떻게판단할건지등의질문에차근차근답해나간다.
4장생명경기장에들어선로봇물고기에서는‘섭이행동을강화하는자연선택이초기척추동물에서척추골의진화를추동했다’,다시말해먹이를잘찾아먹기위해척추가진화했다는가설을검증하기위해로봇물고기태드로세마리를생명경기장(실험실안수조)에풀어놓는다.
그런데이것이실험의묘미이리라.태드로들이진화하기는했지만,실험전에했던예측과맞아떨어지지도않고,가설도제대로검증하지못한것이다.저자와팀원은절망과우울의나락으로떨어진다.만약여기서접었다면이책은나오지도못했을거다.
저자는정신을가다듬고어디서부터잘못됐는지세심히검토한끝에실험전에는생각도못했던사실을발견한다.조금만설명하자면,태드로가먹이를먹으러갈때직진해가지못하고갈팡질팡하면마이너스점수를줬었다.그런데실상은속도가빠를수록갈팡질팡정도가커졌던것이다.즉‘갈팡질팡’은플러스점수를줬어야하는사항이었던거다.
이와더불어저자는새로운가설을새운다.그냥먹이찾기만으로는안된다!먹되잡아먹히지말아야하는상황에서척추가진화한것이다!라는가설이다.이렇게해서태드로는포식자-피식자세계에던져진다.
5장몸에새겨진지능에서저자는우리의고정관념을깨트린다.초기척추동물의조상을모형화한태드로는멋들어지게생긴로봇은아니다.바가지같은머리에눈역할을하는센서하나,빛의세기와꼬리움직임을담당하는작은마이크로컨트롤러,뻣뻣한정도를바꿀수있는꼬리로이루어진,어찌보면장난감같은로봇이다.뇌같은건없다.그런데이대단찮은로봇이스스로먹이를쫓고,경쟁하고,진화했다.
저자는여기서‘지능’에대해서다시생각해보길제안한다.그리고‘체화된뇌’라는,다소생경한개념을소개한다.몸에도지능이있다!아니,몸만있어도지능을발휘한다.언뜻상상이가지않지만,저자는평범한우리의몸이지능을발휘하는데얼마나큰역할을하고있는지설명하면서‘똑똑한몸’을강조한다.이는인공지능에대한생각으로옮겨간다.
인공지능하면엄청난계산능력과학습능력을가진슈퍼컴퓨터를떠올리지만,간단한몸을가지고물리적세상과상호작용하는것만으로도지능을발휘하고심지어발전까지시킬수있다면?인공지능에대해다시생각해볼여지가충분하지않을까?
6장포식자와피식자세계의진화하는로봇에서는포식자-피식자세계에서고군분투하는태드로4를소개한다(정확히는포식자태디에이터와피식자프레이로로이뤄진다).지금까지소개한태드로3는진화를하기는했지만,‘섭이행동을강화하는자연선택이초기척추동물에서척추골의진화를추동했다’는가설을검증하지못했다.그래서저자는‘먹되먹히지않아야하는환경이척추골의진화를추동했다’라는새로운가설을세운다.이장에서는저자와동료들이이전실험을꼼꼼히돌아보고,새로운실험을설계하고,실험을더낫게만들어줄생체모방형척주모델들을만들고,실패하고,타협하는이야기가펼쳐진다.그리고결국가설검증에성공한다.
7장진화트레커,진화의방향을탐색하는로봇에서는로봇물고기태드로이후의이야기다.태드로는가설검증에성공했지만,그렇다고로봇물고기에대한연구가끝난것은아니다.태드로가진화한것은맞지만,어차피우리는넓고넓은진화경관안에서우리가목격한단하나의여정만알수있을뿐이다.무수히많은나머지경우의수는알수가없다.예를들자면앞서의실험에서태드로들은꼬리의척추골(이라고가정한고리들)의개수가평균5.7을넘지않았다.왜일까?하필그보다적지도않고많지도않은5.7일까?그보다많으면세상이끝장이라도나나?저자의궁금증은끝나지않았다.그래서저자는또하나의로봇물고기를시도한다.프랑스빵마들렌을닮은마들렌이다.이로봇은진화여정을탐색한다고해서진화트레커라고불린다.
이장에서는옛날에사라진척추동물을모형화한마들렌이두발지느러미를사용하는게나았을지네발지느러미를사용하는게나았을지실제로보여준다.그리고역시나실험이그렇듯의외의사실을밝혀낸다.
8장안녕히,그리고로봇물고기는고마웠어요에서는전세계의로봇과로봇물고기연구에대해소개한다.또한앞으로전쟁의양상을바꿀지도모를로봇군사,특히자체로진화하는로봇에대한이야기도비중있게소개한다.
저자가마지막장에서덧붙인이야기는자신의연구가어느정도미해군연구국이나다르파(DARPA,방위고등연구계획국)의지원을받아진행하고있다는점,그점은한국을포함해로봇을연구하는곳이라면전세계적으로비슷한양상을띠고있다는점,앞으로의전쟁에무기로서또군사로서진화하는로봇이광범위하게사용될가능성이높다는점이다.
그렇기때문에로봇에는양심이,사람에게요구되는것이상의양심이요구된다고강조하고또강조한다.
안녕히,그리고로봇물고기는고마웠어요
저자는마지막장에서군사용로봇을중요하게다루면서도“진화하는로봇물고기에서시작해군사용로봇으로끝내고싶지않다”고안타까워한다.로봇기술이하루가다르게발전하고있기때문에그쓸모도넓어졌다.《다윈의물고기》에서처럼멸종동물을모형화해진화의길을찾아갈수도있지만,시시때때로상황이변화는전장에서진화해가며전투를벌이는로봇이될수도있다.로봇이무엇이될지는사용하는사람에달렸다.
그래도일단은저자와‘너드들’이기발한상상력과집중력과성실함을발휘하며보여준멸종된동물의진화여정은즐겨볼만한것이다.우리는《다윈의물고기》를통해진화와로봇,로봇의지능,그리고생명자체에대해알고있던모든것을다시생각하게될것이다.
[책속으로추가]
미국에서국방관련생체모방로봇에지원되는연방자금이이렇게많은걸보면,다른나라에서로봇전쟁계획을세우고있다해도놀랄일이아닐것이다.하지만이정도일줄은몰랐다.조지아공과대학공학교수이자저명한로봇공학자인론아킨에따르면56개국이로봇무기를개발하고있다고한다.불편한진실을하나고백하자면,아킨이로봇전쟁에대한자신의책에서수중로봇을언급하지는않았지만,나또한적어도간접적으로는군을위해일하고있다.-287쪽
그리하여군사로봇제작의마지막단계는전장에서진화하며로봇자식을낳도록하는것이리라.로봇은시시각각혼란스러운역동적상황에반응하며뇌와몸을진화시켜장기적임무를수행할것이다.군사진화봇개체군에서는전투지휘관이작성하는적합도함수를이용해전장환경으로부터피드백을받고이에따라진화적적응이일어날것이다.적합도함수는표적감지율,표적적중률,생존률,강인함,손상을입고도작전을계속할수있는능력등의성과에보상할것이다.-299쪽
