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‘1.4 킬로그램 소우주’ 새로운 뇌 미래를 바꾸다
입력 2016.05.24 (22:01) 수정 2016.05.24 (23:04) 시사기획 창
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● 알파고, 인간의 뇌를 닮다

알파고는 인간처럼 스스로 학습하고 사고하고 능력하는 갖고 있다는 점에서 기존 인공지능과 구별 된다. 바둑을 둘때 모든 경우의 수를 고려해 어떤 방식이 가장 효과적인지 선택적으로 탐색해 최적의 정보를 찾아가는 과정은 인간 뇌의 작동 방식을 응용한 것이다. 알파고가 이세돌을 이긴 원동력은 결국 인공지능이 인간의 뇌를 닮으려고 노력한 결과라고 볼 수 있다.

그러나 인공지능은 아직까지 인간 뇌의 놀라울 만큼 뛰어난 정보 처리 능력과 에너지 효율성을 따라갈 수 없다.

이세돌 9단과 알파고의 대국 당시를 보면, 이세돌 9단이 소모한 에너지량은 하루 권장 칼로리 2400 킬로칼로리를 전력으로 환산한 20와트 정도였던 반면 천 여 대의 CPU가 병렬 연결된 알파고는 그동안의 기보 학습, 냉각, 당일 시스템 구동 등에 들어간 전력을 모두 합치면 20만 킬로와트, 원자로 1기의 5분의 1 정도의 막대한 전력이 들어갔을 거라고 한다.

● 인간의 뇌신경을 모방한 차세대 반도체 칩 등장하나

2년 마다 반도체 칩 연산능력이 2배 씩 향상된다는 무어의 법칙이 도전받고 있다. 나노 수준으로 집적도가 이미 높아진데다 발열문제 등 기술적 문제를 해결하기 어렵기 때문인데 이에 대한 대안으로 인간의 뇌 신경망을 모사한 뉴로모픽칩 이른바 신경망모사 칩이 차세대 반도체로 주목받고 있다.

인간의 뇌는 정보를 선택적으로 처리하고 중요도에 따라 가중치를 부여하며 중요한 상황이 일어났을 때만 에너지를 많이 소비하는 특성을 가지고 있어 이런 점에서 반도체의 효율을 높이는 기술 개발에 뇌과학이 응용되고 있다.

시사 기획창은 키스트 한국형 신경망모사칩의 초기 모델이 개발되고 있는 현황을 취재하였다.

뇌를 닮아 가려는 반도체 산업의 새로운 패러다임을 뒤 쫓아 가는데 실패하면 한국경제에 큰 비중을 차지하는 한국 반도체 산업의 미래는 암담할 것이라는 것이라고 관계자들은 전망하고 있다.

● 한국 뇌연구의 현주소는?

휴먼 게놈 프로젝트가 완료된 데 이어 인류는 다음 도전 과제로 뇌에 관심을 돌리고 있다. 3년전 미국 오바마 대통령은 인간의 뇌 연구에 있어서 세계적 주도권을 갖겠다는 이른바 '브레인 이니셔티브'를 발표하고, 국가 역량을 결집해 투입하겠다고 선언하였다.

브레인 이니셔티브는 신경세포들 간 연결망을 속속 들여다볼 수 있는 '뇌지도' 작성을 핵심 사업으로 하고 있다. 미국의 브레인 이니셔티브 뿐 아니라 유럽연합은 휴먼브레인프로젝트, 일본은 Brain/MINDS, 중국은 China Brain 사업을 진행하고 있다.

이에 비해 한국은 아직 국가 차원의 뇌연구 발전 전략 청사진이 마련되어 있지 않다.

한국은 지난 1998년 뇌연구촉진법이 제정됐다. 우여곡절 끝에 한국뇌연구원은 지난 2011년에 설립됐고 예산과 인원부족 등 어려움 속에서도 미국 등이 주도하는 뇌지도 작성 프로젝트에 뛰어든 상태다.

어려운 여건 속에서도 선구적인 작업으로 학계의 주목을 받는 연구자들의 활약도 두드러지고 있다.

한국과학기술연구원 뇌과학연구소 김진현 박사는 뇌 투명화 기술을 활용해 광학현미경으로 뇌 신경망 3차원 이미지를 만드는 mGRASP 기술을 개발해 세계적으로 주목받고 있다.

한국과학기술연구원 이창준 박사는 뇌의 비신경 세포를 연구해 알츠하이머와 파킨슨 병등 뇌질환의 원인과 병리현상을 밝히기 위한 우수 논문을 해외 저널에 발표하고 있다.

● 뇌를 확보하라

무엇보다 뇌 연구에 가장 큰 어려움은 인간의 뇌를 직접 연구하기가 어렵다는 점이다. 국내에도 2014년 한국뇌연구원 안에 브레인 뱅크, 뇌은행이 설립됐지만 단 한 개의 뇌도 자체 보존하지 못하고 있다.

영국 임페리얼 컬리지의 브레인 뱅크의 경우 일년에 150여개에 이르는 뇌를 사후 기증 받아, 병리, 유전학, 뇌인지 등 다양한 연구 분야에 사용하고 있다. 영국에 10개의 대형 브레인 뱅크가 운영되는 등 영국은 사후 뇌 기증이 드물지 않은 문화가 확립돼 있다고 한다

● 인간과 기계의 경계가 사라지다

뇌 신경 세포망의 화학적, 전기적 작동 방식이 알려지면서 인간의 뇌와 기계와의 융합 현상이 가속화되고 있다.

미국에서는 사지 마비 환자의 뇌 후두정엽 부위에 수술을 통해 전극을 심어 환자의 생각을 읽어 로봇팔을 움직이는 시도가 성공을 거둔바 있다.

한국 카이스트에서도 인간의 뇌파를 측정해 드론을 원하는 방향으로 조종하는 연구가 시도되고 있다.

뇌 연구가 활발해 지면서 인간과 기계의 경계가 사라지고 의식과 사물의 벽도 허물어지는 현상이 나타나는 등 뇌의 신비가 풀리면서 동반되는 철학적, 윤리적 성찰의 필요성도 커지고 있다.

뇌의 신비를 푸는 인류의 도전이 행복한 미래 사회로 귀결되기 위해서 호모사피엔스 인류의 공동의 노력과 고민이 시작되고 있다.

5월 24일 화요일 밤 10시 KBS 1TV를 통해 방송되는 <'1.4 킬로그램 소우주' 새로운 뇌 미래를 바꾸다> 에서는 알파고 이후 중요성이 부각되고 있는 뇌과학 연구의 현황과 그 성과를 바탕으로 미래가 어떻게 바뀔 수 있을지를 전망합니다.
  • ‘1.4 킬로그램 소우주’ 새로운 뇌 미래를 바꾸다
    • 입력 2016-05-24 15:58:52
    • 수정2016-05-24 23:04:58
    시사기획 창
● 알파고, 인간의 뇌를 닮다

알파고는 인간처럼 스스로 학습하고 사고하고 능력하는 갖고 있다는 점에서 기존 인공지능과 구별 된다. 바둑을 둘때 모든 경우의 수를 고려해 어떤 방식이 가장 효과적인지 선택적으로 탐색해 최적의 정보를 찾아가는 과정은 인간 뇌의 작동 방식을 응용한 것이다. 알파고가 이세돌을 이긴 원동력은 결국 인공지능이 인간의 뇌를 닮으려고 노력한 결과라고 볼 수 있다.

그러나 인공지능은 아직까지 인간 뇌의 놀라울 만큼 뛰어난 정보 처리 능력과 에너지 효율성을 따라갈 수 없다.

이세돌 9단과 알파고의 대국 당시를 보면, 이세돌 9단이 소모한 에너지량은 하루 권장 칼로리 2400 킬로칼로리를 전력으로 환산한 20와트 정도였던 반면 천 여 대의 CPU가 병렬 연결된 알파고는 그동안의 기보 학습, 냉각, 당일 시스템 구동 등에 들어간 전력을 모두 합치면 20만 킬로와트, 원자로 1기의 5분의 1 정도의 막대한 전력이 들어갔을 거라고 한다.

● 인간의 뇌신경을 모방한 차세대 반도체 칩 등장하나

2년 마다 반도체 칩 연산능력이 2배 씩 향상된다는 무어의 법칙이 도전받고 있다. 나노 수준으로 집적도가 이미 높아진데다 발열문제 등 기술적 문제를 해결하기 어렵기 때문인데 이에 대한 대안으로 인간의 뇌 신경망을 모사한 뉴로모픽칩 이른바 신경망모사 칩이 차세대 반도체로 주목받고 있다.

인간의 뇌는 정보를 선택적으로 처리하고 중요도에 따라 가중치를 부여하며 중요한 상황이 일어났을 때만 에너지를 많이 소비하는 특성을 가지고 있어 이런 점에서 반도체의 효율을 높이는 기술 개발에 뇌과학이 응용되고 있다.

시사 기획창은 키스트 한국형 신경망모사칩의 초기 모델이 개발되고 있는 현황을 취재하였다.

뇌를 닮아 가려는 반도체 산업의 새로운 패러다임을 뒤 쫓아 가는데 실패하면 한국경제에 큰 비중을 차지하는 한국 반도체 산업의 미래는 암담할 것이라는 것이라고 관계자들은 전망하고 있다.

● 한국 뇌연구의 현주소는?

휴먼 게놈 프로젝트가 완료된 데 이어 인류는 다음 도전 과제로 뇌에 관심을 돌리고 있다. 3년전 미국 오바마 대통령은 인간의 뇌 연구에 있어서 세계적 주도권을 갖겠다는 이른바 '브레인 이니셔티브'를 발표하고, 국가 역량을 결집해 투입하겠다고 선언하였다.

브레인 이니셔티브는 신경세포들 간 연결망을 속속 들여다볼 수 있는 '뇌지도' 작성을 핵심 사업으로 하고 있다. 미국의 브레인 이니셔티브 뿐 아니라 유럽연합은 휴먼브레인프로젝트, 일본은 Brain/MINDS, 중국은 China Brain 사업을 진행하고 있다.

이에 비해 한국은 아직 국가 차원의 뇌연구 발전 전략 청사진이 마련되어 있지 않다.

한국은 지난 1998년 뇌연구촉진법이 제정됐다. 우여곡절 끝에 한국뇌연구원은 지난 2011년에 설립됐고 예산과 인원부족 등 어려움 속에서도 미국 등이 주도하는 뇌지도 작성 프로젝트에 뛰어든 상태다.

어려운 여건 속에서도 선구적인 작업으로 학계의 주목을 받는 연구자들의 활약도 두드러지고 있다.

한국과학기술연구원 뇌과학연구소 김진현 박사는 뇌 투명화 기술을 활용해 광학현미경으로 뇌 신경망 3차원 이미지를 만드는 mGRASP 기술을 개발해 세계적으로 주목받고 있다.

한국과학기술연구원 이창준 박사는 뇌의 비신경 세포를 연구해 알츠하이머와 파킨슨 병등 뇌질환의 원인과 병리현상을 밝히기 위한 우수 논문을 해외 저널에 발표하고 있다.

● 뇌를 확보하라

무엇보다 뇌 연구에 가장 큰 어려움은 인간의 뇌를 직접 연구하기가 어렵다는 점이다. 국내에도 2014년 한국뇌연구원 안에 브레인 뱅크, 뇌은행이 설립됐지만 단 한 개의 뇌도 자체 보존하지 못하고 있다.

영국 임페리얼 컬리지의 브레인 뱅크의 경우 일년에 150여개에 이르는 뇌를 사후 기증 받아, 병리, 유전학, 뇌인지 등 다양한 연구 분야에 사용하고 있다. 영국에 10개의 대형 브레인 뱅크가 운영되는 등 영국은 사후 뇌 기증이 드물지 않은 문화가 확립돼 있다고 한다

● 인간과 기계의 경계가 사라지다

뇌 신경 세포망의 화학적, 전기적 작동 방식이 알려지면서 인간의 뇌와 기계와의 융합 현상이 가속화되고 있다.

미국에서는 사지 마비 환자의 뇌 후두정엽 부위에 수술을 통해 전극을 심어 환자의 생각을 읽어 로봇팔을 움직이는 시도가 성공을 거둔바 있다.

한국 카이스트에서도 인간의 뇌파를 측정해 드론을 원하는 방향으로 조종하는 연구가 시도되고 있다.

뇌 연구가 활발해 지면서 인간과 기계의 경계가 사라지고 의식과 사물의 벽도 허물어지는 현상이 나타나는 등 뇌의 신비가 풀리면서 동반되는 철학적, 윤리적 성찰의 필요성도 커지고 있다.

뇌의 신비를 푸는 인류의 도전이 행복한 미래 사회로 귀결되기 위해서 호모사피엔스 인류의 공동의 노력과 고민이 시작되고 있다.

5월 24일 화요일 밤 10시 KBS 1TV를 통해 방송되는 <'1.4 킬로그램 소우주' 새로운 뇌 미래를 바꾸다> 에서는 알파고 이후 중요성이 부각되고 있는 뇌과학 연구의 현황과 그 성과를 바탕으로 미래가 어떻게 바뀔 수 있을지를 전망합니다.
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