[인공생명, 새로운 생명의 창조]

- 우종하(deepseas(AT)sogang.ac.kr)

 

인공생명의 정의

인공지능(Artificial Intelligence)가 인공적으로 지능을 구현하려는 학문인 것처럼, 인공생명(Artificial Life) 역시 인공적인 생명체에 대한 연구를 목적으로 하는 학문이다. 1987년 9월, 로스앨러모스(Los Alamos)에서 처음 열린 인공생명 워크숍을 기점으로 시작된 새로운 연구분야이다.

기존 생물체가 세포로 구성된 탄소기반의 화학작용에 기초하고 있다면, 인공생명은 비유기체 물질을 재료로 하며, 그 본질은 정보로 이루어져 있다. 현재 지구의 탄소에 기초한 생명형태 이외에도 우주에는 무수히 많은 생명형태가 존재할 것이라는 전제를 깔고 있다.

인공생명을 바라보는 관점에는 다음과 같이 두 가지가 있다. '약한 인공생명(Weak ALife)'은 단순히 자연에 있는 생물체의 매커니즘을 모방하며 모의실험하는 정도라는 주장이고, '강한 인공생명(Strong ALife)'을 주장하는 사람들은 지구상의 탄소기반의 생명체와 같이 스스로 진화하고, 자손들을 번식하며, 여러 가지 생명의 특성을 지닌 살아있는 유기체의 창조를 목표로 한다.

 

인공생명의 특성

복잡계(Complex System)

복잡성이란 여러 가지 요소들이 상호 작용하는 상태를 뜻한다. 따라서 복잡계란 비교적 단순한 구성 요소들이 상호 작용을 하고 있는 계라 할 수 있다. 그리고 그 구성 부분이 충분한 복잡성과 상호 연관되고 있어서 표준적인 선형(linear) 방적식으로 예견이 불가능한 비선형 계를 말한다.

비선형계에서는 비례관계가 아닌 계로서 결과가 반드시 원인에 비례하지 않거나, 출력이 입력에 비례하지 않는다. 예를 들어 쥐의 번식률이 매년 2배라고 해도, 내년의 쥐 번식률이 반드시 올해의 2배가 되지는 않는다. 왜냐하면 병에 걸리거나 먹이의 부족등 여러 다른 요소들이 고려되야되기 때문이다

전체의 움직임은 그 속에 무수한 움직임이 내재되어 있는, 전체론적인 총합에 의한 창발적(emergent)인 결과로서 이해될 수 있을 뿐이다. 예를 들면 수많은 분자로 구성되어 있는 세포, 그리고 무수한 세포로 이루어져 있는 사람의 신체, 무수한 사람으로 이루어져 있는 사회와 국가 모두가 복잡계 또는 복잡성을 지닌다.

 

창발성(Emergent)

단순한 규칙의 적용으로 그보다 복잡한 규칙이 자발적으로 나타나는 현상 등을 말한다. 생명을 갖지 않은 물질에서 생명체가 탄생하고, 단순한 생물이 복잡한 생물로 진화하는 과정 등이 그에 해당한다.

예를 들어 가장 초보적인 몇 가지 규칙만으로 프로그램된 인공 유기체가 자기 복제, 성장과 같은 고도한 행동을 창발하는 것이다. 인공생명은 이러한 창발성을 중요한 토대로 삼는다.

 

자기 조직(Self-organizing)

복잡성 이론의 중요한 개념중의 하나가 ‘자기 조직’이다. 복잡계는 그 속에 포함된 단순한 구성 요소 상호간의 부단한 상호 작용과 경쟁을 통해 스스로를 조직하고 복잡성의 정도를 높여 나간다.

자연의 기본법칙 중의 하나인 엔트로피 법칙에서는 자연은 더 무질서해지는 쪽으로 진행되는 경향이 있다고 기술한다. 정돈된 구슬이 들어있는 상자를 흔들면 구슬이 뒤섞여지는 것이 그 예이다. 그러나 생명은 원료를 가지고 그것들을 조직하여 더욱 복잡한 시스템인 생물로 조직된다. 이는 자기 조직의 하나의 예라 할 수 있다.

생물이란 이러한 자기 조직 과정에서 질서도가 어느 정도 수준 이상으로 높아진 복잡계라 할 수 있다. 진화의 과정은 인공생명이 검토하고 사용하려고 시도하는 자기 조직의 특성이라 할 수 있다.

 

카오스 이론(Chaos Theory)

카오스란 어떤 가 확실한 규칙에 따라 움직이고 있음에도 불고하고 복잡하고 불규칙하면서 예측할 수 없는 행동을 나타내는 것이라 할 수 있다. 이러한 계는 비선형적인 특성을 가지며, 극히 작은 변화에도 민감한 반응을 보인다. 카오스 이론은 복잡성 이론, 자기 조직 이론 등과 밀접히 연관된다.

카오스 이론에서 '베이징에 나비가 날면 뉴욕에 폭풍이 일 수 있다'라는 유명한 말이 있다. 이는 일개 나비의 날갯짓이 복잡한 자연의 인과관계에 의해 지구 반대편뉴욕에 폭풍을 가져올 수도 있다는 것이다.

 

[1] [2] [3] [4]