[융합시대의 뇌과학 엿보기] 인공지능 컴퓨터, 양자컴퓨터를 넘어 ‘바이오 컴퓨터’ 시대로

[교육연합신문=강태우 기고]

2016년 세계를 충격으로 몰아넣었던 알파고(Alphago)가 등장한 지 10년도 안 되어 인류는 인공지능의 개발 여부를 두고 논쟁을 벌이고 있다. 기후변화와 같은 현안을 해결하고 새로운 미래를 개척하기 위해서는 인공지능을 계속 개발해야 한다는 입장과 일자리 상실, 경제구조 변화를 비롯해 기술적 특이점으로 인간에게 위협이 될 것이라는 입장이 충돌하고 있는 것이다.

이러한 논쟁 가운데 인공지능은 우리 일상에 깊숙이 스며들어 사회의 근간을 형성하고 있다. 연구개발과 같은 특수한 분야를 비롯해 이제 일상생활에서도 인공지능이 다양하게 활용되고 있으며, 인공지능에 대한 사회적 의존성도 지속적으로 높아지고 있다. 인공지능에 대한 윤리적 문제와는 별개로 인공지능은 또 다른 한계성을 수반하고 있다. 바로 대규모의 전력(電力)을 소모한다는 것이다.

인공지능은 상상을 초월하는 대규모의 데이터 센터(Mega Data Center)가 필수적이며, 데이터 센터는 개발도상국 1개 국가의 전체 전력 사용량에 육박한다고 한다. 2023년 세계 지식포럼에서는 인공지능 개발을 위해 막대한 화석연료로 전력을 생산하는 문제와 이로 인한 기후변화의 심각성을 지적한 바 있다. 이러한 저전력, 고효율의 문제를 해결하기 위해 현재 인공지능 개발자들은 인간의 뇌에 집중하고 있다.

대표적인 예로 인간의 뇌 작동원리를 모사하여 저전력을 유도하는 반도체를 뉴로 모픽(Neuoromorphic)이라고 하며, 2024년 3월 우리나라 KAIST에서 뇌를 모사한 초전력 반도체 개발에 성공하였다고 하여 세계적으로 큰 주목을 받았다. 이제는 한발 더 나아가 인간의 뇌를 직접 컴퓨터에 이식하는 기술에 도전하고 있다. 오가노이드는 심장, 간과 같은 일반적 장기를 모사해 만든 인위적인 장기 기술개발이었으나, 이제 인간의 뇌를 직접 만들어 내는 수준에 이르고 있다.

인간의 줄기세포에서 만든 인공 뇌(Brain Organoid, 뇌 오가노이드)를 직접 컴퓨터에 탑재하여 중앙연산처리 장치의 역할을 수행하는 것을 목표로 한다. 얼마 전 뇌 오가노이드에서 지능이 발생하여 시각적 정보를 인식할 수 있었으며, 뇌 오가노이드를 유선으로 연결하여 컴퓨터 핑퐁게임을 한 결과, 인공지능보다 약 18배나 빠른 속도로 게임을 수행하였다는 결과가 온라인 플랫폼을 통해 공개되기도 하였다.

세계 주요국들은 이러한 지능을 가진 뇌 오가노이드를 컴퓨터에 탑재하여 새로운 컴퓨터 모델을 개발하기 위해 다양한 프로젝트에 착수하였다. 대표적으로 2023년 4월 미국 국립과학재단(NSF)에서도 ‘엔지니어링 오가노이드 인텔리전스’라고 관련 프로젝트를 시작하였다. 이런 뇌 오가노이드 바이오컴퓨터는 인간의 뇌를 더 잘 이해할 수 있도록 도와주며, 또한 인간의 지성과 감정을 가진 인공지능 개발에도 도움을 줄 것으로 알려져 있다. 이러한 신경과학과 인공지능의 상호 순환적인 연구는 향후 인간과 기계가 융합하는 ‘기술적 특이점(Technological Singularity)’이 도래할 것을 전망하고 있다.

21세기 초반 스마트폰이 처음 등장 이후, 20년 만에 우리 삶의 필수품이 되어버린 현실에서 인공지능과 신경과학의 융합은 단순한 상상의 영역만으로 치부할 수는 없을 것이다. 인공지능 컴퓨터, 양자컴퓨터에 이어 이제는 뇌 오가노이드 바이오컴퓨터를 개발할 시대이다.

융합 기술을 빠르게 선점하기 위해서는 기술 개발 촉진도 중요하지만 “디지털+바이오”의 융합인재를 적극적으로 양성해야 한다. 국가적 차원에서 그리고 보다 중장기적 관점에서 인간의 뇌와 인공지능의 관계를 분석하고 융합하는, 더 선진화되고 고도화된 연구와 교육의 융합 플랫폼을 만들어야 함을 강조한다.