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오늘부터 몇 차례 새로운 미래의 인간의 뇌를 닮은 새로운 컴퓨터 칩과 컴퓨터, 그리고 이들이 미칠 사회적 파장에 대해서 이야기를 하고자 한다. 그동안 인공지능과 관련해서 다양한 연구들이 진행되어 왔고, 수퍼컴퓨터를 이용해서 뛰어난 인공지능 프로젝트들이 진행되어 온 것들은 널리 알려져 있지만, 어떤 수퍼컴퓨터의 인공지능도 인간의 뇌와 같이 유연한 사고를 하고, 동시에 여러 가지의 일을 하며, 감성적이면서도 직관적인 특징을 흉내내지는 못하고 있다. 이는 컴퓨터의 구조자체가 인간의 뇌와 다르기 때문이다. 그런 측면에서, 최근에 다양한 방식의 인간의 뇌를 흉내내기 위한 새로운 연구들을 주목할 필요가 있다. 크게 나누어서 인간의 뇌의 구조를 현재의 수퍼컴퓨터를 이용해서 시뮬레이션하는 방식으로 접근하거나, 인간의 뇌의 구조를 닮은 새로운 형태의 브레인 칩을 개발하는 것, 그리고 인간의 뇌에 심을 수 있는 형태로 접근하는 방식 등이 현재 시도되고 있다. 사회적으로는 컴퓨터에게 모든 것을 맡기는 것이 아니라, 소셜 네트워크와 집단지성까지 활용해서 컴퓨터 인공지능과 사람들이 가지고 있는 인지기능을 같이 협업하는 접근방법도 최근 시도되고 있다. 이번 주에는 그 중에서 인간의 뇌를 현재의 컴퓨터로 흉내내는 방식에 대해 간단히 알아보고자 한다



수많은 컴퓨터를 연결해서 인간의 뇌를 흉내내다 


뇌는 수조개의 시냅스와 수십억 개의 신경세포들, 그리고 수백만 종류의 단백질과 수천 종류의 유전자로 구성되어 있다. 실제로 컴퓨터를 이용해서 뇌를 흉내내는 가장 원시적인 접근방법은 수많은 컴퓨터 보드를 병렬로 계속 연결해서 이렇게 많은 연결을 흉내내도록 하는 방법일 것이다. 이렇게 인간의 뇌를 컴퓨터로 복제하는 프로젝트는 로산네(Lausanne)에 위치한 스위스 연방기술연구소(Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne)가 주도가 되어 2002년에 설립된 Brain Mind Institute (BMI) 에 의해 진행이 되고 있다. 


이 연구소에서는 수퍼컴퓨터에 지난 수십 년간 수집한 뇌가 동작하는 방식에 대한 정보의 조각들을 모아서 모델로 정립하고, 연구자들이 뇌의 전기-자기-화학적 패턴을 이해함으로서 우리 뇌의 인지능력이 어떻게 변화하는지 이해해 나가는 작업을 진행 중에 있다. BMI에서는 2005년부터 IBM 수퍼컴퓨터들의 도움을 받아서 뇌의 분자/세포 수준의 동작방식에 대해서 이해를 하고, 이를 그대로 복제를 하는 역공학이라는 기법을 이용해서, 컴퓨터에 뇌의 작용을 담아내려는 시도를 하고 있는데, 이 프로젝트의 이름은 블루브레인프로젝트(Blue Brain Project)이다. 


이 프로젝트의 궁극적인 목표는 우리 뇌의 모든 부분을 수퍼컴퓨터 내에 모델링하는 것이라고 한다. 무모하게 보이는 이 프로젝트는 앞으로 10년 이내에는 어느 정도 가시적인 성과를 낼 것으로 기대하고 있는데, 현재까지 구축된 수퍼컴퓨터에 들어간 마이크로 칩의 수는 2,000개가 넘고, 이들이 수행하는 연산의 양은 약 22.8조 개 정도를 초당 수행할 수 있다. 2009년에 있었던 TED Global 미팅에서 이 프로젝트를 이끌고 있는 헨리 마크램은 인간의 뇌의 신피질 컬럼(neocortical column)의 일부를 시뮬레이션 하는 수준의 성과가 나왔다고 발표했다. 


이는 약 1만 개의 신경세포와 3천 만개의 시냅스(신경 간의 연결)를 구축한 것인데, 이를 활용한 다양한 연산수행이 가능하다. 조만간 쥐의 뇌 전체를 시뮬레이션 할 수 있을 정도로 키울 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 이 때에는 모바일 로봇을 이 뇌를 이용해서 움직이려는 계획을 가지고 있다고 한다. 아래는 헨리 마크램의 TED 강연영상이다.





참고자료:


Wikipedia Blue Brain Project 홈페이지

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하이컨셉
미래는 하이컨셉, 하이터치의 세계라고 합니다. 너무 메마르고 딱딱한 이야기보다는 글로벌 시대에 어울리는 세계 각국의 이야기, 그리고 의학과 과학을 포함한 미래에 대한 이야기의 세계로 여러분을 초대합니다.

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짤방은 무려 2600 칼로리라는 엄청난 열량을 자랑하는 미국 최악의 음식,
베스킨 라빈스 초콜릿 오레오 쉐이크 (Baskin Robbins Large Chocolate Oreo Shake)

얼마전 과학카페에 올라왔던 "설탕과 물엿"의 비교에 대한 포스팅을 시작으로 바이오매니아님과 마바리님의 릴레이 포스팅에 이어 코메디의 "과당이 몸에 안좋다"는 포스팅까지 설탕과 물엿, 그리고 여러 당분에 대한 건강논란이 건강관련 블로고스피어를 떠들썩하게 했습니다.

관련 포스팅: 

과일은 왜 단 맛이 날까?  마바리님
물엿과 고과당옥수수시럽 (High Fructose Corn syrup, HFCS)은 다릅니다.  바이오매니아님
라면이 먼저냐, 스프가 먼저냐 ...  KISTI 과학향기
"KISTI의 과학향기"마저 이러면 안되는데... 바이오매니아님
과당음료가 포도당음료보다 건강에 좋다고?  코메디닷컴


요로코롬 논란이 뜨거운 것을 가만히 두고 있을 수 없어 저도 나름대로의 자료수집 및 공부에 들어갔습니다.  앞선 논쟁을 요약하자면 KISTI 과학향기에서 설탕에 비해 물엿이 몸에 좋다고 언급한 부분에 대해서 바이오매니아님이 물엿의 주성분인 맥아당이 분해되면 더 많은 포도당을 만들어내며, 동시에 당도가 떨어지므로 더 많이 먹을 수 있어 좋지 않다는 글을 게시하셨고, 뒤이어 마바리님께서 이에 대한 추가적인 자료를 찾아서 뒷받침을 하셨습니다.  다음날 코메디 닷컴에서는 과당이 포도당에 비해 인슐린 저항성을 높이고 혈중지방 성분인 TG(Triglyceride)를 2배 이상 높인다는 연구결과를 들고 나와 또 한차례 약간의 반론(?)을 재기하였습니다.  

이에 대하여 저는 주로 보다 실용적인 부분(과학적인 논쟁은 약간은 뒤로 하고)에 초점을 맞추어 글을 써볼까 합니다. 

가장 간편한 가이드라인으로 제시되는 미국 다이어트 협회(American Diet Association)의 기준에 따르면, 하루에 섭취하는 열량에 대해 첨가되는 당분의 섭취를 25% 이하로 유지할 것을 권고하고 있습니다.  그런데, 사실 이게 얼마나 되는지도 잘 모르겠고, 그다지 실용적이지는 못하지요?

일단 자연적인 당분과 첨가되는 당분의 차이를 알아야 합니다.  과일이나 우유와 같은 자연에서 나오는 음식물에 들어있는 당분을 자연당분이라고 하고, 그 밖에 설탕 등을 집어넣어서 만든 음식(쿠키, 케이크, 아이스크림 등)에 있는 당분을 첨가당분이라고 합니다.  사실 당분섭취가 건강에 직접적인 위해를 끼친다는 연구결과는 지금까지 나와있는 것이 거의 없습니다.  확실한 위험도가 밝혀진 것은 흔히 충치라고 부르는 치아우식증 정도 입니다.  그렇지만, 최근 연구들에 의하면 설탕(sucrose)을 많이 섭취할 경우 TG라는 지방의 혈중농도가 비만한 사람에게 높아진다는 것은 인정되고 있습니다 (과당과 포도당을 비교한 코메디닷컴 포스트도 이와 연관됨).  그렇지만, 당분 자체의 섭취가 비만을 유도한다거나 BMI를 높인다는 연구결과는 현재 나오고 있지 않습니다 (섭취하는 칼로리가 동일하다는 전제하에).  그에 비해 섭취한 칼로리의 총량이 많을 경우 BMI가 증가하는 것은 명확합니다.  그런데, 당분이 높은 음식은 대부분 칼로리가 높습니다.  그러므로, 비만을 유도할 수 있겠지요?  결국 칼로리가 문제지 당분 자체가 문제인 것은 아닙니다.

칼로리는 조금만 신경쓰면 알 수 있습니다.  인스턴트 음식이나 과자류, 라면, 밥공기 등 우리가 먹는 대부분의 음식이 얼마나 칼로리가 되는지에 대해서는 아무 검색엔진에서나 "음식 칼로리"를 입력하면 알 수 있고, 좀더 자세한 정보를 원하신다면 칼로리사전 사이트에 들러서 알아볼 수도 있습니다. 

결국 달고 말고는 그리 중요한 문제는 아닙니다.  좀 덜 달다고 왕창 먹으면 엄청난 칼로리를 섭취하게 됩니다.  그리고, 높은 칼로리의 성분이 왕창 섞여있는 음식을 선택하면 그 해로움은 상상을 초월하지요.  위의 사진에 제시한 괴물스러운 음식은 한 컵 섭취하는 것으로 2600 칼로리라는 하루 섭취 총칼로리를 넘어가는 사태가 벌어지기도 하니까 말입니다. 

중요한 것은 식생활을 함에 있어서 다이어트를 목표로 하신다면 음식물의 칼로리에 대한 정보를 알고서 적절히 조절할 수 있는 능력을 기르는 것이고, 신선한 과일과 채소 등을 통해 몸에 좋은 비타민과 미네랄 등이 충분히 섭취될 수 있도록 하는 것입니다. 

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