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챗GPT를 포함하는 생성형 인공지능은 물론이고 슈퍼컴퓨터 그리고 양자 컴퓨터에 이르는 가공할만한 위력의 인공지능은 미래적으로 보인다. 아니 당장 다가왔고 곧 다가올 미래로 현실감을 준다고 한다. 이런 컴퓨터 인공지능의 역량이나 성과를 부정할 수는 없고 이것을 우리는 잘 활용하고 적응을 해서 미래로 나가는 게 중요하게 필요하다.

그런데 이 모든 것에는 공통점이 존재한다. 모두 기계적 장치에 의한 인공지능이라는 점이다. 이러한 인공지능을 넘어서서 새로운 인공지능이 프레임을 전혀 달리하며 시도되고 있다. 이러한 새로운 지능이 오히려 알파 세대들이 같이 겪고 극복해야 할 인공지능 환경이라고 생각한다.

최근 인공지능 컴퓨팅에 관해 새로운 용어들이 나오고 있는데 그 가운데 하나가 뇌 오가노이드라는 개념이다. 2022년 호주 하이브리드칩기업 코티컬랩스(Cortical Labs)는 뇌 오가노이드(미니 장기 조직)를 만들었다며 그 연구 결과를 신경과학 분야의 국제학술지 ‘뉴런’에 발표했다.

‘접시뇌’(DishBrain)라 부르는데 80만~100만 개의 살아있는 뇌세포로 이뤄져 있다. 인공지능보다 뛰어난 학습 능력을 보인다는 것인데 인공지능이 90분 걸려 습득한 컴퓨터 아케이드게임 퐁의 게임 방법을 5분 만에 파악해냈다. 이러한 지능을 ‘오가노이드 지능’(OI)라고 부른다. 뇌 오르가노이드는 일단 줄기세포를 3차원으로 배양해서 재조합한 뇌세포를 말한다. 3차원으로 배양하는 이유는 2차원으로 배양을 할 때보다 뇌세포를 1000배 더 늘릴 수 있기 때문이다. 그만큼 뇌세포의 역량이 더욱 강화될 수밖에 없다.

실제로 미국의 블루밍턴 인디애나대 연구진은 뇌 오가노이드를 연결해 수학방정식을 풀어냈다는 데 성공했다. “뇌 오가노이드의 3D 생물학적 신경망의 역량을 활용 살아있는 인공지능 기기를 만들었다”고 했다. 이를 ‘브레이노웨어’(Brainoware)로 칭했다. 새로운 시도의 결실이었다.

그런데 왜 이런 인공지능 실험을 하는 것일까? 그것은 기존의 기계적 인공지능의 한계 때문이다. 이를 바이오 컴퓨터(bio computer)의 일환이다. 물론 사람의 뇌는 전자 기계적 인공지능보다 떨어지는 면이 있다. 즉 빠른 계산에서 한계가 있다. 하지만 복잡한 연산에는 효과적이다. 더구나 저장역량이나 에너지 소비에서도 훨씬 이로움을 줄 수가 있기 때문이다.

사람의 뇌는 860억~1000억 개의 뉴런과 100조 개의 시냅스로 연결돼 있는데 저장 용량, 이른바 기억 용량이 2500테라바이트(250만 기가바이트)에 해당한다. 미 세계 최고 슈퍼컴퓨터 프런티어를 보자. 이 슈퍼컴퓨터는 역량은 뛰어나도 너무 많은 전기를 소모하는데 무려 21㎿의 전기를 쓴다.

이와 달리 1초당 연산 능력이 프런티어와 같은 사람의 뇌는 20W만 쓴다. 미 오크리지국립연구소의 프론티어의 처리 능력 즉, 1엑사플롭=1초에 100경 회 계산 성능은 사람 1명의 뇌와 맞먹는데 헤아려보면 인간 뇌의 100만 배 에너지를 소비하는 셈이다. 이는 자연환경 오염이나 탄소 저감에 역행하는 것이다. 더구나 프런티어를 만드는데 6억 달로(7933억 원) 이 들었다. 이미 많은 자원을 소모하고 설치되는 것이다.

필요한 데이터양도 만만치 않다. 이 때문에 여기에 전기가 많이 필요하다. 사람이 훈련에서 10개의 표본이 ‘틀린 부분 찾기’ 과제에서 필요한데 컴퓨터는 100만~1000만 개의 표본이 있어야 한다. 알파고는 16만 번의 게임 데이터를 학습했는데 하루 5시간씩 175년간 계속해야 할 수 있는 데이터양이었다. 알파고 훈련에 4주 동안 10기가 줄의 에너지가 필요했다. 이는 인간 어른 10년간 신진대사량이다. 이론적으로 미국 데이터센터에 500㎿ 용량의 석탄발전소 34개가 필요하지만, 사람의 뇌는 1600㎾만 있으면 된다.

이런 뇌오가노이드는 바이오 컴퓨터(bio computer)의 하나다. 바이오 컴퓨터는 생물체로 구성되고 작동하는 지능을 말한다. 인간의 두뇌와도 같은 처리 능력을 실현하는 것이 목표다. 신경계의 짜임을 뉴로컴퓨터로 조사해 생물학적 소자 즉 바이오칩 실체화하여 컴퓨터 지능을 실현하려 한다. 뇌 오르가노이드는 인간 줄기세포에서 배양된 작은 입체적 신경구조일 뿐이고 바이오 컴퓨팅 인공지능의 실마리다.

존스홉킨스대학이 이끄는 국제 연구팀이 2023년 2월 28일 과학저널 ‘프론티어스 인 사이언스(frontiers in science)’의 논문에서 ‘오르가노이드 인텔리전스(organoid intelligence)를 발표했다.

존스홉킨스대 토머스 하퉁(Thomas Hartung) 교수는 2012년부터 사람의 피부 세포로 만든 줄기세포를 배양해 뇌 오가노이드를 만들어왔다. 그의 오가노이드에는 약 5만 개의 세포가 있는데 초파리 신경계 크기에 해당하고 저장 용량은 약 800메가바이트로 인간의 뇌로 치면 약 300만분의 1 수준이다.

오가노이드 지능으로 쓰려면 얼마나 규모를 가져야 할까? 뇌 오가노이드의 세포 수를 1000만개로 늘려야 한다고 본다. 물론 더 늘릴수록 생각할 수 있는 결과물은 달라질 수 있다. 이러한 규모가 증가한다고 하면 바이오 인공지능의 역량이 더 실효성을 가질 것이라고 전문가들은 전망하고 있다. 당연히 생명 윤리와 사회적 책임을 준수해야 한다는 전제조건이 필요하다. 세포 기증자에 대한 권리뿐만 아니라 이 지능체가 과연 고통과 감정을 느끼는지도 중요할 수 있다.

하지만 이러한 바이오 지능이 상용화가 되기까지 수십 년이 걸릴 수도 있을 것이다. 중요한 것은 지금 현재의 전자 기계적 인공지능은 최소한 미래 세대가 아니라 지금 현재 세대 고민의 대상에 불과할 수 있다는 점이다. 알파 세대가 겪게 되는 인공지능은 훨씬 더 효율적일 수 있다. 환경문제도 미래 세대는 필수적으로 생각할 수밖에 없는 당위적인 환경에 처하여 있기 때문이다.

다만, 그 효율성은 인간과 닮은 데서 비롯하기 때문에 또 다른 새로운 이슈를 낳을 수 있을 것이다. 과학공상 영화에는 항상 겉으로 인간 같지만, 항상 기계가 안에 들어있는 모습이 노출된다. 비단 터미네이터 같은 영화를 떠올리지 않아도 충분히 연상할 수 있다. 바이오 지능이 발달할수록 인간의 뇌에 관한 비밀이 풀릴 수가 있다. 이는 인간의 지능을 더욱 배가시킬 수 있거나 뇌 질환을 예방할 방법을 찾을 수 있는 길을 보여줄 수도 있다. 바이오 지능의 등장은 진정 인간을 대체하고 그것보다 더 우월할 수 있는 존재의 탄생을 의미할 수 있다.

그렇다면 알파 세대 자체는 더욱 이와 차별화된 지능적 역량을 갖추어 나가야 한다. 알파 세대가 바이오 지능과 경쟁에서 이기고 다른 장을 연다면 인간종 자체의 격이 다른 변화를 예고하게 될 것이다. 적은 환경 오염과 효율성을 통해서 인간의 지능이 더 나아진다면, 인간이 자연 생태계에 스스로 가졌던 미안함과 혐오감을 거둘 수 있을지도 모른다.