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렉처 사이언스 KAOS 06
미래과학_FUTURE SCIENCE

 

세상을 변화시킬 최첨단 과학의 현재와 미래를 묻다!

인간의 한계를 뛰어넘어 개인과 사회에 거대한 충격을 가져올 
생생하고 의미심장한 미래과학 탐구서!

 

 

기획_ 재단법인 카오스
지은이 _정하웅, 정석, 이준호, 조성배, 엄상일, 박문정, 국종성, 이정은, 임명신, 이관수 
쪽수 _ 308쪽 
발행일 _ 2018년 5월 11일
분야 _ 자연과학

 

▼ 미래과학이란?
4차 산업혁명을 논하는 지금으로부터 30년 뒤, 미래는 어떻게 바뀌어 있을까? 인공지능은 우리의 적이 될까? 지구를 떠나 화성으로 이주하게 될까? 수학의 난제는 과연 풀릴까? 빅데이터는 새로운 신이 되어 우리의 모든 것을 예언하게 될까? 

 

질문의 답을 지금 찾을 수는 없다. 그러나 이러한 질문을 고민하고 답을 찾는 과정에서 과학은 새로운 도구와 기술을 내놓게 되고, 우리의 미래는 바뀌어갈 것이다. 질문은 또 다른 질문을 부르고, 거듭 질문을 던지며 우리의 미래는 계속 변화할 것이다.

카오스재단은 ‘과학, 지식, 나눔’을 모토로 대중이 과학을 좀 더 쉽게 이해하고 즐길 수 있게 노력하는 단체다. 매년 상반기와 하반기로 나누어 과학 주제를 선정하고 10회에 걸쳐 강연을 진행한다. 2015년 상반기에 ‘기원’이라는 주제로 시작해 두 번째는 ‘빛’, 세 번째는 ‘뇌’, 네 번째는 ‘지구’, 다섯 번째는 ‘물질에서 생명으로’라는 주제를 다뤘고, 이번에는 ‘미래과학’에 대해 강연을 진행했다.

‘렉처 사이언스 KAOS’ 여섯 번째 책 《미래과학》은 빅데이터, 인공지능, 로봇과 같은 기술뿐만 아니라, 기후와 우주에 이르기까지 더 넓은 범위에서 과학은 어디까지 발전했는지, 앞으로 어디까지 나아갈 것인지, 그 과정에서 우리는 무엇을 고민해야 할지 끊임없이 질문을 던지고 답한다. 아직도 명확한 답은 없으며, 우리는 끊임없이 질문을 던지며 그 길을 탐색하려 한다.
 
▼ 과학 전문가들이 보여주는 과학과 우리의 미래
다소 어렵고 난해하며 일상과는 관련 없어 보이는 주제까지 아우른 이번 카오스 ‘미래과학’ 강연은 한 편의 SF 소설을 읽는 것 같은 느낌마저 준다. SF 영화에서나 볼 법한 인공지능과 로봇, 화성 이주의 이야기까지, 우리의 미래가 어떻게 변화할 것인지에 대한 고찰을 담고 있다. 

《미래과학》에서는 물리학에서 우주과학까지 과학 전문가들이 과학이 얼마나 발전했고, 앞으로 우리의 미래는 어떻게 변화할지 고민한다. 로봇과 인공지능이 인간의 일을 대신하고, 지구가 아닌 화성에서 살아갈 미래를 그려보는 과정은 생경하기까지 하다. 모르기 때문에 두렵지만, 우리의 미래가 어둡기만 한 것은 아니라는 희망을 놓지 않게 된다.

 

1강 ‘구글 신은 모든 것을 알고 있다?’에서는 빅데이터를 다루는 데이터과학과 모든 것을 알고 있는 구글 신에 대해 설명한다. 빅데이터에는 명과 암이 있지만, 결국 그것을 이용하는 우리가 어떤 자세를 가지는가에 달린 것임을 잊지 않아야 한다. 빅데이터의 대명사인 구글이 어디까지 발전할 것인지, 얼마나 더 강력해질 것인지 같이 고민해본다.

 

2강 ‘팬텀, 아바타 그리고 페르소나’에서는 장기 칩과 오가노이드로 과학이 우리의 삶이 어떻게 바꿀 수 있을지에 대해 설명한다. 우리의 몸을 작은 칩으로 실현해, 동물 실험이 가진 한계를 넘어설 새로운 과학은 더 안전하고 확실한 치료와 약효를 보장할 수 있을 것이다.

 

3강 ‘뇌 커넥톰, 마음을 볼 수 있을까?’에서는 1천억 개의 신경세포가 연결된 커넥톰으로서의 뇌가 어떻게 작용하는지를 설명한다. 현재 뇌 커넥톰을 이해하기 위해 꼬마선충의 커넥톰을 분석하고 있다. 간단한 커넥톰으로 더 복잡한 커넥톰을 이해하게 되면 엄청나게 복잡한 뇌의 작용도 이해하게 될 것이다.

 

4강 ‘인공지능의 실체와 미래’에서는 알파고로 더욱 관심이 높아진 인공지능에 대해 설명한다. 인공지능이 무엇인지, 어떻게 개발되는지, 얼마만큼 발전했는지 살펴보고, 사람을 뛰어넘는 초지능이 곧 다가올 것인지, 그렇다면 과연 우리가 디스토피아의 미래를 걱정해야 할 것인지 논한다. 그러나 우리가 어떻게 사용하는가에 따라 그 미래는 달라질 것이라고 믿는다.

 

5강 ‘미래의 수학자’에서는 수학에서 가장 기본적인 증명과 관련하여 수학자가 어떻게, 무엇을 연구하는지에 대해 설명한다. 미해결 문제로 불리는 여러 가지 유명한 증명과 관련하여 이를 푸는 과정에서 많은 수학자들이 컴퓨터를 사용했다. 수학 연구는 인공지능으로 대신하는 데 오랜 시간이 걸릴 텐데, 미래의 수학에는 컴퓨터가 어떻게 활용될지 고민해본다.

 

6강 ‘인공 근육: 애벌레에서 아이언맨 슈트까지’에서는 현재의 로봇이 어디까지 발전해왔는지, 현재의 한계는 무엇인지에 대해 설명한다. 우리가 흔히 생각하는 거대하고 딱딱한 로봇이 아닌, 소프트한 소재로 되어 인간에게 더욱 가까운 로봇을 개발하고 있다. 인간의 삶을 더욱 건강하고 안전하며 편안하게 만들기 위한 다양한 로봇의 개발에 대해 살펴본다. 

 

7강 ‘지구의 낯선 미래: 〈설국열차〉 vs. 〈인터스텔라〉’에서는 지구 온난화로 인한 기후변화가 왜 일어나는지, 얼마나 심각한 상태인지 설명한다. 기후 피드백은 지구 온난화로 인한 기후변화를 더욱 심화하고, 티핑 포인트를 맞이하면 지구는 심각한 재앙을 맞이하게 될 것이다. 기후변화에 대한 경각심을 일깨우면서, 우리가 어떤 노력을 기울여야 하는지 살펴본다.

 

8강 ‘지구 탈출 계획: 화성에서 살아남기’에서는 지구가 황폐화된다면 우리가 이주할 수 있는 유일한 행성인 화성으로의 이주에 대해 설명한다. 지구는 특별해서 태양계에서 유일한 지적 생명체가 존재하고 있다. 화성 탐사를 왜 해야 하는지, 화성의 지구화에는 무엇이 필요한지 살펴보고, 기술적 한계를 극복하려는 인간의 노력을 알아본다.

 

9강 ‘우주의 미래, 우리의 미래’에서는 우주의 관측을 통해 우리의 미래가 어떻게 될지 알아보기 위해 어떤 노력을 기울이고 있는지 설명한다. 우주는 다양한 물질로 가득 차 있고, 점점 팽창하고 있다. 그러나 여전히 가능성은 다양해서 우주를 더욱 정확히 이해한다면 우리의 미래가 어떻게 될지도 알 수 있게 될 것이다. 우주를 연구하는 새로운 시도가 계속되면서 천문학이 어떤 식으로 발전하고 있는지 살펴본다.

 

10강 ‘미래의 기원: 무엇이 우리의 미래를 만드는가?’에서는 과학 사학자인 동국대 다르마칼리지 이관수 교수가 예로부터 미래를 어떻게 바라봐왔는지에 대해 설명한다. SF는 미래를 예언하는 듯 보이지만, 그보다는 새로운 사고방식, 기존의 가치관에 대한 전복이라는 의미를 갖는다. 과학과 기술을 기반으로 한 상상은 세상을 새로운 각도에서 바라보게 하며, 그렇기에 미래는 대비하는 것이라기보다는 새롭게 만들어가는 것이다.

 

▌지은이

정하웅
서울대학교 물리학과를 졸업하고 동 대학원 동 학과에서 석사 및 박사 학위를 받았다. 미국 노터데임 대학 물리학과 교수를 역임하고 현재 KAIST 물리학과 교수로 역임 중이다. 카오스 과학위원회 위원이며, 한국과학기술 한림원 준회원이다.

 

정석
서울대학교 기계설계학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사 및 박사학위를 받았다. 학위 중 나노엔텍 설립에 참여했고, MIT에서 박사후연수를 받았다. 지금은 고려대학교 교수이자, AIM Biotech와 인텍바이오를 설립, CTO를 맡고 있다. 고려대학교 개척마을의 촌장이기도 하다. 

 

이준호
서울대학교 미생물학과를 졸업하고, 칼텍에서 박사 학위를 취득했다. UC 버클리에서 박사후연구원으로 있었으며, 연세대학교 생물학과에서 조교수와 부교수를 역임했다. 현재는 서울대학교 생명과학부 부교수를 거쳐 교수로 역임하고 있다.

 

조성배
연세대학교 전산과학과를 졸업하고 KAIST 전산학과에서 박사를 취득했으며 연세대학교 인지과학연구소 소장을 역임했다. Asia Pacific Neural Network Society Board 회원, 국가 DB심의위원회 위원, 한국BI데이터마이닝학회 회장, 한국정보과학회 부회장으로 있으며, 연세대학교 컴퓨터과학과 교수를 역임하고 있다. 저서로는 《왜 인공지능이 문제일까》가 있다.

 

엄상일
KAIST 수학과를 졸업하고 프린스턴 대학에서 이산수학, 그래프이론으로 박사 학위를 취득했다. 2012년 젊은과학자상, 대한수학회 논문상을 수상했으며, 포스코청암재단 우수신진 교수로 선정되었다. 현재 KAIST 수리과학과 교수다.

 

박문정
서울대학교 화학생물공학부를 졸업하고 동 대학원 동 학과 에서 박사 학위를 취득한 후 UC 버클리에서 박사후연구원을 지냈다. 2013년 John Wiley & Sons Young Scientist Award, 2014년 POSCO 기술상, 2015년 올해의 여성과학기술자상, 2016년 젊은과학자상, IUPAC Young Polymer Scientst Award, 2017년 미국 물리학회 Dillon Medal을 수상했다. 현재 포스텍 화학과 교수를 역임하고 있으며, 공저로 《과학하는 여자들》이 있다.

 

국종성
서울대학교 지구환경과학부에서 박사 학위를 취득한 후, 기후환경시스템연구센터에서 박사후연구원을 지냈다. 하와이 대학 방문연구원, 한국해양과학기술원 책임연구원을 역임했다. 2015년 APEC 과학상, 2016년 이달의 과학자상을 수상하고, 2016년 한국을 빛낼 과학자 30인에 선정되었다. 한국과학기술한림원 준회원, 포항공대 부교수와 석좌교수를 역임하고 있다.

 

이정은
텍사스 대학에서 천문학 박사 학위를 취득하고, NASA 허블 펠로, 텍사스 대학 방문교수를 역임했다. 2009년 한국천문학회 학술상, 2015년 교육부 장관 표창을 받았고, 2015 교육부 학술연구지원사업 우수성과 48선으로 선정되었다. 세종대학교 천문우주학과 교수를 거쳐 현재 경희대학교 우주과학과/우주탐사학과 교수를 역임하고 있다.

 

임명신
서울대학교 물리학과를 졸업하고 존스홉킨스 대학에서 천문학 박사 학위를 취득했다. 우주망원경연구소, 릭천문대에서 연구원을 지내고, 칼텍/우주망원경연구소에서 선임연구원을 지냈다. 2005년 한국천문학회 학술상, NASA Group Achievement Award, 2015년 서울대학교 자연과학대학 우수강의상, 2016년 과학기술총연합회 과학기술 우수논문상을 수상했다. 현재 서울대학교 초기우주천체연구단 단장이자, 물리천문학부 교수를 역임하고 있다.

 

이관수
서울대학교 물리학과를 졸업하고 과학사 및 과학철학협동과 정에서 박사 학위를 취득했다. 가톨릭대학교 교양교육원 초빙 교수를 거쳐 현재 동국대학교 다르마칼리지에 재직 중이다.

 

▌기획

재단법인 카오스
우리는 과학이 세상에 도움을 줄 수 있고 과학적 사고가 세상을 바꿀 수 있다고 믿습니다. 더 많은 사람과 기초과학에 관한 다양하고 깊이 있는 지식을 대중 강연 콘서트, 출판 등을 통해 쉽고 재미있게 나누고자 합니다. 카오스재단의 강연은 누구에게나 열려 있으며 지난 강연은 홈페이지와 네이버 TV캐스트를 통해 다시 볼 수 있습니다.

 

▌책 속으로 

미국의 에드워드 스노든(Edward Joseph Snowden이 NSA)에서 미국인의 휴대전화 통화 기록을 모두 저장하고 감시한다는 사실을 위키리스크에 폭로했습니다. 그랬더니 미국 정부는 통화 내용을 녹음하는 게 아니라 누가, 누구한테, 언제, 얼마 동안 통화했는지 간접 기록만 모은다고 변명했습니다. 그렇다면 간접 기록은 괜찮을까요? 스탠퍼드 대학에서 500명의 자원자를 받아 간접 기록을 분석하는 실험을 했습니다. 참가자 A는 어느 날 이른 아침에 언니와 오래도록 통화했고, 이틀 뒤 가족계획을 위한 사무실에 연달아 전화를 걸었으며, 2주 뒤에는 짧게 통화했고, 한 달 뒤에 마지막으로 전화를 걸었습니다. B는 3주 동안 집수리 용품 매장과 자물쇠 수리인, 수경재배 식물 판매업자, 마약 관련 물품을 파는 사람한테 전화를 걸었습니다. 이런 간접 기록을 통해 A는 낙태를 했고, B는 집에서 마리화나를 재배한다는 것을 알 수 있었습니다. 즉, 간접 기록만 있어도 충분히 추측해낼 수 있는 거죠. 
_구글 신은 모든 것을 알고 있다?(정하웅) 34~35쪽

 

이런 디지털 정보에서 더 나아가, 환자의 장기 칩이나 오가노이드와 같은 생물학적인 정보도 차트에 포함될 날이 올 것이라 생각합니다. 제대혈을 저장하는 것처럼, 어릴 때 만들어놓은 나의 장기 칩이나 오가노이드가 의사의 분석이나 치료의 결정, 심지어는 예후의 예측에도 필요할 때 활용될 수 있을 겁니다. 심지어는 외국에도 보낼 수 있겠죠. 외국에 있는 의사가 제 장기 칩을 받아 이것저것 실험을 통해 더욱 정확하게 진단하는 일도 가능할 겁니다. 
이렇게 디지털 정보 이상의 생물학적 정보를 담고 있는 차트를 뭐라고 불러야 할까요? 차트나 아바타와 구분 짓기 위해 저는 페르소나라고 부르려 합니다. 인간은 천 개의 가면을 가지고 있다는 말이 있죠. 다른 사람과의 관계에서 내가 쓰는 가면처럼, 나의 페르소나는 차트와는 달리 의사에게 나에 대해 알려주는, 나와 더 유사한 무엇이라고 보면 될 겁니다. ‘나’라는 존재와는 다르지만, 그러면서도 생물학적인 어떤 것 말이죠. 나의 뇌세포를 키운 장기 칩이나 뇌 오가노이드는 생각을 할 수 있을까요?
_팬텀, 아바타 그리고 페르소나(정석) 62~63쪽

 

이렇듯 지능이 발전하다 보면 사람을 뛰어넘는 초지능이 등장하지 않을까요? 초지능은 모든 영역에서 인간의 지능을 뛰어넘는 것을 말하는데요. 레이 커즈와일(Ray Kurzweil)은 사람의 지능도 계속 발전해왔듯 기계의 지능도 발전하고 있는데, 그 속도가 워낙 가팔라서 언젠가는 기계가 사람을 뛰어넘는 ‘특이점’이 2045년에는 올 거라고 말합니다. 그렇다면 에너지 문제, 불치병 치료와 같은 어려운 문제를 해결하는 데 활용할 수 있겠지요. 물론 부정적인 부분도 있습니다. 초지능이 워낙 발전해서 인간이 통제권을 상실했을 때 안전성이 위협받는 것이겠지요.
그렇다면 인공지능을 어떻게 사용하면 좋을까요? 데이터를 다루는 일은 인간보다는 역시 인공지능이 하는 편이 훨씬 빠르고 객관적일 겁니다. 또 고령화 사회를 맞이하여 생산 가능한 인구가 줄어들고 있는데, 이런 문제를 해결하는 데 이용하면 좋을 겁니다. 또 사회문제를 해결하는 데도 인공지능을 활용하면 큰 도움이 되지 않을까 싶습니다.
_인공지능의 실체와 미래(조성배) 110~111쪽

 

화성의 상태를 지금의 지구와 비슷한 상태로 바꾸어놓는 것을 화성의 테라포밍이라고 합니다. 먼저 얼음 상태의 물을 녹여서 액체로 만들려면 따뜻하게 해야 합니다. 지구 온난화 현상을 그대로 화성에 옮기면 온도를 올려서 물을 녹일 수 있을 것입니다. 
NASA의 테라포밍 계획에 따르면 다섯 단계에 걸쳐 화성을 지구화시키겠다고 합니다. 우선, 대기를 만들어 대기압을 증가시킵니다. 그리고 표면에 액체의 물을 만들면 대기도 있고 물이 있으니 화성을 따뜻하게 만들어서 끝내는 식물이 살아갈 수 있는 장소로 만듭니다. 식물을 통해 산소도 만들어질 수 있겠죠. 마지막으로 도시를 세우는 것입니다. 
_지구 탈출 계획: 화성에 살아남기(이정은) 219쪽

 

미래의 중력파 연구는 어떻게 될까요? 중력파 검출기의 감도가 아직은 낮아서 더 높일 필요가 있고, 여러 대의 중력파 검출기를 엮는 시도도 하고 있습니다. 일본에서도 중력파 검출 장치를 조만간 시험 가동할 예정입니다. 중력파 검출기를 우주에 띄우는 계획도 있습니다. 지구의 지각 흔들림은 중력파처럼 검출될 수도 있어서 중력파 검출을 방해하는 요인 중 하나이므로, 우주에 중력파 검출기를 놓으면 지구의 흔들림과는 상관없이 중력파를 연구할 수 있게 되겠지요. 태양 질량의 10억 배는 되는 거대 질량 블랙홀이 성장하는 과정을 규명하고, 초기 우주에서 나오는 중력파 배경복사 연구를 통해 우주 탄생의 비밀에 한발 더 다가갈 것입니다.
이렇듯, 우주를 연구하는 방법은 나날이 발전하고 있습니다. 앞으로도 우주를 새롭게 바라보고 연구하는 시도가 계속되면서 천문학은 눈부시게 발전할 것입니다. 미래의 천문학을 통해 우주, 나아가서는 우주의 미래를 정확하게 알아낼 수 있는 날이 오리라 믿습니다.
_우주의 미래, 우리의 미래(임명신) 258쪽

 

불가능성이 늘어나면서도 발견과 발명은 계속되는 상황은 어떻게 이해할 수 있을까요? 1920년대에 활동한 폴란드의 물리학자 겸 생물학자인 루드비크 플레크(Ludwik Fleck)는 정찰병의 비유를 듭니다. 과학자는 인류가 지식의 최전선으로 파견하는 정찰병이라는 거죠. 우리가 이미 알고 있는 것이 있고, 알고 있는 영역에서 쳐다보면 어슴푸레 보이는 영역이 있으며, 저 멀리 뭐가 있는지조차 전혀 모르는 영역이 있는데, 다만 전혀 모르는 영역이 있다는 것만은 알고 있다고 말합니다. 과학자들은 알고 있는 영역에서 어슴푸레한 영역을 거쳐 전혀 모르는 영역까지 다가가려는 사람들입니다. 그래서 알고 있는 영역이 넓어지고, 그만큼 어슴푸레한 영역도, 전혀 모르는 영역도 더 넓어집니다. 알고 있는 것이 늘어날수록 현재로서는 모르겠는 것도 늘어난다는 말이죠. 또한 확실히 불가능한 것들(주황색 점)도 늘어나고 어렴풋이 불가능한 것들이 절대 불가능으로 확인되기도 합니다. 우리의 직관과 사고를 안내해주는 훌륭한 비유가 아닐까 생각합니다.
_미래의 기원: 무엇이 우리의 미래를 만드는가?(이관수) 276~277쪽

 

▌차례

머리말 

 

LECTURE 01 구글 신은 모든 것을 알고 있다? -정하웅 
복잡계 네트워크와 데이터과학 / 구글 트렌드와 선거 결과  / 빅데이터의 명과 암
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 02 팬텀, 아바타 그리고 페르소나 –정석 
장기 칩과 오가노이드 / 아바타와 페르소나
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 03 뇌 커넥톰, 마음을 볼 수 있을까? -이준호 
예쁜꼬마선충으로 보는 마음의 미래 / 머릿속을 살펴보는 기술 / 미래의 커넥톰
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 04 인공지능의 실체와 미래 –조성배 
인공지능이란? / 인공지능의 개발 / 인공지능의 미래
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 05 미래의 수학자 –엄상일 
수학의 증명 / 수학에서 컴퓨터의 역할은?
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 06 인공근육: 애벌레에서 아이언맨 슈트까지 –박문정 
현재까지의 로봇 연구 / 로봇과 소재 / 미래의 로봇
패널 토의
질의응답 

 

LECTURE 07 지구의 낯선 미래: 〈설국열차〉 vs. 〈인터스텔라〉 -국종성 
현재의 기후변화 / 기후 피드백 / 기후변화 티핑 포인트
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 08 지구 탈출 계획: 화성에서 살아남기 –이정은 
별의 탄생 / 지구와 화성 / 화성의 생명체
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 09 우주의 미래, 우리의 미래 –임명신 
우주의 미래 / 천문학의 미래
패널 토의
질의응답

 

LECTURE 10 미래의 기원: 무엇이 우리의 미래를 만드는가? -이관수 
과학과 불가능성 / SF와 미래 / 과학의 핵심과 미래
패널 토의
질의응답