기술동향
미래의 핵심 아젠다, 인지과학의 현재와 미래
- 등록일2008-01-24
- 조회수8208
- 분류기술동향 > 플랫폼바이오 > 바이오융합기술
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자료발간일
2008-01-24
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출처
한국산업기술재단
- 원문링크
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키워드
#인지과학#인지 과학
- 첨부파일
기술이여는미래세상01(1).pdf
미래의 핵심 아젠다, 인지과학의 현재와 미래
이정모 | 성균관대학교 심리학과 교수
인지과학을 통한 패러다임의 변혁이 미래 과학기술의 변수로 등장했다. 21세기 미래 과학기술을 추구하는 새 틀의 핵심 축 하나가 인지과학인 것이다. 인지과학은 무엇인가. 인지과학의 현재와 미래를 조명해 보고, 인지과학기술의 기초 연구 및 응용 분야도 알아본다.
20세기 후반에 과학계에 인지혁명(cognitive revolution)이 일어났다. 종래의 인간관, 물질관, 기계관, 학문관, 과학기술관을 대폭 수정하게 하는 새로운 관점인 인지 패러다임이 형성된 것이다.
두뇌의 좌우반구 분할 연구로 의학/생리학 분야에서 노벨상을 수상한 신경심리학자 로져 스페리 박사는 20세기 후반에 일어난 가장 중요한 과학적 사건이 인지혁명이라고 말하였다.
지난 세기 후반에‘정보’라는 개념 자체를 인류에게 제시하고, ‘정보사회’라는 개념을 가능하게 하고, 인간의 마음, 뇌, 컴퓨터를 연결하는 개념적 틀 중심으로 세상을 보게 한 과학적 혁명이 바로‘인지혁명’이다. 단순한 숫자 처리 계산기에 지나지 않았던 계산기를 정보처리와 지능을 지닌 컴퓨터로 대 변혁을 할 수 있게 한 이론적, 개념적 틀을 제공한 것이 인지과학이다. 현재 모두가 논하고 있는 IT의 개념, 예를 들어 정보처리라든가, 지식 표상 즉 데이터베이스, 세만틱웹 등의 개념을 제시한 것 또한 인지과학이다. 하드웨어 측면을 제외하면 인지과학은 IT과학의 모태적 학문이다.
인지과학을 통한 패러다임의 변혁이 미래 과학기술에 주는 의의의 심대함은 21세기 미래과학기술을 추구하는 새 틀의 핵심 축 하나가 인지과학이라는 데에서도 드러난다. 미국과학재단에 의하면 앞으로 추구해야 할 미래 과학기술의 틀이 NBIC 융합과학이며, 그 융합과학기술의 4대 핵심축이 Nano, Bio, Info, Cogno 4개의 과학기술이다. Cogno Technology란 인지과학기술을 지칭한다. 미국 과학재단이 제시한 미래 융합과학기술의 궁극적 목표는 인류 개개인의 능력 발휘와 작업수행을 향상시키는 데에 있다. 바로 그러한 것을 가능하게 하는 핵심적 연결고리가 바로 Cogno 과학기술, 즉 인지과학기술이다.
인류 문화사에서 20세기 전반기까지의 과학기술이 인간 밖의 대상인 물질과 생명체 중심으로 전개되었다면, 이제는 인간 자신의 마음, 지능, 뇌가 과학기술의 핵심 연구 대상이 되는 것이다. 특히 인간과 동물의 자연지능의 본질, 그리고 인공물인 컴퓨터가 이루어내는 인공지능의 본질과 응용적 구현, 이 둘 사이의 관계성이 21세기 과학기술의 중심 주제의 하나가 된 것이다.
미래 테크놀로지의 성공 관건은 이러한 패러다임 변혁의 심대한 의의를 인식하고 그에 맞게 개발할 분야를 확장하는 것이다. 바로 미국, 유럽의 과학기술계가 이러한 개념틀의 전환을 바탕으로 발 빠른 변화를 이루어 내고 있고 대표적인 예가 MIT의 미디어랩이다.
최근 IBM 이론가들은 과학기술의 세상을 2~5 시스템으로 분류하였다. 세상을 자연 시스템과 인공시스템의 둘로 나누고 다시 자연시스템은 물리적 시스템, 생명적 시스템, 인지시스템으로, 인공시스템은 사회시스템과 기술시스템으로 나누었다. 인지과학은 과학으로서는 자연시스템의 하나인 인지시스템을 탐구하며, 응용기술로는 자연 인지시스템이 인공지능, 로봇 등의 테크놀로지 시스템, 또는 경제, 행정 등의 사회시스템으로 이어지는 영역을 다루는 학제적 학문이다.
인지과학은 뇌와 마음과 컴퓨터가 본질적으로 동일한 추상적 원리를 구현하는 정보처리 체계들이라는 생각에서 출발하였다. 인지과학은 뇌와 마음과 컴퓨터에서, 그리고 인간을 포함한 동물에게서 각종 정보처리가 어떻게 일어나며, 그러한 정보처리를 통해서 지능이(인간의 자연지능이건, 컴퓨터의 인공지능이건, 동물의 지능이건) 어떻게 가능하게 되고 구현되는가, 또 응용될 수 있는가를 탐구하려는 종합과학이다.
인지과학은 1) 두뇌 2) 마음 3) 인공물의 정수인 컴퓨터, 그리고 4) 기타 인공물(언어, 경제, 행정 체제 등의 소프트 인공물과, 로봇, 핸드폰 등 각종 하드 인공물 포함)의 넷사이의 정보적, 인지적(지식 형성 및 사용적) 관계를 다루는 다학문적, 학제적 과학이다.
종래의 인간관, 물질관, 기계관, 학문관, 과학기술관을 대폭 수정하게 하는 새로운 관점인 인지 패러다임이 형성된 것이다. 두뇌의 좌우반구 분할 연구로 의학/생리학 분야에서 노벨상을 수상한 신경심리학자 로져 스페리 박사는 20세기 후반에 일어난 가장 중요한 과학적 사건이 인지혁명이라고 말하였다.
<관련학문 분야>
인지과학에는여러 학문들이 관련된다. 먼저 인지과정, 지적 과정이 심리적 과정이기에 심리학이 핵심 학문이 되며, 마음을 정보처리적 관점에서 컴퓨터에 유추하기에 컴퓨터과학(인공지능학)의 중추적 역할이 요구되며, 심리현상이 두뇌 및 기타 신경계의 생물적, 생리적 구조와 기능에 기초하고 있기에 신경과학이 필수적이다. 또한 언어가 인지의 주요 도구이자 형식이고, 언어과정이 인지과정의 핵심이라는 점에서 언어학이 관련되고, 인지의 문제는 인식론의 문제이며 마음, 두뇌, 컴퓨터의 문제는 본질적으로 심신론의 문제이기에 철학적 연구가 필수적이다. 동시에 인지라는 것은 인간이라는 동물의 인류문화적 배경 위에서 축적, 공유하는 지식을 근거로 가능하다는 측면에서 인류학이 관여된다. 이외에도 수학, 물리학, 로보틱스, 커뮤니케이션학, 사회학, 교육학, 경제학, 행정학, 미학, 디자인학 등이 인지과학의 기초주제, 방법, 응용을 다루는 학문으로서 직간접적으로 인지과학에 관련되어 있다.
<연구방법>
이러한 분야들을 통하여 인지과학은 전통적 실험실 실험법, 인지신경영상기법(fMRI, PET, ERP, 근적외선기법 등), 컴퓨터시뮬레이션, 현장관찰법 등의 여러 방법을 사용하여 연구한다. 인지과학 실험에서(예: 분할뇌 실험, 대상인식 실험) 흔히 사용되는 독립변수에는 물리적 자극(예: 감각자극, 언어자극 등)의 특성과 같은 자극변수와, 개인의 정보처리 양식, 지식 특성, 뇌손상 부위 등과 같은 유기체 변수가 사용된다. 이러한 독립변수를 조작하여 그에 따른 정보처리반응의 질적, 양적 특성이 측정되고 수리적 모델들이 제시된다. 예를 들어서 인간이나 컴퓨터가 인간의 얼굴을 어떻게 인식하는가를 연구하기 위하여 망막 수용기세포나 뇌의 시각 시각중추의 특성을 연구할 수도 있고, 이를 컴퓨터나 로봇 시뮬레이션을 통해 공학적으로 탐색, 접근할 수도 있다. 얼굴 모양 자극을 변화시키거나 제시 방식 등을 조작한 인지실험실 실험을 통하여 인간이나 동물이 대상 인식에서 어떤 식으로 주의하며, 정보처리하고, 인식하고, 기억하며 또 그 정보를 활용하는가하는 정보처리적 반응 특성을 중심으로 연구할 수도 있다.
<기초영역 주제>
인지과학의 영역은 광범위하다. 기초분야에서는 인간과 동물의 지각, 주의, 기억 구조와 과정, 지식 표상 구조, 언어이해와 산출, 문제해결적 사고, 추리, 판단 및 결정, 인간 전문가, 사회적 인지, 인지발달 (예: 노년의 인지기능 변화의 정보처리적 특성), 인지와 감정과의 관계, 인지와 문화, 인지의 신경생물적 기초, 신경망 모형, 언어 의미론, 심리철학적 문제, 컴퓨터 시각, 컴퓨터 언어 정보처리, 기계적 학습, 기계적 문제해결, 추론기계, 전문가 체계 등의 주제를 탐구한다.
<응용 분야 영역 주제> 응용분야를 일부만 열거하면 다음과 같다.
? 로보틱스와 인지과학이 연결된 분야에서 동물처럼 몸을 유연하게 움직이는 구현 수준을 넘어서 인간의 아기처럼 환경과 상호작용하며 새 지식과 적응 기술을 스스로 습득하고 인간 및 다른 로봇과 의사소통하며 팀으로 일하는 자율적 인지로봇 또는 발달로봇의 영역, 한 시대 뒤진 개념인 인공지능을 넘어선 인지컴퓨팅 및 인지 시스템영역(인지심리원리를 활용한 기계적 대상인식 시각 시스템, 말소리와 글자 인식 시스템, 의료진단 등 각종 전문가 시스템, 워드프로세서 프로그램, 기타 각종 생활장면 및 교육 장면에서의 지능프로그램 개발영역); 세만틱웹(D/B)의 효율적 구조 형성 및 검색의 인지원리 규명 및 활용영역, 컴퓨터(로봇)-뇌-인지 인터페이스 영역, 뇌인지기능 원리를 활용한 정상인의 각종 인간 정보처리 능력 증진영역, 뇌손상 환자의 인지신경적 진단과 인지적 재활훈련 영역 등이 있다.
? 교통(항공기 포함), 군사 또는 각종 (첨단)산업장면이나 행정기관에서의 인지적 작업 수행이나 관리, 제어에서 오류를 예측, 진단, 감소, 대처시키는 방법의 고안 활용영역, 각종 재난 상황에서의 인간의 인지적, 정서적, 사회심리적, 심리신체적 반응 특성을 예측, 대처, 재적응하게 하고 예방 교육/훈련을 하는 영역, 기술자나 일반 노동자가 산업장면에서 새로운기술이나 지식을 효율적으로 습득하고 활용하게 훈련하거나 또는 효율적재 교육하는영역, 핸드폰이나 리모콘 등 각종 디지털 기구 및 일반 도구, 의류 등의사용자 편의 위주 또는 심미적 디자인 영역, 컴퓨터-인간의 상호작용의 본질의 분석과 효율화 영역, 인지심리원리를 적용하여 사용자가 몰입하게 하는 디지털 게임 디자인 영역, 뇌-인지원리를 적용한 효율적 광고 디자인 및 소비자 모니터링 영역, 뇌-인지학습 원리를 적용한 초중고및노년대상각종인지학습방법기술의교육, 교정, 훈련지원영역을다른한축으로볼수있다.
? 사회과학 분야에서 살펴보면, 2002년에 프린스턴 대학 인지심리학 교수인 카네만 박사는 노벨 경제학상을 수상하였다. 그는 인간의 판단과 의사결정(예: 경재행위 일반, 증권 투자, 정치적, 행정적 결정 등) 논리적 합리성을 따른다기보다는 편향되고 편법적인 제한된 합리성의 원칙을 따름을 보여주었다. 인간은 이성적 동물이고 이성은 합리적이라는 종래의 인간관을 무너뜨린 이 연구결과로 기존의 경제학은 재구성되어 행동경제학, 신경경제학이 등장하고 행동법학이란 분야가 새로 생겼고, 인간의 웰빙, 행복 추구 특성에 대한 관점이 새로 구성되었다. 인지과학과 진화심리학의 연구 결과는 도킨스 박사 등이 종교에 대하여‘만들어진 종교’라는 입장을 확고하게 제시하게 하였고, 인지종교학, 인지신학, 신경신학 등이 태어나게 하였다. 또한 기존의 자유 개념, 윤리 및 도덕 개념을 다시 쓰게 하고 있다.
미래과학자 커즈와일 박사에 의하면 2030년대에는 컴퓨터의 지능이 인간의 지능을 초월하는 특이점의 시대가 도래한다고 한다. 인간의 몸 마음(지능, 기계의 몸 및 지능의 경계선이 사라지는 시점이 오는 것이다. 인간의 신체적 진화가 정지되었다고 생각되는 이 시점에서, 인지과학기술은 이 진화적 한계를 컴퓨터(로봇)와 마음(인지적 능력)과 뇌와 문화(디지털 관련 포함)를 창의적으로 조합한 인지적 패러다임의 과학이론적 틀 및 응용인지과학 테크놀로지 변혁에 의해 극복할 수 있다는 가능성을 제시하고 있다.
물질의 본질 탐구와 활용 중심으로 달려온 기존의 과학기술이, 이제는 이를 넘어서서 인간의 뇌와 마음(인지)능력을 효율적으로 활용하고 최대한으로 발휘하게 하는 새 틀의 과학기술사회의 미래 시대를 여는 데에 인지과학은 그 핵심에 놓여 있는 것이다
...........................(계속)
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