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21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들

총 22건 | 생성일 2020-07-20 10:06

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<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>“생명의 기원·AI·우주·통섭… 친절하지만 깊이있는 ‘지적 자극’ 됐다”

■ 전문가 화상 좌담회 ／참석자／ 이명현 과학책방 갈다 대표 송기원 연세대 생화학과 교수 장은수 출판평론가 사회 = 최현미 문화부장 이명현 과학책방 갈다 대표의 글을 시작으로 올해 7월부터 매주 연재된 ‘21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들’ 시리즈가 지난 22일 정지훈 모두의연구소 최고비전책임자의 통찰을 끝으로 마무리됐다. 물질, 생명, 세계, 통섭·융합 등 네 분야에 걸쳐 국내 대표적인 전공학자와 과학 필자들이 참여한 시리즈는 생명의 탄생과 죽음, 우주의 비밀, 디지털 윤리에 이르기까지 과학의 최전선에서 진행 중인 과학 연구와 이들이 풀어가는 궁극적 질문에 대한 답을 짚어낸 지적 탐구의 여정이었다. 또한 인공지능(AI)부터 팬데믹(세계적 대유행)과 백신에 이르기까지 과학이 일상이 된 시대, ‘전문적’ 깊이와 ‘대중적’ 이해라는 두 요소를 모두 끌어안은 성공적인 ‘과학 커뮤니케이터’ 작업이기도 했다. 연재를 마무리하며 시리즈를 기획한 이 대표, 필자로 참여한 송기원 연세대 생화학과 교수 그리고 출판평론가 장은수 편집문화실험실 대표가 함께한 좌담을 싣는다. 최현미 문화일보 문화
최현미 논설위원 | 2020-12-31 09:49
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>수개월 걸린 ‘단백질 구조’ 실험… AI는 서열정보만으로 단박에 예측

■ (20) 과학은 꼭 인간의 것일까? 인공지능의 역할은? 딥마인드社 알파폴드, 단백질 예측 대회서 1등 … 코로나 구조 분석 활용 백신개발 공헌 AI기술의 과학자 대체 신호탄 … 직접 가설 만들고 문제인식, 또 한번의 ‘혁명’ 필요 과학 성과도 AI 인프라에 좌우 … 공공영역서 해결못하면 연구 양극화 지난 11월 말 유명한 생명 공학 대회인 CASP14의 결과가 공개됐다. 단백질 구조 예측과 관련해 가장 유명한 대회다. 2019년 알파고로 유명한 딥마인드 사의 단백질 구조 예측 인공지능(AI) 알파폴드(AlphaFold)가 기라성 같은 연구 그룹들을 제치고 1등을 기록한 바 있기 때문에 2020년 버전인 알파폴드2 역시 좋은 성적을 낼 것으로는 여겨졌는데, 결과는 예상했던 것보다 훨씬 충격적이었다. 2위를 기록한, 미국 생화학자 데이비드 베이커(David Baker) 워싱턴대 교수가 이끄는 베이커 그룹과 3배라는 엄청난 점수 차이를 기록했을 뿐 아니라, 그 성능을 질적으로 평가하더라도 현재까지의 단백질 구조 연구 전체를 송두리째 바꾸어 놓을 것이라는 이야기가 나올 정도로 압도적인 성능을 보여 주었다. 알파폴드2는 CASP1
문화일보 | 2020-12-22 10:36
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>생물다양성이 생태계 안정성 높이지만… 멸종 속도 1000배 빨라져

■ (19) 왜 생명은 그토록 다양한가? 그 신비와 상실에 대하여 20세기 들어 다양성과 생태적 기능 논란 둘러싼 실험적 연구 이어져 물·공기 등 인간의 삶-사회에 직간접 혜택 제공하는데 800만종 중 100만종 상실 임박… 대체 불가능한 독보적 가치 사라지는 셈 생물과 다양성. 이 두 단어의 관계는 참으로 독특하다. 한편으로는 너무나 긴밀하고 당연하게 느껴진다. 사람들의 얼굴과 성격에서부터 지구상 동식물들의 종류를 생각하면 생명과 관계된 것은 무엇이든 다양하니 말이다. 다른 한편으로는 의외이고 새삼스럽다. 생물이라고 해서 꼭 이렇게 다양해야 하는 걸까? 대체 다양성이 뭐길래? 어쩌면 너무나 기본적인 세상의 속성에 관한 얘기인지라 생각하면 할수록 어렵게 느껴지기도 한다. 두 단어가 합쳐져 생긴 ‘생물다양성’이라는 합성어 또한 비슷한 처지에 있다. 어떤 이들에겐 말 그대로 생물이 다양하다는 단순한 사실로 쉽게 이해되는가 하면, 또 어떤 이들에겐 생물의 집합적인 특성을 가리키는 추상적인 개념처럼 난해하다. 최근 생물다양성이라는 용어가 사회 일반 어휘에 진입하면서 그것이 우리가 지향해야 할 하나
문화일보 | 2020-12-15 10:11
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>빛의 속도·중력·플랑크 상수 조합하면 시간·길이의 ‘최소 단위’ 얻어져

(18) 시간과 공간에도 최소 단위가 있을까? 플랑크 시간과 공간의 수수께끼 원자가 물질의 궁극적 실체는 아니지만 통상적으로 물질의 최소 단위 시간과 거리의 최소 단위가 있다는 직접적인 증거는 없고 너무 작아 실험으로 검증할 수는 없지만 통계역학으로는 추측 가능 지금은 드라마라고 하지만 예전엔 이를 연속극이라 부르던 시절이 있었다. 연속극이라고 해서 방송 시간이 끊임없이 지속되지는 않았다. 여기서 연속은 이야기 전개가 끊이지 않고 이어진다는 뜻이다. 어려울 게 없을 것 같은 연속의 개념도 수학책에 등장하면 어렵다. 고등학교 수학에 연속 함수가 등장한다. 그 기저에는 실수의 연속성이라는 더 어렵지만 흥미로운 얘기가 숨어 있다. 종이 위에 연필로 직선을 하나 그어 보자. 이 직선은 연속일까? 직선의 연속성이란 직선을 이루는 점들이 빈틈없이 이어짐을 말한다. 직관적으로는 연속으로 보인다. 이런 직선에 눈금을 그려 넣고 0, 1, 2 같은 숫자를 밑에 달아서 수학 문제를 풀었던 기억이 다들 있을 것이다. 이 과정은 사실 직선 위의 점들에 실수를 하나씩 일대일로 대응시키는 것이다. 그래서 직선이 연속？
문화일보 | 2020-12-01 10:17
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>물리학만으론 사회현상 이해 한계… ‘애정 어린’ 미시적 시선 함께해야

(17) 코로나부터 경기 변동까지… 물리학이 설명할 수 있을까? 물리 시스템을 연구대상 삼는 통계 물리학… 최근 ‘사회 물리학’으로 확대 빅데이터 기반한 연구 등으로 사회현상 이해에 도움 커지겠지만 통계적 패턴 구성하는 한 사람 한 사람을 정량적으로 설명할 수는 없어 물리학이라는 상당히 큰 학문 안에는 여러 연구 분야가 있다. 통계 물리학도 그중 하나다. 천체 물리학자는 천체를, 입자 물리학자는 입자를, 반도체 물리학자는 반도체를 연구하지만, 통계 물리학자는 통계를 연구하지 않는다. 통계를 연구 방법으로 이용한다. 통계 물리학은 연구의 대상이 아닌 방법이 이름에 있어 독특한 물리학의 한 세부 분야다. 우리가 어떨 때 통계를 이용하는지 생각해 보자. 초등학교 때 배우는 막대 그래프도 통계의 한 표현 방식이다. 같은 반 친구들 모두의 키가 어떤 방식으로 분포하는지 궁금할 때, 통계를 이용해 막대 그래프를 그리면 한눈에 전체를 파악할 수 있다. 가장 키가 큰 학생의 키가 몇인지, 키가 중간 정도인 학생의 키는 어느 정도인지 막대 그래프에서 한눈에 볼 수 있다. 특정한 학생 한 명의 키가 궁금하면 자를
문화일보 | 2020-11-24 10:17
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>과학과 인문학은 동등한 파트너…‘집어삼킴’ 아닌 合致 있어야

■ (16) 새로운 통섭은 어떻게 가능한가? 무조건 낮은 수준으로만 설명하려 한다?…환원주의 신봉하는 과학자는 없어 인문학자의 전문지식을 과학자의 실증적 연구방식과 결합 각각의 학문적 연구결과가 중간지점서 만나 잘 맞아야 하는 ‘터널공사’와 같아 까놓고 말하자. 예술이나 인문학을 하는 사람이 굳이 과학까지 알아야 하나? 셰익스피어의 비극 ‘오셀로’를 분석한다고 하자. 16세기 베니스의 백인 사회에서 행해진 인종 차별, 그리고 가부장제 문화에서 남성의 여성 억압을 짚어내면 얼추 넉넉할 성싶다. 문학 비평가가 뇌과학이나 네트워크 과학, 진화 심리학을 속성으로 공부한들 도대체 뭐가 달라질까? 일리 있는 말이다. 인문학은 텍스트를 정교하게 독해하고 어떤 현상이 일어난 사회적 맥락을 포착하는 고유의 방법론으로 지금껏 잘해 왔다. 그러나 인문학자들이 개별 대상을 파고들 때 보여 주는 극도의 엄밀함이 그 연구를 다른 모든 학문과의 관계망에서 폭넓게 자리매김할 때는 갑자기 시들해짐을 부인하기 어렵다. 왜 베니스의 오셀로건 신라의 처용이건 남성들은 배우자의 정서적 부정보다 육체적 부정에 더 흔들？
문화일보 | 2020-11-17 10:07
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>노화 세포만 골라 제거하면… ‘늙음’도 치료가능한 病이 된다

■ (15) 죽음의 비밀에 도전하는 생명과학 기존엔 세포사멸·자가소화는 예정된 죽음… 세포괴사는 사고사로 정의 최근엔 손상되고도 원래기능 수행하는 ‘노화 세포’ 개념 도입돼 노화 세포는 진화상의 오류… 노쇠·장수문제 해결 위해선 이 난제부터 풀어야 시작은 한 남자의 오만에서부터였다. 감히 포세이돈께 돌아가야 할 소를 빼돌린 크레타 왕 미노스는 그 결과로 황소에 오쟁이를 진 남편이 되었으며, 사람을 먹는 괴물 미노타우로스를 아들로 얻게 되었다. 미궁에 갇혀 제물로 바쳐진 소년과 소녀를 잡아먹고 사는 괴물 미노타우로스를 물리치고, 제 자식을 괴물의 먹이로 보내야 했던 부모들의 참담함을 해소해 준 이가 바로 테세우스였다. 아테네 사람들은 그의 업적을 기리기 위해 그가 타고 돌아온 배를 보존하기로 했다. 하지만 시간은 모든 것을 마모시킨다. 사람들은 삭아 버린 조각을 떼어내고 새로운 조각을 덧대며 끊임없이 배를 수리했다. 오랜 세월이 흘러 테세우스의 배는 여전히 건재했지만 원래 그가 탔던 배를 이루던 조각은 하나도 남지 않았다. 그렇다면 과연 이 배는 테세우스의 배라고 할 수 있는가? 테세우？
문화일보 | 2020-11-10 09:56
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>중첩된 0과 1 동시 처리… ‘꿈의 컴퓨터’ 모두에게 필요할까

(14) 양자 컴퓨터의 현재와 미래 양자 역학 기술, 엄청난 처리 속도… 기존 암호망 다 뚫을 수 있어 0과 1 중첩은 아슬아슬하게 쌓아 올린 유리잔과 비슷… 중첩 깨지는 ‘결어긋남’ 최대 장애물 노이즈 차단하고 -270도 극저온 온도 유지해야… 기존 컴퓨터 대체까지 먼 길 인류 문명에 가장 큰 영향을 준 기계는 무엇일까? 아마도 ‘컴퓨터’라고 답하는 사람이 적지 않을 것이다. 컴퓨터는 데스크톱이나 노트북뿐 아니라 냉장고의 제어 장치나 스마트폰 등을 모두 포함한다. 왜냐하면 컴퓨터(computer)는 말 그대로 계산하는(compute) 행위자(-er)를 의미하기 때문이다. 계산하는 기계로 무엇을 할 수 있을까? 인간의 사고와 행동은 적절한 문장으로 표현할 수 있다. 문장은 문자로 쓰여 있으며, 문자는 숫자로 바꿀 수 있다. 예를 들어 ‘ㄱ’은 ‘1’ ‘ㄴ’은 ‘2’같이 말이다. 모든 숫자는 이진법, 즉 0과 1로 나타낼 수 있다. 결국 인간의 사고와 행동은 0과 1의 문자열로 나타낼 수 있다. 명령을 받아 그것을 수행한다는 것은 0과 1로 된 문자열을 입력받아 적절한 0과 1로 된 문자열을 출력하는 것이라 볼 수 있다. 우리는 일종？
문화일보 | 2020-10-27 10:14
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>백신접종 우선순위도 결정하는 ‘페이지랭크’… 구글은 神이 되려하나

(13) 네트워크 연구의 확장 페이지랭크 알고리즘, 인터넷 문서 연결구조로 중요도 평가… 독보적 검색엔진으로 교통망같은 상호작용·다중의 인간관계 연구에도 ‘네트워크 과학’ 활용 생물학·기술 데이터 수집되면서 전염병·경기예측까지… 어리석은 질문에 답해주는 세상 가장 인기 있는 회사는 어디일까? 요즘은 누구나 궁금한 것이 있을 때 검색 엔진에 물어본다. ‘가장 인기 있는’까지 입력하자 검색창에는 다음에 입력하려는 것이 무엇인지 알고 있다는 듯 ‘스포츠’ ‘게임’ ‘아이돌’의 연관 검색어가 나타난다. 추천 검색어를 모두 제치고 ‘회사’를 입력한다. 검색 결과에는 애플과 구글이 나온다. ‘가장 인기 있는 회사?’ 다시 생각해 보니 질문이 잘못됐다. 회사의 인기라는 것을 도대체 누가 어떻게 정한단 말인가? 이런 어리석은 질문에도 뭔가 답을 내는 검색 엔진이 신통하다. 누군가 생각했을 법한 질문에 대한 여러 응답이 검색된다. 최근 한 설문 회사에서 공학 전공 대학생들을 대상으로 가장 입사하고 싶은 직장을 조사했다. 결과에서는 구글이 제일 선호되는 기업으로 뽑혔다. 취직을 앞둔 사람들이 들어
문화일보 | 2020-10-20 10:09
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>‘생명 원천이자 죽음의 사신’소행성… 직경 10~100m급은 3%만 정보확인

(12) 지구 위협하는 ‘근지구 천체’ 연구 직경 1㎞ 넘는 ‘전지구적 위협’천체는 99% 목록화… 300m∼1㎞ 이하는 64% 완성 20m 직경의 2013년 첼랴빈스크 운석, 히로시마 원폭의 33배… 공중 폭발 덕에 피해 적어 유엔 산하 IAWN·SMPAG가 소천체 추적·감시하며 자료수집·분석·배포 생명은 어떻게 시작됐을까? 검붉은 용암이 팥죽처럼 끓고 독성 기체가 코를 찔렀을 아득한 과거에 지구를 융단 폭격했던 천체들이 과연 그 불지옥 같은 곳에 생명의 씨앗을 뿌렸을까? 과학자들은 지난 수십 년간 소행성과 혜성을 포함한 소천체가 지구에 심대한 영향을 끼쳤다는 증거를 확보했다. 미국 남서 연구소의 해럴드 레비슨(Harold F Levison) 박사는 소천체 연구로 그 지식 격차를 메울 수 있다고 단언한다. “바닥에 쓰러진 피해자보다는 벽에 뿌려진 혈흔이 사건의 전모를 밝히는 데 더 귀중한 단서가 될 수 있습니다.” 그의 말을 곱씹어 보면 적절한 비유구나 하는 생각도 든다. 행성은 소천체들이 충돌, 파괴, 합체 과정을 겪으면서 만들어진 뒤, 시간이 지나 모든 것이 녹아 뒤섞이고 오염돼 원재료는 흔적조차 찾기 어렵다. 오늘날
문화일보 | 2020-10-13 11:25
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>외계문명 찾으려 60년간 ‘전파’ 탐지…20년 내 유의미한 결과 기대

■ ⑪ 외계 지적 생명체 찾기 ‘SETI’ : 어떻게 왜 연구하나 1960년 전파 망원경 활용해 시작… ‘인공’여겨지는 신호 많았지만 반복 관측 안돼 2016년 거액 기부되며 신호 포착에 집중할 수 있는 여력 생겨 과학자들이 외계인 만나 묻고싶은 말… “숱한 위기를 어떻게 이기고 생존했는가?” 외계 지적 생명체를 찾는 과학자들의 작업을 통칭해 세티(SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence) 프로젝트라고 한다. 지구 밖(즉 외계) 어느 곳에 존재할지도 모르는 ‘지능’을 가진 존재, ‘외계 지적 생명체’는 아직 발견된 적이 없는 가능성의 존재다. 말하자면 가상의 대상인 것이다. 세티 프로젝트는 가상의 존재를 찾는 경계의 과학이다. 그런데 ‘지적’이라는 의미도, ‘생명체’라는 의미도 사실 모호하다. 지적 생명체라고 부를 수 있으려면 어느 정도로 지적이어야 하는지, 지능을 가진 것이 꼭 ‘생명체’일지 불분명하기 때문이다. 아직까지 우리가 아는 한, 전 우주를 통틀어 지적 생명체가 존재하는 곳은 지구뿐인 것으로 관측되고 있다. 일단 모든 것이 지구의 지적 생명체인 인간을 기준으로 할 수밖에 없다. 그래
문화일보 | 2020-10-06 11:59
<21세기 과학의 최전선, 궁극의 질문들>우주의 입자 85%는 암흑물질… 존재만 알 뿐 정체는 모른다

(10) 물질의 최소 단위를 찾는 모험의 끝은 어딜까? 쿼크·중성미자 등은 일부분일 뿐…모든 물리이론으로도 ‘암흑물질’ 설명 못해 이휘소 박사가 제시한 ‘윔프’ 수십 년째 다양한 실험에도 번번이 검출 실패 현재 양자게이지 이론에서는 전자 등 기본입자가 물질의 최소단위일 가능성 열려 있어 양자 전기 역학을 완성한 이론 물리학자 리처드 파인먼은 20세기에 인류가 얻는 물리학적 지식 중에서 매우 오랫동안, 아마도 1000년 이상, 이어질 지식의 하나로 원자론을 꼽은 적이 있다. 우리 주변에서 볼 수 있는 모든 물질, 컴퓨터, 책상, 커피잔, 인간, 시계, 건물, 지구, 달, 태양, 은하를 포함한 그야말로 삼라만상의 내부를 자세히 들여다보면 결국 원자를 만나게 된다. 파인먼이 말한 원자는 화학에서 말하는 분자를 이루는 기본 알갱이로도 볼 수 있겠지만, 이 화학적 원자를 이루는 보다 근본적인 물질로 확대해서 생각할 수 있을 듯하다. 20세기 초반에 화학적 원자에 도달한 인류는 21세기에는 그보다 훨씬 작은 원자핵의 내부까지 들여다보는 수준에 이미 도달했다. 고대 그리스 철학자들의 사변을 뛰어넘어, 현대적인 의？
문화일보 | 2020-09-28 09:57