샌프란시스코에 본사를 둔 스타트업 EON이 먼지 쌓인 고전 SF 소설의 한 페이지를 찢어 현실로 옮겨온 듯한 ‘디지털 강령술’을 선보였습니다. 이들은 초파리의 뇌 지도를 통째로 추출해 가상 신체에 이식한 뒤, 그것이 실제로 움직이는 모습을 지켜보았습니다. 단순히 초파리를 흉내 내는 애니메이션이나 머신러닝 알고리즘이 아닙니다. 생물학적 뇌의 배선 구조를 그대로 복제한 ‘디지털 에뮬레이션’입니다. EON의 창립자 마이클 안드레그(Michael Andregg)에 따르면, 이 가상 초파리는 별도의 튜닝 없이도 91%에 달하는 행동 정확도를 기록했습니다.
‘전뇌 에뮬레이션(Whole-brain emulation)‘의 시대가 마침내 막을 올린 듯합니다. 거창한 선언문이 아니라, 가상 곤충의 다리 끝이 미세하게 떨리는 소박한 움직임과 함께 말이죠. 수년 동안 의식을 ‘업로드’한다는 개념은 미래학자들이 내건 머나먼 철학적 미끼에 불과했습니다. 하지만 EON의 이번 시연은 기술적 토대가 이미 마련되었으며, 비록 당장 생물학적 인류의 우위를 위협할 수준은 아닐지라도 실질적인 작동 단계에 진입했음을 시사합니다.
기계 속의 유령 (The Ghost in the Machine)
도대체 어떻게 이런 일이 가능했을까요? 이 프로젝트는 FlyWire라 불리는 거대한 협력 연구의 결과물 위에 세워졌습니다. FlyWire는 성체 초파리 뇌의 전체 ‘커넥톰(Connectome)’—즉, 뉴런 하나하나와 시냅스 하나하나를 연결한 정밀 배선도—을 고통스러울 정도로 치밀하게 매핑해냈습니다. 이 커넥톰은 약 14만 개의 뉴런과 5,000만 개 이상의 연결로 이루어진 생물학적 회로의 미로이며, 현재 오픈 데이터로 공개되어 있습니다.
EON은 이 정교한 지도를 가져와 ‘누설 적분 발화(Leaky-Integrate-and-Fire, LIF)‘라는 놀라울 정도로 단순한 뉴런 모델을 적용했습니다. LIF 모델은 계산 신경과학의 고전으로, 뉴런의 복잡한 생물리학적 기전을 몇 가지 기본 규칙으로 단순화합니다. 들어오는 신호를 통합하고, 시간이 지남에 따라 일부 전하를 흘려보내며(leak), 임계값을 넘으면 스파이크를 발화(fire)하는 식입니다. 이렇게 탄생한 디지털 뇌는 MuJoCo 물리 엔진 위에서 구동되는 초정밀 물리 시뮬레이션 신체인 NeuroMechFly와 연결되었습니다.
안드레그가 강조하는 가장 놀라운 지점은, 신경과학 데이터와 시뮬레이션 소프트웨어를 결합한 이 ‘루브 골드버그 장치’ 같은 조합이 실제로 작동했다는 사실입니다. 그는 “이는 지능의 핵심 정보가 개별 뉴런 모델보다는 뇌의 구조(architecture) 그 자체에 얼마나 많이 담겨 있는지를 보여준다"라고 설명했습니다. 이는 커넥톰 공학 분야에 있어 강력한 증거가 됩니다. 즉, 뇌의 배선도야말로 지능이라는 퍼즐의 가장 핵심적인 조각이라는 뜻입니다.
영생의 뒷면에 적힌 주의사항
우리의 뇌를 디지털화하기 위해 서두르기 전에, 반드시 짚고 넘어가야 할 중대한 한계점들이 있습니다. 첫째, 원래의 FlyWire 스캔 데이터는 뇌에 국한된 것이지 전체 신경계와 신체를 포함하지 않았습니다. 이 때문에 EON은 뇌의 운동 출력을 NeuroMechFly의 가상 근육에 어떻게 연결할지 추측에 의존해야 했습니다. 이는 분명한 한계이며, 회사는 향후 프로젝트에서 뇌와 신체를 동시에 스캔함으로써 이를 해결할 계획입니다.
둘째, 단순한 LIF 뉴런 모델은 ‘가소성(plasticity)‘이 결여되어 있다는 치명적인 단점이 있습니다. 이 디지털 초파리는 새로운 장기 기억을 형성할 수 없습니다. 과거 생물학적 구조의 틀에 갇힌 채 반복되는 루프 속에 사는 유령인 셈입니다. 반응할 수는 있지만, 학습할 수는 없습니다. 안드레그 역시 이 점을 인정하며 까다로운 윤리적 질문을 던집니다. “이 존재가 무엇을 경험하는지 아무도 모릅니다. 하지만 우리는 그 가능성을 진지하게 받아들이며, 단순히 테스트 박스가 아닌 풍요로운 환경을 제공하기 위해 노력하고 있습니다.”
디지털 초파리에서 AI 군주까지?
EON은 이번 초파리 실험을 미래 에뮬레이션 교향곡의 서막으로 보고 있습니다. 안드레그는 세 가지 원대한 비전을 제시합니다.
- 뇌의 이해: 신경 질환을 연구하기 위한 완벽한 모델 구축.
- 지능의 발견: “인류 역사상 가장 비싼 트레이닝"이었던 진화가 만들어낸 알고리즘의 역설계.
- 인류의 업로드: 인간의 가치와 근본적으로 일치하는 인공 초지능(ASI)으로 가는 경로 제공. 결국 그것은 ‘인간 그 자체’이기 때문입니다.
마지막 포인트는 오늘날의 AI 거물들을 향한 선전포고와도 같습니다. 안드레그는 전뇌 에뮬레이션을 비밀스러운 연구소에서 만들어지는 ‘불투명한 AI 시스템’에 대항할 민주적인 대안으로 규정합니다. 기억과 인격을 보존하는 고정밀 업로드를 통해 생물학적 쇠퇴에서 벗어나고, 순수 인공 지능의 속도에 맞춰 ‘실시간보다 빠르게’ 사고하며 공존하겠다는 약속입니다.
로봇 공학에 던지는 메시지
로봇 공학계에 있어 이번 성과의 함의는 디지털 영생보다는 완전히 새로운 ‘제어 시스템’의 등장에 가깝습니다. 수십 년 동안 로봇 공학자들은 단순한 동물의 유연하고 즉각적인 반응성을 재현하기 위해 고군분투해 왔습니다. 이번 연구는 새로운 길을 제시합니다. 지능을 위에서 아래로(top-down) 프로그래밍하는 대신, 자연이 이미 완성해 놓은 설계도를 그대로 복사하면 어떨까요?
곤충의 뇌를 직접 에뮬레이션한 제어 시스템을 탑재해 숲속을 민첩하게 누비는 자율 드론, 혹은 바퀴벌레처럼 아무런 생각 없이도 잔해 위를 거침없이 기어가는 다족 보행 로봇을 상상해 보십시오. 이러한 신경계를 에뮬레이션함으로써 우리는 기존의 머신러닝으로는 도달하기 힘들었던, 훨씬 효율적이고 강력한 이동, 항법, 장애물 회피 알고리즘의 빗장을 풀 수 있습니다.
이 디지털 초파리는 일종의 ‘개념 증명(Proof-of-concept)‘입니다. 완전히 에뮬레이션된 뇌와 물리적으로 시뮬레이션된 신체 사이의 고리를 닫는 것이 가능하다는 것을 증명했습니다. 이제 남은 과제는 ‘규모의 확장’입니다. EON의 다음 목표는 약 14만 개의 뉴런에서 7,000만 개 수준인 생쥐의 뇌로 도약하는 것입니다. 무모해 보일 정도의 대담한 목표입니다. 하지만 만약 그들이 성공한다면, 생물학과 로봇 공학의 경계는 우리가 상상조차 못 했던 방식으로 무너지기 시작할 것입니다. 기계 속의 유령이 깨어났습니다.
