:티에라(Tierra)를 예시로
글로벌미디어 20102642_김현경
1.서론
일반적으로 인공생명하면 공상과학영화를 떠올리곤 한다. 대개 프랑켄슈타인을 떠올리거나 영화 A.I를 떠올리는 게 보통일 것이며, 인공생명이 자연적으로 발생된 것이 아닌 인공적이며 기계적인 조작에 의해 만들어진 생명임을 짐작할 것이다. 하지만 이제부터 얘기할 것은 만져지는 것이 아닌 컴퓨터 안에서의 인공생명이다. 그리고 이러한 인공생명의 구체적인 이해를 돕기 위해 토마스 레이(Tomas Ray)의 작품 티에라 (Tierra)에 대해 자세히 살펴볼 것이다.
2. 본론
인공생명에 대한 정의
우선 인공생명의 이해를 돕기 위해 개념을 알아보자. 두산대백과 사전에서는 인공생명에 대해 이렇게 설명하고 있다.
(요약)
유전자알고리즘을 이용해 제작된 컴퓨터 프로그램.
(본문)
유전·돌연변이·교배 등 생물의 진화과정을 적용시켜 만든 컴퓨터 프로그램이다. 생명현상의 특징인 유전자 알고리즘을 응용해 만들었다.
인공생명 연구는 미국 샌타페이연구소의 크리스토퍼 랭턴이 기초를 닦았는데, 그는 1987년 9월, 미국 로스앨러모스에서 제1회 인공생명 워크숍을 개최하며 인공생명에 대한 정의를 발표하였다. 정의에 따르면 인공생명은 생명체의 특징을 갖는 인공체를 창조하기 위한 과학의 한 분야로, 유기체가 아닌 물질을 재료로 하며 본질은 정보라는 것이다.
이 분야의 연구자들은 인간 중심주의와 하나의 생명 형태, 하나의 우주라는 고정관념을 부정한다. 우주에는 수많은 생명 형태가 존재한다는 것을 전제로, 탄소를 기초로 하는 생명 형태 이후의 생명 형태를 연구한다. 컴퓨터 프로그램으로 가상세계를 만들고, 이 가상세계 안에서 생명체의 탄생·성장·진화과정 등 생명활동의 본질을 연구하고 재현함으로써 인공생명을 탄생시킨다.
인공생명과 비슷한 개념으로 인공지능(AI:Artificial Intelligence)이 있는데, 인공지능은 인공생명처럼 생명활동을 컴퓨터 프로그램으로 재현하는 기술이다. 하지만 인공지능은 인간의 지능구조와 의식을 이해함으로써 스스로 판단하고 행동하는 시스템 개발을 목적으로 한다는 점에서 인공생명과는 다르다.
인공생명의 적용사례로는 라이프 게임(Game of Life)과 보이드(Boid), 컴퓨터 바이러스 등을 들 수 있다.
http://100.naver.com/100.nhn?docid=783259
위의 설명을 보면 인공생명은 인간중심적인 사고에서 벗어나 가상현실을 창조하고 그 안에서 생명을 만들고 그 생명들의 활동은 연구하기 위한 컴퓨터 프로그램이라는 것을 알 수 있다. 또한 그의 본질은 정보이다. 좀 더 깊은 이해를 위해 크리스 랭턴(Chris Langton)의 Artificial lifeⅠ서문에 나와 있는 인공생명에 대한 정의를 간략하게 소개고 싶다. 크리스 랭턴은 인공생명이 기본적인 생물학적 법칙을 추상화하기 위한 시도로 인한 생명의 이해를 돕기 위한 학문이라고 말하며, 이러한 역학이 물리적인 미디어, 즉 컴퓨터와 같은 미디어 안에서 재창조된다고 하였다. 그리곤 인공생명이 현재 지구상의 생명(as-we-know-it)의 생물학적 현상을 연구하는 새로운 방법을 제시할 뿐 아니라, 가능할 법한 생명(as-it-could-be)의 생물학적 논리로 까지 연구범위를 확대시켜준다고 하였다. 크리스 랭턴의 정의를 보면 인공생명이 현재의 생명현상을 연구하기 위한 하나의 수단이며,이것으로 진화의 방향성과 훗날 가능할 생명체의 모습까지 시뮬레이션할 수 있다는 것을 알 수 있다. 대략의 개념과 정의를 알았으니 토마스 레이(Tomas Ray)의 티에라(Tierra)를 보겠다.
토마스 레이(Tomas Ray)의 티에라
토마스 레이는 인공생명 연구자로 권위가 있으며, 많은 학위논문과 인공생명 회의에 주요한 인물로 참가해왔다. 1990년에서 2001년까지 그는 디지털 매체안에서의 진화을 연구하였으며 이 작업은 티에라의 창조로 이어졌다. 티에라는 기계 코드가 자기 복제를 하는 프로그램인데, 이것은 자연적 선택으로 인해 진화하였다. 2000년에 그는 이 시스템을 가상 생명이라 불렀다. 이 가상 생명은 칼심즈(Karl Sims)의 '진화된 가상 창조물(Evolved Virtual Creature)'의 파생물이라고 할 수 있다.
21세기 호모사피엔스에서 '진화의 지능'의 '진화의 진화' 부분을 보면 이런 내용이 있다.생물학자이자 열대우림 전문가인 토마스 레이가 설계한 네트웍 티에라라는 이름의 생물 진화 시뮬레이션 소프트웨어가 좋은 예다. 레이가 만든 "생물"은 각각의 "세포"의 DNA 빗스한 유전 암호가 있는 시뮬레이션이다. 이 생물은 제한된 공간과 에너지 자원을 놓고 서로 경쟁한다.
~이런 식으로 진화의 전략도 진화해 왔다. 가속적 리턴의 법칙에 따르면 이것은 필연적인데, 전략을 진화시키는 것이 진화 과정이 의존하는 기본적인 방법인 것이다.
진화를 시뮬레이트 해보면, 진화가 "한 번에 하나씩"개선하면서도 상호작용하는 많은 요소들을 가진 복잡하고 독창적인 설계를 할 수 있었다는 것을 믿을 수 있게 된다.
이 인공 세계의 독특한 점은 이 생물들이 인터넷에서 150개의 컴퓨터를 자유롭게 이용한다는 것이다. 이 연구의 목적 중 하나는 5억 7천만 년 전 캄브리아기에 다양한 동물들이 폭발적으로 발생한 사건이 어떻게 가능했는가를 알아보기 위한 것이었다. 레이는 그가 만든 생물들이 특징 없는 단세포에서 다양한 모습의 다세포 생물로 진화해 가는 것을 보면서 소리쳤다. "진화가 펼쳐지는 걸 직접 볼 수 있다니 정말 짜릿짜릿하군!" 들리는 바에 따르면 레이는 기생충, 면역, 그리고 조잡하나마 사회적 상호작용에 해당하는 것을 확인했다고 한다. 이 실험의 한계는 시뮬레이트된 환경에 복잡성이 결여되었다는 것이다. 이 연구를 잘 들여다보면 실제 세계에서 진화의 전개를 위하여 꼭 필요한 자원인 카오스적 환경이 필요하다는 것을 알 수 있다.
진화를 실제로 응용하는 것은 진화적 알고리즘의 영역이다. 여기서는 수백만 개의 진화하는 컴퓨터 프로그램들이 시뮬레이트된 진화 과정에서 서로 경쟁하며, 진화의 본래적 지능이 약하기 때문에 우리는 돋보기로 약한 햇빛을 모으는 것과 같은 방식으로 그것을 모으고 증폭한다.
Tierra 는 스페인어로 지구를 의미한다.1991 년에 생태학자 Thomas Ray 가 만든 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램이다. 이 프로그램은 진화, 돌연변이, 자기복제, 재조합이 가능한 프로그램이다. Tierra 는 흔히 인공생명 (Artificial Life) 모델의 예로서 언급된다 ; Tierra를 본따서, 진화가능한 컴퓨터 프로그램이란 것은 에너지 (CPU time) 와 자원 (main memory)을 얻기위해 다투는 디지털 생물 (digital organism) 을 의미할 수 있다 .처음에 Tierra 모델은 진화와 생태적 역학의 기본과정을 실리콘 속에서 (in silico) 실험적으로 탐색해 보기위해 사용되었다. 즉 punctuated equilibrium, host-parasite co-evolution, density dependent natural selection 의 역학 (dynamics) 과 같은 과정들은 Tierra 모델에서 쉽게 조사할 수 있다. 유전알고리즘 (Genetic Algorithm) 과 같은 진화알고리즘 (Evolutionary Algorithm)의 전통적인 모델과의 주목할 만한 차이점은 그 모델에서 구축된 명확하거나 외부에서 발생된 (exogenous) fitness fuction 이 존재하지 않는다는 것이다. 가끔 그러한 모델에서 "최적화된" 하나의 function 이 있을 수 있는데, Tierra 의 경우에는 fitness function 이 내부로부터 발생하는 (endogenous) 하는 경우, 즉 단순하게 삶과 죽음이 있는 경우이다. Ray 에 따르면, 진화와 생태 과정 사이의 feedback 의 역학은 그 자체가 시간에 따라 변할 수 있다는 의미에서 "제한이 없는 (open-ended)" 진화를 허용할 수 있다.
Tierra 의 역학 (dynamics) 이 여러 가지 의미를 가지고는 있지만, 실제의 생태와 진화 행동을 위한 역학의 중요성은 과학에서는 여전히 논쟁거리이다. Tierra 는 가상모델이지만, 어떠한quantitative 모델 보다도 더 전통적인 수학적 모델에 적용되는 똑같은 검증기술 (validation and verification techniques) 에 민감하며, 마찬가지로 특별한 상태를 가지지도 않는다.
생물학적 시스템 (biological system) 과 생물 (organism) 의 보다 실제적으로 통합되는 더 세밀한 모델들이 요즈음 활발하게 연구되는 분야이다. (systems biology, Avida, Fitness landscape) .............. (Wikipedia : Tierra)
많은 생물학자들에게 인상 깊었던 인공 생명 프로그램의 하나는 Oklahoma 대학의 생물학자 Thomas Ray 가 개발한 Tierra 이다. 지금까지의 어떤 다른 인공 생명보다도 Tierra는 진화하는 과정에서 wet life을 닮아 있다. 진화를 보이는 대부분의 인공 생명 시스템에서 적합성의 정의는 외부로부터 오는데, 보통 미리 설계된 테스트와의 적합 여부에 따른다. 프로그램은 개체를 테스트해서, 덜 적합한 것은 가려낸다. Tierra는 생존이 유일한 테스트인 매우 개방된 환경을 제공한다. 대부분의 인공 생명 시스템은 고정된 게놈, 즉 고정된 숫자의 특성을 통제하는 고정된 숫자의 유전자를 가진다. Tierra는 유기체가 게놈에 대해서 나름의 전략을 개발하는 것을 허용한다. ...... Thomas Ray는 생물의 본질적인 특성은 자기 복제를 할 수 있고 진화할 수 있는 데에 있다고 느꼈다. 그러한 생각이 Tierra의 모습을 만들었다 ...... (Stephen Prata 1994)
http://www.aistudy.co.kr/demo/Tierra.htm
http://www.aistudy.co.kr/demo/Tierra.htm
3. 결론
티에라를 비롯한 인공생명은 자기 복제나 생활 패턴 군집 모양 같은 기본적 생명체의 생활 패턴을 시뮬레이터하며 진화법칙을 제시하여 준다. 또한 이것은 인간 중심의 사고에서 벗어난 미래의 생명체의 모습을 제시하여줄 수 있는 프로그램이다. 또한 이것은 여러 학문분야를 필요로 하는 종합적인 학문분야이다.
참고문헌
Christopher Lanton.1997,"Artificial life",in Massathewsetts, MIT press
Stephan Wilson.2002,"Information Art", in Sanfransisco state University MIT press, Leonardo Books
Ray, T. S. 1991, "Evolution and optimization of digital organisms", in Billingsley K.R. et al (eds), Scientific Excellence in Supercomputing: The IBM 1990 Contest Prize Papers, Athens, GA, 30602: The Baldwin Press, The University of Georgia. Publication date: December 1991, pp. 489-531.
Bedau M.A., McCaskill J.S. et al., "Open problems in artificial life", Artificial Life, 2000 Fall 6(4):363-76.
Roger lewin. 1993. "컴플렉시티 -생명과학의 혁명적 통일이론", 김광의 역(서울: 세종 서적 )
Ray Kurzweil.1999 "The Age of Spiritual Machine",채윤기 역 서울 나노미디어출판
