[기술] 인간 뇌와 전자회로의 유사성

현충일 공휴일입니다. 막내 아들의 축구클럽의 셔틀버스 타는 곳에 데려다주러 나갔다가 아들 친구와 같이 나오신 할머니를 만났습니다. 할머니 말씀 억양이 김정은이 하는 북한말과 비슷하였습니다. 도우미 중국 교포 분이었습니다. 오신지도 꽤 되었을건데 말은 잘 바뀌지 않는 모양입니다.

아이를 보내고 오면서 뇌의 메카니즘을 효율성 측면에서 생각해봤습니다. 언어와 같은 일상의 반복적인 활동을 매번 사고/연산을 통해서 표현한다면 에너지 소모가 많겠죠. 말을 하기 위해서는 성대의 떨림과 입모양과 호흡 조절 등과 관련 된 다수의 근육을 미세하기 조절해야 하며, 결국 에너지가 필요합니다. 이것을 효율화 하기 위하여 특정 기능은 softwired가 아닌 hardwired 방식을 사용하는 것으로 보입니다.

Hardwired 방식도 2가지로 나눌 수 있습니다. 유전자에 박혀 있어서 변경이 불가한 영역과 programmable 가능한 부분이겠죠. 언어 구사에 필요한 생체 조직이나 low level control은 유전자에 들어있겠고, 발음 기능은 programmable 가능해서 다양한 언어가 생겨났겠죠.

CPU와 FPGA 원칩 반도체

근래 반도체에서도 이와 비슷한 유행이 있습니다. 일반 CPU 칩은고정 된 hardware 위에서 CPU가 software로 처리하며, FPGA 칩은 fully programmable 가능한 로직으로 되어 있습니다. 근래에는 이 2가지를 합쳐서 하나에 칩에 포함시켜버렸습니다. Intel이 Altera를 인수하여 FPGA 로직이 포함 된 펜티움을 내놓고 있으며, FPGA #1 제조사인 Xilinx는 반대로 FPGA에 CPU를 넣어서 차별화를 하고 있습니다. 시장에서 이러한 요구가 있으니 나온 제품이겠죠.

source: http://www.xilinx.com
FPGA와 CPU를 원칩화한 Xilinx Zynq 제품
단순반복 병렬처리는 FPGA가 병렬처리가 불가한 sequential은 CPU가 담당

트리비아

인간의 의식과 자유의지의 실체가 뭔냐라는 얘기들이 있습니다. 뭔가 그럴싸한 신비로운게 있을거 같기도 한데, 단지 복잡하고 계층화 된 논리회로라는 생각이 듭니다. 반도체의 전자회로가 몇 단계 더 발전하여 시냅스 모음인 뇌 수준의 복잡도를 구현할 수 있으면 인간 뇌도 모방하지 않을까요? 단세포 생물에서 인간까지의 발전이 매우 단순한 진화론에 근거하듯이, 인간이 인간을 레프런스로 따라 만드는 것도 시간 문제이겠죠. 어제 퇴근하면서 만난 친구와 맥주 한잔하면서 얘기 나누었는데, 자기는 결정론자라고 합니다. 모든게 이미 막판 결말이 정해져 있는 결정론자. 나는 50대 50이라 생각합니다. 반반이 왠지 더 자연스러워 보입니다. 해와 달, 플러스와 마이너스, 남과 여가 있듯이. 그 친구는 결정론자 치곤 좀 4차원으로 보입니다 :)