<블루브레인프로젝트에 사용되는 블루진 슈퍼 컴퓨터>

블루진 컴퓨터로 만드는 뇌, 블루 브레인

10만 년의 인류문명 역사에서 가장 빠른 성장률을 보인 컴퓨터를 이용해 뇌의 기본 단위인 뉴런, 뇌의 영역, 궁극적으로는 뇌 전체를 모방하려는 시도가 시작되었다. 2005년 7월 1일 스위스 로잔공대의 뇌정신연구소와 IBM이 공동으로 출범시킨 ‘블루 브레인Blue Brain’이라는 프로젝트였다. 슈퍼컴퓨터의 엄청난 계산력을 바탕으로 포유류의 뇌를 생물학적으로 매우 정확하게 시뮬레이션하고 생물학적 지능의 발현 과정을 이해하는 것이 이 프로젝트의 최종 목표다.

이 프로젝트에 쓰일 컴퓨터는 현재 세계 최고의 슈퍼 컴퓨터로 미국 로렌스 리버모어 국립연구소에 위치한 블루진 L타입Blue Gene/L이다. IBM이 제작한 이 컴퓨터는 기가giga와 테라tera를 넘어 1억의 1천만 배인 페타peta 플롭스flops(초당 수행할 수 있는 부동소수점 연산의 횟수로 컴퓨터의 성능을 측정하는 단위 중 하나)라는 놀라운 연산 속도를 자랑하고 있다. 딥 블루의 11.38기가 플롭스에 비한다면 엄청난 성능이라고 할 수 있다.

작은 우주 뇌를 탐험하는 여행의 첫발

현재 블루 브레인은 생물학적으로 정확한 뉴런들을 만들어내고 1만여 개의 뉴런으로 이루어진 뇌 미세기둥 구조인 피질원주cortical column를 시뮬레이션하는 수준에 도달했다. 인간의 경우는 6만여 개, 쥐의 경우 1만여 개의 뉴런들이 모여 이루어진 피질원주는 폭 0.5mm, 높이 2mm로 대뇌피질의 기본 단위가 된다. 작년 말 3차원상의 시뮬레이션에서 1만여 개의 뉴런들을 자동적으로 3천여만 개의 시냅스들로 연결시킨 연구 결과는 뇌의 가장 기본적인 기능들을 이해하는 첫걸음이라고 할 수 있다.

앞으로 컴퓨터의 계산 능력이 100만 배 더 증가하게 되면 블루 브레인은 인간의 두뇌 전체를 시뮬레이션할 수 있는 파워를 갖게 될 것이다. 과연 블루 브레인이 끝없이 진화하여 언젠가 인간의 두뇌를 닮은 컴퓨터가 태어날 것인가? 가까운 시일 안에 인간 수준의 지능을 가진 로봇이 출현하고 치매를 비롯한 뇌질환이 극복될 수 있을 것인가? ‘작은 우주’ 뇌의 무한한 신비를 탐구하는 긴 여정에서 과학자들과 우리가 함께 풀어내야 할 숙제이다.

                                                                                                              <포항공대 뇌연구센터장 김승환 교수>

블루브레인 프로젝트는 세계 최고의 슈퍼컴퓨터인 IBM 블루 진(Blue Gene)을 이용해서 생체와 똑같은 기능을 가진 뇌의 일부를 가상으로 구현하는 프로젝트다. 물론 최종목표는 가상뇌를 만드는 것이겠지만. 현재는 쥐의 뇌피질 기본단위인 피질원주를 시뮬레이션하는 단계에 와있다. 다음은 독일 슈피겔지의 Growing a Brain in Switzerland에서 블루브레인에 대해 소개한 글이다. 눈에 띄는 것은 "mental activity"라는 단어다.

연구진들에게 컴퓨터 안에서 각각의 그리고 시뮬레이션되는 모든 정신적 활동을 관찰할 수 있게 한다는 이점이 있다.
그런데 -- 정신적 활동이 있었다고?
새롭게 태어난 "블루 브레인"은 첫날부터 자의적으로 동작해 디자인한 사람들을 놀라게 했다. 전기적 충격을 가하지도 않았는데 세포들에 의해 스크린에 번개치듯 번뜩이며 과학자들이 실제적인 사고과정으로 인식한 특이한 패턴들이 나타났다. 뉴런 그룹들은 리듬을 타고 발화하기까지 점점 서로서로 조율되기 시작했다. "완전히 저절로, 자발적으로 일어났습니다"고 Markram은 말했다.