사이버네틱스

“나는 인류가 지난 2000년 동안 얻은 지식의 열매 중 사이버네틱스가 가장 큰 열매라고 생각한다.” _그레고리 베이트슨(인류학자, 《마음의 생태학》의 저자) “읻다 ‘연관’ 시리즈 첫 번째 책. 미국 수학자 노버트 위너(Norbert Wiener, 1894~1964)가 1948년에 처음으로 발표한 《사이버네틱스》는 순환적 제어 메커니즘을 이용해 스스로 조직화하고 항상성을 유지하는 계를 분석한다. 위너는 이 책에서 제어공학, 통신공학, 신경생리학, 사회학 등 다양한 분야를 가로지르며 전기·기계적 계, 생물의 신경계, 개체가 모여 이루어지는 사회처럼 광범위한 사례를 다룬다. 위너가 보기에 정보 교환으로 되먹임 고리가 형성되어 계의 제어가 이루어진다는 점에서 선박의 조타 장치와 인간의 시신경-대뇌 계는 다르지 않다. 전자계산기의 기억 장치와 인간 두뇌의 기억도 마찬가지다. 생물이 경험을 기억하고 다시 참조해 환경에 맞게 사용하는 학습을 하는 것처럼, 기계도 경험에서 학습해 변화하는 환경에 대응할 수 있다. 위너가 그려내는 사이버네틱스는 이처럼 서로 다른 영역에 속하는 현상들을 제어와 커뮤니케이션이라는 두 축으로 통합하는 새로운 관점을 제시한다.” 《사이버네틱스》는 1948년 초판이 출간된 이후, 정보와 제어 이론이 주는 참신함과 당혹감과 함께 난해하다는 독자들의 반응이 있었다. 노버트 위너는 곧바로 《인간의 인간적 사용》(1950)을 출간하여 사이버네틱스에 대한 이해를 돕고자 했다. 1961년 제2판은 사이버네틱스에 대한 이론을 정립, 소개하는 내용에서 나아가 10여 년 동안 발전해 온 아이디어에 대한 위너의 첨언을 담고 있다. 제1장 ‘뉴턴의 시간과 베르그손의 시간’에서 제3장 ‘시계열, 정보 및 커뮤니케이션’까지 위너는 ‘학습하는 기계’라는 개념을 소개하면서 현대의 자동 기계를 설명하기 위해 생리학의 메커니즘을 활용해야 하며, 이 메커니즘과 시관과의 관계에 대한 연구가 필요하다는 주장을 펼친다. 이는 뉴턴의 역학보다 기브스의 통계역학에 대한 검토를 필요로 하며, 이러한 고찰이 커뮤니케이션 이론에 대한 토대가 된다. 이 책의 중반부는 다음과 같은 위너의 변론과 함께 다양한 수식이 등장한다. “우리는 수학적 기호법과 수학적 기법을 될수록 피했지만, 3장을 비롯한 여러 곳에서는 타협해야 했다. 여기서도 우리는 정확히 수학적 기호법이 적합한 언어가 되는 문제를 다루고 있다. 이를 피하려면 비전문가는 거의 이해하지 못할 장황한 문장을 써야만 할 것이며, 수학적 기호에 익숙한 독자들도 이러한 문구를 수학적 기호로 번역하는 능력을 사용해야만 이해할 수 있을 것이다. 우리가 할 수 있는 최선의 타협은 수학적 기호를 풍부하게 말로 설명하여 보충하는 것이다.” 난해한 수식을 통해 ‘정보의 되먹임(feedback)에 의한 제어’와 ‘항상성(homeostasis)’을 설명하면서 정보 이론과 생리학 이론을 결합하는 시도로 이어진다. 이러한 작업은 시각에 대한 철학적 검토를 거치며 뉴런과 뇌의 활동으로 연결 짓는다. 주사(scanning) 과정을 통해 하나의 대상물을 변환할 수 있는 군(group)으로 추출할 수 있으며 이러한 산출물이 우리의 감각과 인상을 통해 정보로 전환되는 과정을 설명한다. 위너는 실조(ataxia) 현상 등을 예로 제시하며 결손된 감각을 보완하는 관찰을 정신병리학과 장애의 문제로 확장해 사이버네틱스와 뇌의 관계에 대한 위너의 관점을 제시한다. 1948년 초판의 마지막 장인 제8장 ‘정보, 언어 및 사회’는 폰 노이만의 게임 이론에 대한 해석을 토대로 체스 두는 기계에 대한 위너의 예측을 담고 있으며, 다세포 생명체와 공동 사회를 시작으로 구성된 개체들 사이에 끊임없이 변하는 관계 속에서 이뤄지는 커뮤니케이션에 주목한다. 1961년 2판에서 추가된 제9장과 제10장은 초판의 보론의 성격을 갖는다. 생물의 특징으로 학습하는 능력과 스스로 증식하는 능력을 제시하면서, 이 두 능력을 기계에 적용할 수 있는 아이디어를 제시한다. 또한 전자공학의 발전과 자기상관함수라는 개념의 발견을 통해 뇌파를 미세하게 분석할 수 있게 된 사례를 설명하면서, 이 책의 주요 발견 중 하나인 진동수 끌어당김에서 비롯한 비선형 상호작용이 만들 수 있는 자체 조직계에 대한 암시로 끝맺는다. 사이버네틱스, 20세기를 관통하는 거대한 지적 운동의 탄생 노버트 위너는 무작위 잡음을 수학적으로 분석해 확률과정론과 전자공학이 발전하는 데 크게 공헌한 수학자다. 그러나 오늘날 위너는 MIT 교수로 재직한 제도권 학자보다는 방대한 학식을 자랑하며 다양한 분야를 횡단하고 거대한 규모로 독창적인 학제 간 연구의 청사진을 그려낸 기획자로, 또 자신이 제출한 기획에 내재한 위험을 고발한 사회사상가로 유명하다. 전쟁의 포연이 간신히 걷힌 1946년 3월, 뉴욕에서 신경생리학자, 수학자, 공학자, 사회학자, 인류학자, 심리학자 등 다양한 분야 전문가들이 모인 메이시 회의가 열렸다. 회의 주제는 ‘생물학적 및 사회적 계의 되먹임(피드백) 메커니즘과 순환적 인과’였다. 회의 참가자들이 다룬 개별 문제는 신경망의 논리적 모사, 컴퓨터의 자율적 학습, 시신경과 대뇌의 시지각 메커니즘 등 다양했지만, 무엇보다 행동의 결과를 반영해 다음 행동에 반영하는 자체 조절 과정을 이용해 어떤 목적을 달성하는 메커니즘을 분석하는 것이 회의의 근본적인 목표였다. 그 뒤에도 1953년까지 계속 열린 이 회의는 동물 행동과 인간 심리, 사회, 언어에 이르는 광범위한 주제에서 자체 조절과 순환적 인과를 찾아내고, 이 현상들을 다루는 공전의 새로운 관점을 형성해 갔다. 메이시 회의는 오늘날 ‘사이버네틱스’라고 부르는 거대한 연구 프로그램을 형성한 요람이었다. 메이시 회의에 수학자로 참여한 위너는 1940년대 초부터 다양한 간학제적 연구를 수행하며 얻은 경험과 지식을 바탕으로, 되먹임을 이용해 복잡한 계를 제어하는 일반 이론과 사례를 다룬 책 《사이버네틱스》를 집필해 1948년 발표했다. 사이버네틱스의 핵심, 제어와 커뮤니케이션 기계, 생물, 인간, 사회를 아우르는 대담한 통찰 겨울에 자동차를 운전해 회사로 출근하는 사람이 있다고 하자. 매일 지나던 길을 통과하려고 보니 눈이 내려 빙판길이 되었는데, 이 길을 운전해 지나가야 한다. 빙판길 위에서 평소처럼 차를 몰면 크게 미끄러져 사고가 나기 쉽다. 안전하게 길을 지나기 위해 그는 전방을 주시하고 핸들을 섬세하게 조정하며 가속과 제동을 하면서 길에서 느껴지는 감각을 바로바로 운전에 반영해 나간다. 가령 운전자는 더 가속하면 위험하다고 판단할 때 바로 진행하던 가속을 중단한다. 이것이 바로 목적(빙판길을 지나 출근)을 달성하기 위해, 기존 행동의 결과를 다시 다음 행동에 반영하는 되먹임, 특히 사전 정보를 이용해 기존 행동의 강도를 줄이는 줄임 되먹임(음성 피드백)을 이용하는 사례다. 이처럼 우리 주위에는 목적 있는 행동을 달성하기 위해 되먹임을 사용하는 사례가 많다. 그런데 행위 주체가 인간일 때만 되먹임이 발생하는 것은 아니다. 행위 주체는 우리 몸의 항상성을 유지하기 위해 호르몬을 분비하는 각종 장기처럼 생체일 수도 있고, 먼 거리를 나아가기 위해 지형지물을 관찰하고 기상 정보를 받아들여 진로를 바꾸는 철새일 수도 있으며, 움직이는 비행기를 맞추기 위해 비행기의 위치와 속도를 관찰하고 예측 포격을 실시하는 대공 예측기일 수도, 생물 개체가 모이고 조직화되어 자체 항상성을 유지하는 사회일 수도 있다. 거꾸로, 이처럼 변화하는 환경에 대응해 정보를 수집하고 단기 목표를 수정하며 목적을 달성하도록 조직화된 계, 즉 위너가 1943년에 발표한 논문에서 사용한 용어로 ‘목적론적’ 계에는 항상 (줄임) 되먹임이라는 공통 제어 메커니즘이 존재한다. 이때 되먹임이 이루어지려면 환경을 살피고 획득한 정보를 다시 행위 주체로 전달하는 커뮤니케이션이 필요하다