뇌의 작동 원리, 양자역학으로 풀었다…슈뢰딩거 방정식으로 해석 작성일 03-17 141 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">느린 신경 전달속도 양자역학 원리로 극복, 양자컴퓨터로 구현 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2iA4FB0Ccu"> <p contents-hash="cb2e24ac8e153c56526367e2e706190bfe3687f67305b2e08fcac038daf5098f" dmcf-pid="Vnc83bphaU" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=남혁우 기자)<span>상대적으로 느린 신경 전달 속도로 빠른 계산을 해내는 뇌의 비밀을 양자역학의 수학으로 풀어낸 연구 결과가 나왔다. </span><span>이번 발견은 양자컴퓨터로 뇌의 작동 방식을 구현할 수 있는 실마리로도 주목받고 있다.</span></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d56bcab9036d4897953e860f6d303cd7cd3726760e162ee5f124664152a5d0c7" dmcf-pid="fLk60KUlAp" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="기존 뇌 분석 방식과 CHARM 분석 기법을 비교한 그래프(이미지=Physical Review E)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/17/ZDNetKorea/20250317145627040jfbj.jpg" data-org-width="639" dmcf-mid="9njftq3Ig7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/17/ZDNetKorea/20250317145627040jfbj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 기존 뇌 분석 방식과 CHARM 분석 기법을 비교한 그래프(이미지=Physical Review E) </figcaption> </figure> <p contents-hash="5862d415ab3d76d8c72d20896f0209cad2b35e427153ebcdf822749bdda6fa1c" dmcf-pid="4oEPp9uSo0" dmcf-ptype="general">스페인 바르셀로나 폼페우 파브라 대학교의 구스타보 데코 교수팀과 영국 옥스퍼드대학교, 덴마크 오르후스대학교의 공동 연구팀은 과학저널 '피지컬 리뷰 E'에 '고조파 분해를 통해 밝혀낸 뇌의 저차원 임계 동역학'이라는 논문을 17일 발표했다.</p> <p contents-hash="1cd63e92900fe7d232f4161417eba55f39f49e6270783acc0d578ac6b85b8b43" dmcf-pid="8QnBG0XDc3" dmcf-ptype="general">연구진은 해당 논문을 통해 양자역학에서 사용되는 슈뢰딩거 방정식을 활용해 뇌의 작동 원리를 보다 정밀하게 설명할 수 있다고 밝혔다. 기존 방식은 뇌의 복잡한 네트워크 연산을 설명하는 데 한계가 있었지만 양자역학을 활용해 뇌의 장거리 연결과 비국소성의 영향을 구현할 수 있다는 설명이다.</p> <p contents-hash="efb5cab7a091286749e10074f7ce0883f96b9ccf6471b954d224ec83bb7db3e7" dmcf-pid="6xLbHpZwjF" dmcf-ptype="general">구스타보 데코 교수는 "뇌의 신경 신호는 50~100ｍ/s 수준으로 3억m/s에 달하는 전기회로에 비해 놀라울 정도로 느림에도 생존에 필요한 민감한 계산을 컴퓨터보다 빠르게 처리한다"며 "느린 정보 전달 속도의 한계를 물리학적으로 어떻게 극복했는지 방안을 제시한다"고 논문 발표 이유를 밝혔다.</p> <p contents-hash="fad67a6d5d8c4305a6d062c895c21531b947d00f2cb858764d568e0579b3d8ae" dmcf-pid="PMoKXU5rct" dmcf-ptype="general">지금까지 뇌 관련 연구는 뇌 신호가 인접한 뉴런들 사이를 퍼져 나간다고 가정해 열 방정식(heat equation)을 사용해왔다.</p> <p contents-hash="24f0957fb8ec76cf39737628581ea3dea65076aaf572c2c2f7fefe8f178bb8fc" dmcf-pid="QRg9Zu1ma1" dmcf-ptype="general">하지만 연구진은 뇌는 양자얽힘처럼 서로 멀리 떨어진 영역 간에도 동시에 서로에게 영향을 주는 장거리 상호작용이 존재하며 이를 양자 물리학적 간섭(interference)으로 표현할 수 있다는 사실을 확인했다.</p> <p contents-hash="4414ccabbecb9016e5f064199b3a5424ea2eb742f208724cdccf728b5eeec4c5" dmcf-pid="xea257tsa5" dmcf-ptype="general">이를 입증하기 위해 슈뢰딩거 방정식을 바탕으로 한 분석 기법 '복소 고조파 분해(CHARM)'를 개발해 검증에 나섰다.</p> <p contents-hash="fdd67023ce0674ebda72202a4be7ebcd6c44eb71af970f7977d07f2bddb04d7f" dmcf-pid="yG3Onko9kZ" dmcf-ptype="general">CHARM을 이용해 1천명 이상의 뇌 영상 데이터를 분석한 결과 기존 열 방정식을 사용한 방식보다 훨씬 높은 정확도로 뇌의 신호 흐름을 재현한 것으로 나타났다. 또 깨어 있는 상태와 깊은 수면 상태 등 뇌 활동 차이도 정밀하게 구별해낼 수 있었다.</p> <p contents-hash="e80c01b8ce41cca13884e39fb39269552e91746b0fb6284a11962e0a021bbed9" dmcf-pid="WH0ILEg2cX" dmcf-ptype="general">연구진은 CHARM의 강점으로 뇌의 복잡성을 단순화하면서도 중요한 정보 흐름을 빠짐없이 반영할 수 있는 점이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="0c6462488809307feccd4fcb55b4eea9e7688c4e2544cbd896d034f3a89e5ac9" dmcf-pid="YXpCoDaVjH" dmcf-ptype="general">기존 방식은 뇌의 국소적 연결만 고려해 전체 뇌 네트워크가 협력하는 모습을 정확히 포착하기 어려웠지만, CHARM은 각 영역이 멀리 떨어져 있어도 서로 협력해 문제를 해결하는 방식까지 상세히 분석할 수 있다는 것이다.</p> <p contents-hash="0a5641ac97591ab9fe4f0e7a791c57e944572282b73c3fd28a32b5dc161819d0" dmcf-pid="GZUhgwNfoG" dmcf-ptype="general">또 이번 연구는 동시에 여러 정보를 병렬적으로 처리하며 복잡한 문제를 빠르게 해결한다는 점에서 양자컴퓨터의 구조와 유사해 이를 활용한다면 인간 뇌의 작동 방식을 재현할 수 있는 실마리가 될 전망이다.</p> <p contents-hash="03a618539495e0cd5a97c5b7c5713696edcc3437428198b7377514d58148aedd" dmcf-pid="H5ularj4jY" dmcf-ptype="general">구스타보 교수는 "뇌가 놀라울 정도로 느린 신호전달 속도에도 불구하고 복잡한 계산을 실시간으로 해내는 이유 중 하나는 뇌에서 발생하는 정보를 동시에 결합하고 처리할 수 있기 때문"이라며 "이러한 특징을 양자물리학의 파동 방정식을 이용해 설명함으로써 상호작용 패턴을 더 정밀하게 해석할 수 있게 됐다"고 강조했다.</p> <p contents-hash="491a4190815e48af7e384be540c127fa95c112f388675b6ed93d88d1bc95cbb0" dmcf-pid="X17SNmA8NW" dmcf-ptype="general">남혁우 기자(firstblood@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 알서포트, AI 회의록 시장 진출…'AI리포토'로 협업 효율성 높인다 03-17 다음 한국국토정보공사 사이클팀, 전국대회 단체종합 1위 03-17 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
