배움엔 나이가 따로 없지만, 교육엔 놓쳐선 안되는 때가 있다 작성일 08-04 21 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">주철현의 커넥션(44)<br> 인공지능시대의 교육(3) 언제 교육이 필요한가</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="7iZe3Acnr6"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3ecd27a87810ed2f0b1b800aadac2d80a716a4eeb8a0fae764dafce2857574e4" dmcf-pid="zn5d0ckLE8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="백지상태의 두뇌를 고등지능 발현 기관으로 성장시키는 교육은 조소가 아닌 조각에 가깝다. 픽사베이" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103651188ijto.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="9BZr6yWIDO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103651188ijto.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 백지상태의 두뇌를 고등지능 발현 기관으로 성장시키는 교육은 조소가 아닌 조각에 가깝다. 픽사베이 </figcaption> </figure> <p contents-hash="3bb50f652eb4dcdef4233822b076b4e3d76a870c1fac6504c928b687368670d4" dmcf-pid="qL1JpkEoO4" dmcf-ptype="general"> “나는 대리석 안에서 천사를 보았고, 그를 자유롭게 해줄 때까지 조각했다.”</p> <p contents-hash="453c49ff1b508a0f3e291ce548bb7eb326395ba672a2f38432f0da6b88370cc0" dmcf-pid="BotiUEDgEf" dmcf-ptype="general">-미켈란젤로 부오나로티(1475-1564)-</p> <p contents-hash="39a0b269e309fa9196d3444818aa2ad5e9a29a7e11b88cc3c8f52608435ffe9b" dmcf-pid="bS6CRXZvmV" dmcf-ptype="general">미켈란젤로는 다빈치와 함께 르네상스를 견인한 쌍두마차였다. 과학적 성향의 다빈치가 회화에 두각을 보인 반면, 감정이 풍부했던 미켈란젤로는 조각을 최고의 예술로 여겼다. 추상적 개념을 미적 형태로 구성하는 공간 예술에는 소조와 조각이 있다. 소조는 뼈대를 만들고 찰흙같은 재료를 덧붙여가며 형태를 만들어 간다. 반면 조각은 대리석같은 재료 덩어리에서 불필요한 부분을 깎아 형태를 다듬어간다. 감정을 형상화하는 미켈란젤로 천재성의 정수인 피에타 삼부작을 보면, 자식을 잃은 부모의 슬픔으로 대리석이 녹아내리는 착각이 일어난다. 연륜이 쌓이며 조각한 작품일수록 그 슬픔은 더욱 처절하게 발현된다. 미켈란젤로는 조각을 시작하기 전, 대리석 덩어리를 정성스레 만져보며 최종 작품의 형상을 고민하고 또 고민하였다. 소조는 잘못되면 떼어내고 다시 붙이면 되지만, 조각은 한번 잘못되면 되돌리기 어렵기 때문이다. 그에게 끌과 망치는 자신이 꿰뚫어본 대리석의 잠재력을 드러내는 도구에 불과했다. </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b056de35be1601cee16a5bdf9cb27676a2a13c35cbdc3e7bc9013b2389fc0b23" dmcf-pid="KvPheZ5Tw2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103652461kmdn.jpg" data-org-width="300" dmcf-mid="f7kQ5gaewr" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103652461kmdn.jpg" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="d2d4cc57e12594fb91762becfd17c19de97149cb0d141931c3834cd744a592f9" dmcf-pid="9TQld51yE9" dmcf-ptype="general"> 이전 칼럼에서는, 우리 사회의 구성원이 될 아이들이 삶의 의미를 찾도록 돕는 것이 교육의 이유라고 했다. 이번 칼럼에서는 ‘왜’ 다음으로, ‘언제’ 교육이 필요한지에 대해 이야기해 볼 것이다. 백지상태의 두뇌를 고등지능 발현 기관으로 성장시키는 교육은 조소가 아닌 조각에 가깝다. 아이의 두뇌가 대리석 원석이라면, 교육자는 미켈란젤로 같은 조각가가 되어야 한다. 잠재력과 균형을 고려하면서 조각해 나가지 않으면 아무리 좋은 원석도 망쳐버린다. 한번 잘못 깎여나간 지능은 시간이 지나면 수정하기 무척 어렵다. 배움에는 나이가 없지만 교육에는 시기가 있다. 두뇌 발달에 중요한 생물학적 시간이 정해져 있기 때문이다.</p> <p contents-hash="2b2d9a441b00d46acc3f0c531b065243790bcbdec977e4a82b6c18d087d0227b" dmcf-pid="2yxSJ1tWIK" dmcf-ptype="general">인간 지능의 특별함은 유전자만으로 설명되지 않는다. 유전적으로 가까운 순서인 기니피그, 까마귀, 문어 순서로 인간 두뇌 구조와 유사하다. 그런데 까마귀나 문어의 지능이 기니피그에 뒤지지 않는다. 심지어 문어의 경우 튀어나온 눈알 아래에 두뇌가 퍼져 존재하는데도 뛰어난 지능을 발휘한다. 이는 두뇌 구조를 결정하는 유전정보가 지능의 절대 요인이 아니라는 것을 방증한다. 지능은 신경세포의 연결 회로인 신경망(neural network)에서 발현된다. 컴퓨터가 뛰어난 성능을 발휘하려면 하드웨어와 소프트웨어가 모두 중요하다. 하드웨어 사양이 높아도 소프트웨어가 엉망이면 무용지물이고, 반대로 소프트웨어가 뛰어나도 하드웨어 사양이 낮으면 기능을 제대로 발휘하기 어렵다. 이는 두뇌와 신경망의 관계와 유사하다. 지능의 하드웨어가 두뇌라면, 신경망은 소프트웨어에 해당한다. 그리고 유전자에 의해 결정되는 두뇌는 선천지능, 신경망 회로는 교육으로 발달하는 후천지능에 해당한다. </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a79fe4a84fe4f83e5fa19ecd614fbc926792fbf0726ca8fe78c045f053eac5e1" dmcf-pid="VWMvitFYsb" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="모성에 의한 양육은 신경망 회로가 다듬어질 환경을 통해 후천지능의 발달을 대폭 끌어올린다. 픽사베이" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103653714hlce.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="F2tOxGHlDe" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103653714hlce.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 모성에 의한 양육은 신경망 회로가 다듬어질 환경을 통해 후천지능의 발달을 대폭 끌어올린다. 픽사베이 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0c91f7a7de7d9063a385c6dd441aa74bd17aa97bfc90c96d28acf60727ffd466" dmcf-pid="fYRTnF3GsB" dmcf-ptype="general"><strong> 후천지능의 시작은 모성에 의한 양육</strong></p> <p contents-hash="259059e439824900fa021aef6ce730eb1f55087f87b26c8bf5e6d2176206eda0" dmcf-pid="4GeyL30HEq" dmcf-ptype="general">후천지능의 발달을 대폭 끌어올린 사건은 모성 진화다. 신경망 회로는 출생 이후 본격적으로 발달한다. 감각기관을 통해 입력되는 세상의 자극이 필요하기 때문이다. 그리고 모성에 의한 양육은 신경망 회로가 다듬어질 환경을 제공한다. 이 성장 환경 변화는 선천지능을 결정하는 유전정보 진화에 영향을 미친다. 어미의 훈육을 제대로 학습하지 못한 새끼는 제대로 성장해 번식하지 못한다. 학습 능력이 떨어지는 유전자는 점점 도태되는 것이다. 학습능력이 유전자 선택압력으로 작용하는 환경에서 세대가 이어지면, 두뇌의 성장 잠재력이 증가하는 방향으로 상승 진화하게 된다. 그 결과 사람은 다른 동물에 비해 머리만 크고 능력은 가장 뒤떨어진 상태로 태어난다. 하지만 강한 모성의 헌신 덕에 후천지능을 계속 성장시킬 시간은 가장 길게 가진다. 그 결과 인간의 고등지능은 인류를 생태계 단일 지배종의 왕좌에 올려놓았다. </p> <p contents-hash="e1c167938405e10e41b188db83f6a79b6632d0d28ea4b6d6fbe3aa00c863ec0f" dmcf-pid="8HdWo0pXIz" dmcf-ptype="general">교육은 후천지능 발달을 돕는 모든 행위를 포괄한다. 교육을 조각에 비유한 근거는 최근 눈부시게 발전하는 인공지능에서도 찾을 수 있다. 인간 고등지능에 대해서는 미지의 영역이 아직 많이 남겨져 있다. 과학 기술이 부족해서가 아니라 실험 자체가 불가능하기 때문이다. 과거와 달리 동물실험조차 엄격한 윤리 기준이 적용되며, 인간이 대상이라면 간단한 심리 실험조차 강력한 윤리적 제약이 뒤따른다. 그런데도 두뇌에 대한 생물학적 기초 지식은 심층신경망, 역전파학습, 최근 어텐션까지 인공지능 발전의 굵직한 이정표가 세워지는 토대가 되었다. 그리고 이제는 반대로 인공지능의 발전이 고등 지능 연구에 새로운 돌파구를 제시하고 있다. 특히 교육 영역의 학습 이론에 많은 영감을 주고 있다. </p> <p contents-hash="0ee272833cba24405c3319b02b842c64f7c4ab16e30cf0400df89247bcd5da70" dmcf-pid="6XJYgpUZs7" dmcf-ptype="general">현재 연결 기반 인공지능의 핵심 알고리즘인 심층신경망과 역전파학습은, 두뇌는 뉴런의 연결이 지능으로 창발되는 복잡계라는 가설을 공학적 구현으로 증명한 것이다. 심층신경망은 두뇌 피질의 뉴런 다층 연결 구조를 모방하고 있다. 신경세포인 뉴런을 흉내 낸 퍼셉트론은 단순한 신호 입출력 기능만 가지고 있다. 하지만 천억 단위의 퍼셉트론을 다층 연결하고, 역전파학습으로 다듬으면 인공지능이 발현된다. 퍼셉트론의 기능에서 예측할 수 없었던 지능이라는 새로운 질서가 창발되는 것이다. 하드웨어에서 구현한 인공신경망에서 인공지능이 창발되는 현상은 인간지능은 특별하다는 형이상학적 가치의 개입 가능성을 원천 차단한다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2bade5ffdc3c5aec5aae805346f1f70560a60a4acc4e36c4830710ddd9fc29ac" dmcf-pid="PZiGaUu5mu" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="학습은 잡음으로 가득한 연결에서 불필요한 것을 제거해 정확한 출력 회로를 조각해나가는 과정이다. 픽사베이" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103654987lela.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="03VmPWYCwM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103654987lela.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 학습은 잡음으로 가득한 연결에서 불필요한 것을 제거해 정확한 출력 회로를 조각해나가는 과정이다. 픽사베이 </figcaption> </figure> <p contents-hash="b1dccb1fcb96c049cf0a2a3bcbb5859ded02c66b27f79d20e0f049fa73d6003f" dmcf-pid="Q5nHNu71rU" dmcf-ptype="general"><strong>학습은 불필요한 연결 제거하는 조각의 과정</strong></p> <p contents-hash="837f005e5694668d6d2ec148d30d75b96659a0eca43a052968fa5c0f95f3e0de" dmcf-pid="x1LXj7ztDp" dmcf-ptype="general">학습 이전의 심층신경망은 퍼셉트론의 무작위 연결로 가득한 혼돈계다. 여기에 연결을 다듬어가며 입출력의 질서를 유도하는 것이 역전파학습이다. 교육에 해당하는 이 과정에서 퍼셉트론 연결의 자기 조직화가 일어나 지능 창발로 이어진다. 역전파학습의 주류인 지도학습을 위해서는 수많은 문제와 정답이 필요하다. 일단 심층신경망에 문제를 풀린 다음, 정답을 맞혔는지 틀렸는지에 따라 역전파를 수행하면, 퍼셉트론 연결의 자기조직화가 일어난다. 이 과정에서 틀린 문제가 더 중요한데, 이것은 공부할 때 오답 노트가 중요한 것과 마찬가지다.</p> <p contents-hash="01b100df6f9775cd314e47380502450eead00cc0cd6f847894513503d105871a" dmcf-pid="yL1JpkEoI0" dmcf-ptype="general">지능 하드웨어인 두뇌의 잠재력이란 무작위 신경 세포 연결의 정량적 수치를 의미한다. 정자와 난자가 만나 수정란이 만들어지고 6주가 지나면 신경세포가 분화되며 두뇌가 형성되기 시작한다. 그리고 4개월이 되면 천억에 육박하는 신경세포들의 무작위 연결이 시작된다. 출생 이후에도 연결은 계속되어 세살 무렵이면 하나의 신경세포에 수천개의 연결이 형성된다. 이것이 인공지능 심층신경망에 해당한다. 물론 인공지능의 경우는 소프트웨어에 의해 추상적으로 구현되고, 인간지능에서는 신경세포들이 물리적으로 연결된다는 차이가 있다. 이후 다양한 감각 자극의 입력에 의해 불필요한 연결이 끊어지는 학습 과정이 시작된다. 무작위 연결을 만든 뒤, 끊어가며 신경망 회로를 형성하는 것이 비효율적으로 보일 수 있다. 하지만 생물학적으로도 이렇게 실시간으로 연결을 끊어가는 것의 학습 효율이 압도적으로 높다. </p> <p contents-hash="3aefc4cc7742b0ffb939594bea4d74dc0d893f300187c3976cdbc8953662263b" dmcf-pid="WcuNbOIkE3" dmcf-ptype="general">지능이 발현되는 신경망 연결은 입력에 따라 확률적 판단이 출력되는 회로다. 물론 지능이 높을수록 판단이 정확해진다. 무작위 연결에서는 의미 없는 신호만 번쩍거린다. 학습은 잡음으로 가득한 연결에서 불필요한 것을 제거해 정확한 출력 회로를 조각해나가는 과정이다. 이렇게 완성된 회로가 지능이 발현되는 신경망이 된다. 학습이 잘된 회로일수록 연결망 구조는 간단해진다. 동일한 입출력이라면 연결이 더 적은 회로가 에너지를 덜 소모한다. 공부를 많이 할수록 시험 문제를 빨리 푸는 것은, 신경망 효율이 높기 때문이다. 혼돈에서 질서를 만들어가는 학습은 신경망의 엔트로피를 낮추는 과정인 셈이다. </p> <p contents-hash="268c10cd1153df83aa002ce18d3d8f01b804622e293c8b09a67439020fa5fd36" dmcf-pid="Yk7jKICEwF" dmcf-ptype="general">생물학적으로 교육을 정의하면 후천지능의 학습을 촉진하는 모든 것이다. 청소년이 되면 처음 두뇌를 가득 채우던 무작위 연결의 절반 가량이 끊어진다. 이렇게 형성되는 지능 회로의 특징은 회로의 재구성이 무척 어렵다는 점이다. 이는 두뇌에서 구현되는 인간지능뿐 아니라 컴퓨터 하드웨어에서 구현되는 인공지능도 마찬가지다. 인공지능의 완고한 환각(hallucination) 문제는 신경망 회로의 재구성이 얼마나 어려운지 잘 보여준다. 만약 실시간으로 연결이 형성된다면 교육은 소조에 비유될 것이다. 그럼 환각 문제도 없고 새로운 지식을 익히는 것도 쉬울 것이다. 하지만 후천지능은 연결의 제거로 발달하기에, 이를 돕는 교육은 조각에 비유된다. </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="32b98d92c21050223700ecc41484e105a6a2cf9fb3fbd834a23a0b54a0c781eb" dmcf-pid="GEzA9ChDDt" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="어려서는 본능과 자아, 초등학교 시절엔 언어와 감성, 중고등학교 시절엔 추론과 수리 능력이 주로 발달한다. 이런 발달 단계를 고려하지 않은 교육은 안하니만 못한 부작용을 일으킨다. 픽사베이" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103656323crpe.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="uFg5cqB3rP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/04/hani/20260804103656323crpe.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 어려서는 본능과 자아, 초등학교 시절엔 언어와 감성, 중고등학교 시절엔 추론과 수리 능력이 주로 발달한다. 이런 발달 단계를 고려하지 않은 교육은 안하니만 못한 부작용을 일으킨다. 픽사베이 </figcaption> </figure> <p contents-hash="5434db77926bc43acc6cc145750d7545df3e3575fc958d54888f00765c2bbadb" dmcf-pid="HDqc2hlwI1" dmcf-ptype="general"><strong> 발달 시기에 맞지 않는 교육은 부작용 유발</strong></p> <p contents-hash="8abcc09d49c23abd6adc2cc81a6dbbe99385424c35200fa6610a6803e4344f76" dmcf-pid="XwBkVlSrE5" dmcf-ptype="general">이처럼 유사한 점이 많은 인공지능과 인간지능이지만, 구체적 내용으로 들어가면 많은 차이가 존재한다. 인간지능은 본능, 감정, 이성을 주도하는 해부학적 영역이 명확히 구분되며, 이들의 정교한 협력에 의해 자유의지가 발현된다. 각 영역은 본능, 감정, 이성의 순서로 발달하며, 시기마다 필요한 학습 자극의 종류가 달라진다. 어려서는 본능과 자아, 초등학교에는 언어와 감성, 중고등학교에는 추론과 수리 능력이 주로 발달한다. 이런 발달 단계를 고려하지 않은 교육은 안하니만 못한 부작용을 일으킨다. 하지만 인공지능은 본능과 감정의 개입 없이, 이성이 발현되는 대뇌피질 영역만 모방한다. 그래서 자유의지가 없는 인공지능 훈련시키듯 아이를 교육하면 안된다. 영어와 수학이 중요하다는 막연한 생각에 조기교육을 강제하면, 영어와 수학은 물론이고 자아 형성과 감정 소통까지 문제가 발생한다. 자식이 특별하기를 바라는 것은 인지상정이지만, 생명의 도그마에 속박된 두뇌는 생물학적 발달 단계를 건너뛸 수는 없다.</p> <p contents-hash="de5b963c9af13316498fb2368f05a20d3821756885e1fe4e16fa57557d13164d" dmcf-pid="ZrbEfSvmwZ" dmcf-ptype="general">미켈란젤로 피에타를 보고 감동하는 것은 자식을 향한 부모의 내리사랑에 대한 공감 때문일 것이다. 이러한 모성애가 교육에 투영되면 교육열이 된다. 우리 교육열은 세계에서 둘째라면 서러운 상황이다. 이 열정을 잘못 발휘하면 아이의 지능발달을 망치게 된다. 교육에서 가장 중요한 시기는 부모의 양육이 주도하는 영유아기다. 아이의 잠재력은 견고한 자아를 토대로 자라나기 때문이다. 이제는 부모 역할도 배우고 알아야 제대로 할 수 있는 시대가 되었다. 자식을 향한 막연한 사랑이 잘못된 교육의 면죄부가 되지 못한다. 아무리 큰 잠재력을 품은 아름다운 원석이라도, 결대로 조각해나가지 않으면 볼품없는 돌멩이가 된다. 자식이라는 원석의 결을, 미켈란젤로처럼 정성스럽게 읽어줄 사람은 부모밖에 없다. 교육에서는 남보다 빨리 열심히가 아니라, 언제 무엇을 학습하는지가 더 중요하다. 다음 칼럼에서는 발달 단계별로 구체적으로 무엇을 교육해야 하는지에 대해 이야기할 것이다.</p> <p contents-hash="d3c7f27ba7c7dbca8e5554980a9578d1d96dd737f543bcef59008b2f42f9db53" dmcf-pid="5mKD4vTsEX" dmcf-ptype="general">주철현 | 울산의대 미생물학·의학교육학 교수</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 한겨레신문사 All Rights Reserved. 무단 전재, 재배포, AI 학습 및 활용 금지</p> 관련자료 이전 삼성 갤Z8 시리즈, 국내 사전판매 '역대 최대' 144만대 08-04 다음 T.응우옌의 프로당구 ‘코리안 드림’…두 대회 만에 첫승 08-04 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
