둠(DOOM)은
id Software가
1993년에 출시한 1인칭 슈팅(FPS) 게임 시리즈입니다.
당시 둠은
3D 공간을 빠르게 이동하며
적을 사격하는 방식의 게임성을 통해
오늘날 FPS 게임 장르의
기틀을 만든 작품으로 평가받고 있습니다.
플레이어는
‘둠 슬레이어(Doom Slayer)’ 또는
‘둠가이(Doomguy)’라 불리는 주인공이 되어
지옥의 악마들과 싸우게 됩니다.
빠른 전투 속도와 강렬한 액션이 특징이며,
출시 이후 게임 역사에서
매우 영향력 있는 작품 중 하나로 남아 있습니다.
최근 해외 과학 매체인 New Scientist는
“인간 뇌세포를 이용한 칩이
일주일 만에 둠 게임을 학습했다”는 연구 소식을 보도했습니다.
이 연구를 진행한 곳은
호주의 생명공학 기업 Cortical Labs입니다.
이 회사는 살아 있는 인간 신경세포를 이용해
정보를 처리하는
‘생물학적 컴퓨터(biological computer)’를
연구하는 기업인데요.
이번 실험에서는
인간 줄기세포에서 유래한 뉴런을
미세전극 배열(microelectrode array) 위에서 배양한 뒤,
게임 환경과 연결하여 둠 플레이를 학습시켰습니다.
즉, 쉽게 말하면
실험실에서 만든 작은 신경세포 네트워크가
게임 화면 정보를 입력받고
반응을 학습하면서 게임을 플레이한 것입니다.
2021년 Cortical Labs는
약 80만 개 이상의 인간 뉴런을 이용해
고전 게임인 퐁(Pong)을 플레이하는 연구를 발표한 바 있습니다.
당시에는
뉴런이 화면 속 패들을 움직이도록 훈련시키기 위해
연구진이 매우 오랜 시간 실험과
조정을 반복해야 했다고 하는데요.
하지만 최근 둠 실험에서는
Python 기반 인터페이스가 새롭게 개발되면서
독립 개발자인 Sean Cole이
약 일주일 만에 둠 플레이를 구현할 수 있었다고 합니다.
배양된 뉴런들은
게임 화면 정보와 전기 신호를 입력받으며 반응합니다.
연구진은
뉴런의 반응 패턴을 분석하고
특정 행동 결과에 피드백을 주는 방식으로
학습을 유도했습니다.
흥미로운 점은
이 시스템이 단순히 랜덤하게 움직이는 것이 아니라,
시간이 지나며 게임 환경에
조금씩 적응하는 모습을 보였다는 점입니다.
연구진에 따르면 이번 둠 실험은
과거 퐁 실험보다 훨씬 적은 뉴런 수를 사용했음에도
더 복잡한 게임 환경에 대응할 수 있었다고 합니다.
우리가 흔히 사용하는 인공지능(AI)은
실리콘 반도체 기반 컴퓨터에서 동작합니다.
하지만 이번 시스템은
실제 살아 있는 신경세포 자체를
정보 처리 재료처럼 사용했다는 점이 가장 큰 차이입니다.
다만 연구진은
이것을 인간의 뇌와 직접 비교하는 것은
적절하지 않다고 설명합니다.
Cortical Labs의 Brett Kagan은
“이것은 살아 있고 생물학적이지만,
실리콘으로 재현할 수 없는 방식으로
정보를 처리하는 특별한 재료로 사용되고 있는 것”이라고 말했습니다.
즉,
사람처럼 생각하거나 의식을 가진 상태는 아니며,
아직은 단순한 신경 반응과
학습 패턴을 연구하는 단계에 가깝습니다.
이 연구의 목적은
단순히 게임을 시키는 데 있는 것이 아닙니다.
연구진은 이런 기술이 앞으로
신경 질환 연구,
뇌-컴퓨터 인터페이스,
차세대 바이오 컴퓨팅,
로봇 제어 시스템
등에 활용될 가능성이 있다고 설명합니다.
실제로 연구자들은
생물학적 컴퓨터를 이용해
로봇 팔을 제어하는 연구도 진행 중이라고 밝혔습니다.
이번 연구는
살아 있는 신경세포가
외부 정보를 받아들이고,
반응을 조정하며,
새로운 환경에 적응할 수 있다는 점을 보여준 사례입니다.
아직은 초기 단계의 연구이지만,
생물학적 신경망을
정보 처리 시스템으로 활용하려는 시도가
점점 더 구체적인 형태로 발전하고 있다는 점에서
의미가 있습니다.
다만 아직 해결해야 할 질문도 남아 있습니다.
전문가들은 살아 있는 뉴런이
게임 속 상황을 어떤 방식으로 인식하고,
무엇을 기준으로 반응을 조정하는지
완전히 이해하지 못했다고 지적합니다.
앞으로 이러한 연구가 계속되어 더 밝혀진다면
신경과학, 바이오 컴퓨팅, 로봇 제어 연구와 연결되며
어떤 새로운 가능성을 열어가게 될지 기대됩니다. : )
참고자료
https://game.donga.com/121806/
https://www.scientificamerican.com/article/how-human-neurons-on-a-chip-learned-to-play-doom/
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