美, 생각하는 인공 신경망 개발 성공

캘리포니아공대(칼텍) 과학자들이 세계최초로 사람의 질문에 정확히 대답하는 능력을 보여주는 ‘인간두뇌처럼 생각하는’ 신경망을 만들었다.

이 대학 과학자들이 네 개의 인공뉴런과 112개의 DNA분자가닥으로 인공신경망을 만들었으며, 질문에 정확하게 대답할 정도로 생각하는 능력을 보여주도록 하는데 성공했다고 네이처가 보도했다.

루루 취안 칼텍 포스트닥학생과 동료들은 네이처 7월21일자에 ‘어떻게 분자시스템이 사람의 두뇌같은 자율적인 행동을 보여 주는가’라는 논문으로 이를 설명하고 있다.

■DNA가닥으로부터 뉴런 만들어 증폭시켰더니...

이들 연구팀은 하나의 세포구조에 의해 제한된 신호를 받는 112개의 서로 다른 DNA가닥으로부터 4개의 뉴런을 만들었다. 그런 후 이 기본적인 신경망을 염기가닥 치환 증폭(strand-displacement cascade)으로 불리는 간단한 입-출력 메커니즘에 의해 작동되도록 했다.

결정적으로 합성 염기 가닥(strand)은 염기쌍을 구성하는 다른 상보성 염기가닥(pair)과 결합하면서 입력신호를 전달하게 된다. 이 조합이 발생할 때 DNA의 가닥이 흩어지면서 출력신호를 보낸다는 것이다.

칼텍 과학자들에 따르면 이 기술은 지금까지 만들어진 것 가운데 가장 큰 DAN회로를 만드는데 사용됐었고 근(root)방정식 계산을 하는데 사용된 바 있다. 연구팀은 최근 이 인공신경망으로 기억훈련을 시킨 후, 올바르게 인식하고 있는지를 확인해 보았다. 즉, 과학자들이 어느나라 사람인지를 기억하도록 훈련시킨 후 이 과학자가 영국사람인지를 질문했을 때 훈련받은 기억을 바탕으로 ‘예스’ 또는 ‘노’라고 대답하도록 했다.

과학자들은 그 결과를 보기 위해 불완전한 답들을 대표하는 DNA가닥들을 시험관에 넣었다.

■인공신경망이 과학자들을 정확하게 인식하다

그러자 이 인공신경망은 형광색 신호를 보냄으로써 질문시 과학자들을 정확하게 인식하고 있다는 사실을 보여주었다. 실험결과 이 DNA두뇌는 과학자들의 질문에 대해 27차례나 매번 서로 다른 방식으로 올바른 답을 내놓았다.

칼텍측은 패턴인식을 위한 이 개념의 증명기술은 DNA네트워크가 생각하는 기본능력을 가지고 있음을 보여준다고 말했다. 그러나 과학자들을 인식하는데 8시간이나 걸릴 정도로 매우 느리며 이 생각하는 DNA는 오직 한번밖에 사용할 수 없었다.

그럼에도 DNA신경망은 미래에는 세포 내에 있는 질병을 진단하는 것 같은 아주 강력한 애플리케이션이 될 수 있을 것이라는 전망이 나왔다.