군집과 집단지능에 대해서

오늘은 군집과 집단지능에 대해서 알아보겠습니다. Swarm(군집)에 대해서 들어보셨습니까.? 군집은 대용량 또는 비정상적으로 많은 수의 그룹을 의미합니다. 자연계에서 군집속에 속한 개인은 그룹에 기여하고 그룹으로 부터 이익을 얻습니다. 그들은 서로를 인식하고 의사소통을 하며 상호 작용을 할 수 있습니다. 자연계에서 이러한 군집을 가장 잘 이용하고 있는 종으로 개미를 예시로 들 수 있습니다.  여담이만 개미라고 하니깐 예전에 읽은 베르나르 베르베르의 소설 개미가 생각이납니다.  개미의 세계를 개미의 시각으로 흥미진진하게 풀어 나가는 장편소실이니 시간이 되면 읽어 보는 것도 좋을 것 같습니다. 개미는 혼자서는 약하지만 무리가 되어 공격하면 자신보다 훨 씬 더 큰 포식자도 끝내 먹이로 만들어 버릴 수 있습니다. 그리고 페로몬이라는 신호를 통해서 거리가 멀어도 서로간의 의사소통이 원활히 이루어 질 수 있습니다. 가위개미들이 잎조각을 집으로 나르면 집에 있던 일개미들은 이  잎조각을 운반하고 닦고 잘게 자르고 부서서 모양을 만든 후 퇴비 더미로 쌓아 놓습니다. 그러면 다른 무리의 개미들이 잉 더미에서 가위 개미 유충들의 주요 먹이인 버섯이 자라도록 돌봅니다. 수백만 마리로 이루어진 가위개미 군집은 이런 협조체제에 의존해서 생존한다고 합니다. 이처럼 개미는 군집을 만들어서 서로 협록해서 살아가고 있고, 심지어는 인간의 입장에서는 사육이라고 볼 수 있는 행위까지 한다고 합니다. 자연계에서 군집의 형태를 이루고 있는 개미에 대해서 설명을 했지만 사실 개미말고도 여러종류의 생물들이 군집을 이루고 있습니다. 찌르레기 무리들이 하늘을 여려가지 형태로 변형하면서 날아다닐 수도 있습니다. 이러한 형태는 포식자인 송골매에 공격에 대해서 집단적인 회피를 가능하게 합니다. 태평양에 있는 물고기들도 공격을 받으면 집단적으로 반응을 합니다. 비상연락을 통해서 이러한 움직이기 이루어질 것입니다.  생물학자들은 무해한 어린 메뚜기라도 수가 너무 불어나 군집의 밀도가 높아지면 순식간에 한 방향으로 정렬한 후 날아올라 엄청난 파괴력을 가진 메뚜기 떼가 될 수 있다고 말합니다. 모리타니아에서 수많은 메뚜기들이 먹구름처럼 날아올라서 가는 곳마다 곡물을 모조리 먹어 치우고 인간들은 물론 자연계에서 극심한 피해를 줍니다. 이런 재앙을 막으려면 집단이론과 동물 집단의 형태가 우리 삶에 어떤 영향을 끼치는지 좀 더 깊이있게 이해해야합니다.

다시 한 번 개미에 대해서 이야기해보겠습니다. 개미는 개미집으로 부터 먹이까지 장애물이 없으면 그냥 직선으로 가지만 길다란 장애물이 생기면 처음에는 당황하지만 이내 학습하고 여러가지  패턴으로 장애물을 지나칠 수 있습니다. 이러한 개미의 학습능력을 컴퓨터 프로그램으로 실현할 수 없을까라는 생각에서 나온것이 있습니다. 미국 텍사스 주 패서디나에서 액체질소, 산소, 아르곤을 실은 탱크로리들의 운송경로를 개미의 먹이사냥에 착상해서 개발한 컴퓨터 프로그램으로 결정하게 했다고 합니다. 저번 포스팅 때 언급했었던 박쥐 드론로 이와 유사하게 박쥐의 비행비밀을 연구해서 새로운 항공역학에 대한 기반을 쌓았던 것처럼 우리주위에는 자연에 있는 어떤 기능과 기술을 결합해서 새로운 기술을 만들어내는 경우가 많이 있습니다.

이러한 군집에 대해서 더 알아보기 위해 PSO(particle swarm optimization), 입자 군집 최적화 알고리즘에 대해 이야기해보겠습니다. PSO는 최적화에 의해 문제가 반복적으로 개선하기 위해 노력하고 후보군의 측정에 관여합니다. 입자라고 불리는 후보군은 집단을 가지고 입자의 위치와 속도에 대한 간단한 수학공식에 따라 검색공간에서 이들 입자를 움직여서 문제를 해결합니다. 다른 입자에 의해 더 좋은 위치가 발견되면 업데이트 되고 이러한 행동읭 반복으로 최대의 장점을 가지는 해결책으로 나아갑니다. PSO를 3개의 행동으로 나눠보면 너무 밀집도가 강하지 않게 나누어서 공간을 차지하는 기능과, 적절하게 리더를 중ㅇ심으로 움직이는 것과 평균적인 위치를 가지고 무리를 짓는 것이 있습니다. 개인이 지향하는 personal best와 전체가 지향하는 global best가 있는데 이것들이 상호 조정이 되어서 군집이 어떠한 형태를 가지고 이루어지게 됩니다.

사람들도 집단을 이루고 생활하고 있습니다.. 집단적 지적 능력력을 개체적으로는 미미하게 보이는 박테리아, 동물, 사람의 능력이 다양한 형태로 한 개체의 능력 범위를 넘어선 힘을 발휘할 수도 있다고 합니다. 이러한 분야는 사회학, 경영학, 컴퓨터 공학, 등에서 주로 연구 및 적용되다가 이제는 모든 사회현상에 적용되고 있습니다. 정보의 바다로 이루어진 인터넷 공간에선느 이러한 집단 지능이 더욱 더 활발해 질 수 있습니다. 집단지능은 어디에나 분포하며, 지속적으로 가치가 부여되고, 실시간으로 조정되어 질 수 있습니다. 이러한 집단지능의 에로 위키피디아를 예로 들 수 있습니다. 위키피디아에선느 너도 나도 모두가 정보의 수정을 할 수 있어 잘못된 정보가 있다면 전 세계 사람들이 수정을 해줍니다. 집단지능을 발휘하기 위한 조건으로는 다양한(성별, 나이, 직업, 취미, 가치관 등) 부류의 사람들이 모여햐 하고, 타인에게 휩쓸리지 않는 자신만의 창의적인 생각을 가지고 있어야 하고, 문제를 해결하는 방식이 한 곳에 집중되어서는 안 됩니다. 또한 분산된 지식이나 경험이 공유될 수 있는 시스템이 있어야 합니다. 집단지능은 협동에 대한 인식과 다양성, 독립성 및 통합적 메카니즘이 구축되지 않는 상태에서는 전체주의로 갈 수 있는 위험이 있습니다. 집단지능의 산출물은 구성원들이 얼마나 적극적으로 참여하고 노력하였느냐에 따라서 산출물의 질이 달라 질 수 있습니다. 정보의 조작이나 결과물에 대한 사적 이용이 가능하고, 선동의 가능성이 있습니다. 

집단 지성이 강조되면서 올바른 집단 지성을 만들어내는 시스템의 중요성이 커지고 있습니다.  구글이 세계 최대 검색 사이트가 될 수 있었던 것은 웹문서의 중요도를 판별하는 '페이지 랭크(Page Rank)'라는 구글의 알고리즘이 집단 지성, 대중의 지혜를 반영한 덕분입니다. 구글은 링크가 많을 수록 특히 권위있는 사이트의 링크가 많을 수록 높은 점수를 배정하는 식으로 웹 문서의 우선 순위를 정하고 있다고 합니다. 아마존은 사용자의 참여를 이용하여 온라인 서점으로서의 입지를 확실히 다졌다고 합니다. 아마존은 책을 산 사용자가 책에 대한 리뷰를 웹 사이트에 올릴 수 있도록 하고 그렇게 모아진 리뷰를 사영자들에게 제공함으로써 책 정보, 책의 이미지, 차례 등 동일한 정보만을 제공하는 다른 온라인 서점과 차별화를 했다고 합니다. 즉, 사용자의 집단적인 참여를 통해 얻을 수 있는 유용한 정보 데이텁베이스를 구축하고 이를 통해 더 나은 검색결과, 추천정보 등을 사용자에게 제공함으로써 성공을 거두었다고 합니다. 물론 요즘에는 다양한 리뷰가 존재합니다. 앞에서도 언급한 온라인 백과사전으로 유명한 위키피디아는 사용자에 의해서 추가되고 편집된 내용으로 만들어집니다. 백과 사전이라고 하면 전문적인 지식인 집단에 의해서 만들어지는 것이라는 기존의 인식에 커다란 변화를 준 사례입니다. 내용의 전문성과 정확성에 대한 시시비비가 있을 수 있겠지만 위키피디아가 표방하는 것과 같이 일반인이나 전문가를 포함한 어떤 사용자도 내용을 추가하고 수정할 수 있기 때문에 그러한 문제는 계속 보완되어 나갈 수 있을 것입니다.

오늘은 자연계의 군집이 어떠한 것이 있는 지 어떻게 이루어 지는지와 우리 인간들이 군집을 이루는 것 중에서 집단지성에 대해서 알아보았습니다. 집단지성은 인터넷의 발달로 그 중요성이 대두되었습니다. 더 이상 일방향으로 정보가 주어지는 것이 아니라 양방향으로 주고 받으면서 끊임없이 수정되어지게 됩니다. 자연계의 군집에서와 인터넷 상에서 대두되어지는 집단지성을 이용한다면 창의적인 지식이나 아이디어들을 만들어 낼 수 있을 것이라고 생각합니다. 자연계의 군집이 물체를 회피하는 기능을 보고 이를 분석해서 프로그랭하면 회피가 가능한 로봇이 만들얼 질 수 있을 것입니다. 이때 자연계의 군집처럼 학습하는 기능 즉, 학습하고 학습한 것을 저장할 수 있는 지능을 가지고 있다면 이러한 기능을 가진 로봇을 얼마든지 만들어 낼 수 있습니다. 실제로 이와 관련된 칩들 또한 많이 존재하고 있습니다. 저는 이와 관련된 기술이 저번 포스팅 때 언급한 드론에 적용된다면 획기적인 드론을 만들어 낼 수 있을 것이라고 생각합니다. 드론이 군집을 이루고 비행하다가 장애물을 만나면 포식자의 공격을 피하는 찌르레기처럼 장애물 피하는 것이 가능해지는 것입니다. 구글과 아마존이 집단 지능을 이용해서 사용자에게 양질의 정보를 제공해주는 것처럼 집단 지능과  그 데이터를 관리하는 기술을 배운다면 우리의 사업이나 또는 양질의 지식을 얻는 것에 큰 도움이 될 것이라고 생각합니다.