기계의 '자기복제'는 가능할까

창의력 쑥쑥 퀴즈

존 폰 누이만(John von Neumann 1903-1957) 헝가리계 미국인 수학자로 양자역학, 함수분석, 집합론, 경제학, 컴퓨터과학, 수치해석, 통계 등 수많은 분야에서 천재성을 드러내며 중요한 업적을 이루었고 원폭을 만든 맨하탄 프로젝트에도 참여했다. 현대적 디지털 컴퓨터의 선구자로 소프트웨어와 하드웨어를 분리하는 개념을 만들었는가 하면 게임이론도 만들었고 생명자동기계의 개념도 만들어 냈다. 생명체의 유전정보를 DNA가 가지고 자기복제를 계속한다는 것이 전혀 알려지지 않은 때인 1940년대 폰 누이만은 생명과 비생명의 가장 핵심적인 차이가 자기복제 능력이라고 생각하고 인공생명체를 합성하는데 관심을 가졌다. “기계의 자기복제가 가능한가?”, “무생물에서 영원히 계속 떨어져 나오는 믿기 어려운 생명의 불꽃같은 것이 있을까”를 논리적 문제로 접근하였다. 폰 누이만이 개념을 정립한 컴퓨터와 자기복제기계가 합쳐져 인공생명이라는 새로운 연구 분야를 만들어 내었고 미국의 나사에서는 실제 우주탐사 계획에 포함시키기도 했다. 자기 복제가 가능한 기계가 만들어 진다면 우주를 탐험하는 일이 훨씬 쉬워질 것이다. 자기복제기계에서 문제의 핵심은 모든 행동에 대해 완벽한 지시가 기계에 주어져야 한다는 것이다. 기계는 자기와 똑같은 것을 만들어 내는 방법을 알 수 있는 면밀한 설계도를 포함하고 있어야 한다. 그 기계가 똑같은 것을 스스로를 만들어 내놓았다면 복제품도 완벽한 복사용 설계도를 가지고 있을 것이다. 그렇다면 원래 기계는 복제품의 복사용 설계도까지도 포함하고 있었던 것이 된다. 복제품이 다시 복제품을 만들었다면 그것도 자신의 복사용 설계도를 가지고 있을 것이고 원래 기계는 복제품의 복제품이 가지고 있는 복사용 설계도까지 가지고 있었던 것이 된다. 자기와 똑같은 복제품을 만들어 낼 수 있는 기계는 어떤 방식으로 가능할까?

문미옥/이화여대 와이즈거점센터 연구교수 [e-mail]

(지난주 정답)

부모의 입장을 지나치게 반영해서 한 번에 한 가지씩 두 명에게만 문자를 보낼 수 있도록 사용이 제한된 휴대폰을 사용하는 아이들 53명에게 소식을 전달하는 데 걸리는 시간은 7분이다. 이 특별한 사용제한에 따라 전달되는 소식은 먼저 1번에게 전화하고(1분) 1번이 2번에게 전화하는 동안 처음 학생이 3번에게 전화하여 2명에게 할 수 있다(2분). 다음에는 2번은 4번에게 1번은 5번에게 3번은 6번에게 각각 전화를 하여 또 3명이 더 연락을 받고(3분) 7번에서 11번까지 5명이 전화를 받는다(4분). 이렇게 연락을 하면 1분이 지날 때마다 연락을 받는 사람의 수를 가만히 들여다보면 그 특성을 알 수 있다. 앞의 두 수를 합하면 다음 수를 얻을 수 있다. 1분마다 1명, 2명, 3명, 5명, 8명, 13명, 21명의 순으로 연락을 받는 사람이 생기고 다 합하면 53명이 된다. 그래서 7분이 걸린다. 이런 특성을 가진 수의 나열을 ‘피보나치수열’이라고 한다. 나뭇가지 만들기, 나선형 은하, DNA, 앵무조개, 다비드 조각상, 판테온신전, 솔방울, 해바라기씨의 배열까지 모두 피보나치의 수열과 관계있는 자연현상이다.