우리는 누구나 목표하는 것이 있고 항상 그 목표를 향해서 계획을 세우고 이루고자 노력하며 살아갑니다
이러한 목표는 인생을 살아가는 모든 사람들에게 힘을 주고 도전의식을 주고 또 희망이라는 빛이 되어주기도 합니다
그러나 아주 많은 목표를 세워도 사실 그 목표점에 도달하는 사람은 그리 많지않으며 거의 대다수의 사람들은 원하는 목표점에 도달하지 못한 채로 그냥저냥 살아가는 현실을 마주하게 됩니다
왜 어떤 사람들은 원하는 목표를 이루어 또 다른 단계로 나아가고, 어떤 사람들은 원하던 것들이 흐지부지 되어서 꿈만 꾸고 살아가게될까요 이 차이는 어디서 오는 걸까요
이 질문에 대한 힌트는 우리가 살고있는 자연과 과학에서 발견할 수 있는데 이 글에서는 임계점이라는 자연 원리를 통하여서 우리가 늘 도전해도 항상 제 자리 걸음인 이유를 알아보도록 하겠습니다
임계점이란 무엇인가
◆물의 임계점
임계점이란 어떤 상태의 변화가 계속 쌓이다가 어느 한 순간 완전히 다른 상태로 바뀌는 지점을 의미합니다
가장 직관적인 예로 물은 열을 가하면 계속 온도는 올라가지만 액체 상태를 유지합니다 그러나 100℃가 되는 순간 갑자기 끓기 시작하면서 기체로 변하여 증발하기 시작합니다
물에 있어서 100℃란 액체의 물질에서 기체로 변화되는 임계점입니다
물이 이렇게 자신의 상태를 바꾸는 원인은 분자들끼리 서로 잡고 있는 연결이 끊어지기 때문입니다
물의 온도가 높아질수록 물분자들은 아주 활동적인 상태가되지만 서로 연결된 상태에서 벗어나지는 않습니다 그러나 물의 온도가 100℃가 되면 물을 이루고 있는 분자들은 서로를 붙잡고 있는 힘을 유지하지 못하면서 서로 완전히 분리되어 각각 자유롭게 움직이는 기체가 됩니다
그런데 반대로 온도가 계속 내려가면 물 분자들의 운동량은 줄어들고 반대로 서로를 끌어당기는 인력이 상대적으로 강해지다가 0℃가 되면 분자들은 서로 완전히 결합하여 얼음의 상태가 됩니다
결국 물이 기체가 되는 것과 얼음이 되는 것은 모두 100℃와 0℃라는 지점, 곧 임계점에 이르러서야 변화됩니다
◆자석의 임계점
이러한 현상은 자석에서도 볼 수 있습니다
자석이 금속을 끌어들이는 이유는 자기를 띤 전자가 모두 일정한 방향으로 정렬해 있어서 아주 강한 자기가 만들 이어지기 때문입니다
그런데 자석에 계속 열을 가하면 원자가 움직이기 시작하고 이로 인해 전자들의 정렬이 깨어져 무질서해지기 시작합니다 그러면 한 방향으로 모아져 강한 자기장을 형성하던 자기의 힘은 분산되어 자석 특유의 성질이 사라져 버리고 마는데 자석이 자기를 잃는 온도를 큐리 온도라 고합니다
큐리온도는 물질마다 다른데 철의 큐리 온도는 약 770℃라고 합니다
결국 물질 내부의 상태가 어떤 조건에 의한 변화가 계속 쌓이다가 어떤 지점을 넘게 되면 따로 있던 분자들이 서로 강하게 연결되기도 하고 연결되어 있던 분자들이 해체되기도 하면서 물질의 상태가 변화되는 것입니다
◆연결이 만들어내는 질서
우리는 가끔 영상을 통해서 수많은 새 떼가 아주 질서 정연한 모습으로 정렬되어 이동하거나 수 천 마리의 새들이 마치 한 몸이 되어 하나의 의식을 공유하는 것처럼 이동하는 모습을 본 적이 있습니다
새들은 무엇을 알고 계획해서 이러한 질서를 만들어내는 걸까요
생태학자들이 연구한 바로는 그 안에는 리더도 전체를 통제하는 지휘자도 없다고 합니다
단지 각자의 생존을 위해서 옆에 있는 새와 거리를 유지하고, 방향을 비슷하게 맞추고 너무 가까우면 피하는, 아주 단순한 생존본능에 따라 행동하는 것뿐이라고 합니다
이러한 질서는 처음부터 존재했던 것이 아니라 많은 수의 무리가 모이면서 서로의 움직임에 영향을 주고받기 시작하는 연결의 상태가 되었을 때 나타나는 현상입니다
지휘자도 리더도 없는 새떼들이 모였더니 혼란스러워진 것이 아니라, 오히려 이전보다 더 정연한 질서와 패턴이 생겼다는 것은 이 자연 속에는 보이지 않는 어떤 원리가 작동하고 있는 것을 아닐까 하는 질문을 던지게 합니다
이러한 질문에 대한 힌트를 주는 수학적인 법칙도 있습니다
대수의 법칙이란 한두 번의 결과는 우연처럼 보이지만 그 횟수가 많아질수록 전체는 일정한 패턴을 드러낸다는 법칙입니다
그러니까 동전을 한 번 던지면 앞면이 나올지 뒷면이 나올지 알 수 없습니다
하지만 수천 번, 수만 번을 던지면 그 결과는 점점 더 50대 50의 일정한 비율에 가까워진다는 원리인데 이것은 개별적인 것은 불규칙하지만 전체는 규칙을 가진다는 것을 암시해 줍니다
어찌 보면 새 떼의 움직임도 확률의 세계도 같은 원리를 따르고 있을지도 모른다는 생각이 듭니다
◆뉴런 연결의 임계점
이러한 원리는 현대인들에게 가장 관심사인 인공지능에게서도 나타납니다
인공지능을 이루고 있는 뉴런은 사실 하나만 있을 때는 그냥 신호를 전달해 주는 단순한 시스템에 지나지 않습니다
그러나 이 뉴런들이 점점 더 많이 연결되고 일정 수준 이상의 연결로 이어지고 나면 마치 사람이 사고하고 판단하는 것과 같이 느껴지는 현상을 보게 됩니다
놀라운 점은 이 변화가 어떻게 발생했는지를 개발한 사람들조차도 완전히 설명하지 못한다는 점입니다
몇 년 전 알파고가 이 세돌과의 대국을 이겨서 온 세계에 충격을 주었습니다
그냥 컴퓨터는 계산을 하고 정보만을 전달해 주는 도구인 줄 알았는데 마치 인간처럼 여러 가지 수를 두고 그중의 하나를 선택하여 이기는 수를 둘 수 있다는 사실에 전 세계는 큰 놀라움을 넘어서 앞으로 펼쳐질 세상에 대해서도 많은 생각을 하게 해 주었습니다
아마 그때 임계점을 넘은 인공지능의 출현을 보았던 것 같습니다
그리고 얼마 후 우리는 계속되는 인공지능의 출현에 날마다 놀라고 있습니다
이러한 인공지능의 능력은 누군가의 창의적인 발상에서 시작되었을까요
아닙니다 뇌를 이루고 있는 뉴런이라는 존재가 드러나면서 인류의 강렬한 탐구심은 인공적인 뉴런 하나를 만들어내었고 이 신호를 전달하는 메커니즘을 연결하고 연결하였더니 오늘날의 놀라운 능력을 나타내는 존재가 탄생하였습니다
올바른 반복과 재능의 관계
그렇다면 이제 우리에게로 시선을 돌려보겠습니다
우리는 종종 한 분야를 오랜 시간 동안 파고든 사람들에게서 경이로운 능력들을 발견하고는 합니다
우리는 같은 일을 반복하는데 누구는 터지고 누구는 안 터질까요
보이지 않는 곳에서 어떤 변화가 계속 쌓이다가 어느 순간 임계점을 넘어선 결과일까요
우리는 언뜻 이렇게 생각하기 쉽습니다
저 사람은 재능이 있다, 나는 아무리 해도 안된다라고
그러나 뉴런의 관점에서 보면 이 차이는 단순한 재능의 문제가 아닐 수도 있습니다
하나의 뉴런은 단지 신호만을 전달할 뿐 그것으로 무엇을 할 수는 없습니다 그러나 그 단순한 구조의 신호 전달이 점점 더 많이 연결되고 연결되면 아주 복잡한 일을 처리해 내는 도구가 될 뿐 아니라, 그 연결이 어느 지점을 넘어서면 그 신호의 전달은 아주 정교해져서 내가 생각하는 행동이 물 흐르듯이 연결되는 현상을 보이기도 합니다
그런데 문제는 이러한 변화가 점진적으로 보여지지 않는다는 것입니다
뉴런의 신호전달 방식이 0~1로 조금씩 올라가는 것이 보이는 것이 아니라, 0의 상태가 계속되다가 원하는 에너지의 강도가 채워졌을 때만 1로 변합니다
우리가 자전거를 탈 때, 또는 컴퓨터 자판을 연습할 때도 이러한 현상은 수없이 많이 경험합니다
같은 행동을 100번을 반복을 해도 나아지는 것 같지 않고 아무런 변화가 없어 보입니다
하지만 실제로는 그 반복으로 뉴런은 미세한 연결을 계속 쌓고 있는 과정입니다
이 지점에서 많은 사람들은 아무런 변화 없음을 견디지 못하고 포기해 버리므로 결과를 보지 못합니다
그러나 계속 꾸준한 반복을 되풀이하다 보면 어느 순간 뉴런과 뉴런이 밀도 있고 정교하게 연결되어 신호전달의 길이 안정화되고 속도가 빨라지는 임계점을 넘는 순간이 오게 됩니다
이때부터는 더 이상 애쓰지 않아도 자연스럽게 움직이는 상태가 되며 나도 모르게 속도가 붙고 또한 새로운 통찰이 생겨서 이해되지 않던 것들이 정리가 돼서 이해가 되기도 합니다
마치 재능이 터진 것 같은 느낌을 주기도 합니다
이것은 오랜 시간 쌓여온 반복이 임계점을 돌파하며 나타난 결과이며 수많은 반복이 하나의 질서로 정리되며 만들어져 다음 단계로 도약한 상태입니다
반복을 해도 큰 성장을 하지 못하는 이유
1 반복의 일관성이 없음
열심히 반복을 하는데도 큰 발전을 이루지 못하는 경우는 매번 다른 방식의 시도등을 반복하므로 뉴런의 연결이 쌓이지않고 분산되어서 원하는 결과를 만들어내지못합니다
뉴런은 활성화되는것끼리 연결된다는 특징을 가지고있습니다
그래서 매 번 다른 방식으로 시도하는것이 아니라, 같은 방식으로 반복할 때 이것이 쌓여서 연결이 점점 더 두꺼워지는데 우리는 이것을 '길이 났다'라고 표현하기도합니다
꾸준한 반복도 중요하지만 뉴런의 연결이 쌓일 수 있도록 하는것이 문제인것입니다
2 집중이 분산됨
원하는 목표를 확실하게 잡지 못하여서 집중이 흐트러진 상태에서 주의가 분산되어서 하는 반복은 횟수만 쌓였지 연결은 쌓이지않습니다
반대로 집중된 상태에서의 반복은 같은 뉴런을 강하게 활성화시키고 연결을 빠르게 강화합니다
3 피드백 없이 반복함
그러나 반복만으로는 부족하고 무엇이 맞았는지, 틀렸는지 또한 어디를 수정해야 하는지를 알고 교정해 가면서 하는 반복은 연결을 더욱 정교하게 만들어 이 과정을 통해 연결은 점점 더 정밀해집니다
인공지능이 이토록 놀라운 성능을 가지게 된 원인은 이 피드백의 과정, 즉 추론된 답에서 다시 역방향으로 되돌아가면서 오차를 수정해 나가는 방법을 개발하였기 때문입니다(역방향 알고리즘)
우리가 기억해야할것
물은 99℃까지는 아무리 뜨거워도 그냥 뜨거운 물입니다 그러나 1℃가 더해지는 순간 전혀 다른 상태로 변합니다
우리의 정신적인 영역과 자연의 법칙은 참으로 많은 부분에서 같은 원리로 적용되어 있다는 것을 우리는 살아가면서 많이 느낍니다
이처럼 우리의 성장 또한 보이지 않는 반복이 쌓일 때 연결은 만들어지고 그 연결이 임계점을 넘는 순간, 이 전과는 다른 차원의 수준으로 도약하는것입니다
우리가 부러워하는 재능은 보이지않는 반복이 쌓이면서 정교하고 탄탄한 연결이 만들어져 어느 순간 임계점을 넘어 만들어진 결과일 가능성이 큽니다
자연의 법칙 자체가 우리에게 '인내'라는것을 제시하고있는것같습니다
그러므로 우리는 원하는 목표를 이룰때까지 우리에게 기다림의 시간이 존재함을 인정하고 목표를 향해 꾸준한 반복을 되풀이할때 어느 순간 임계점을 넘어 이전과는 또 다른 차원의 수준으로 도약하게될것입니다
목차