인공지능과 뇌과학의 융합을 통한 싱규래리티의 도래

특이점(特異點, Singularity, 싱규래리티)이란 인간이 창조해낸 피조물인 기계, 혹은 인공지능이 창조자의 능력에 비견하거나 이를 넘어서는 기점을 뜻한다. 컴퓨터 연산 능력의 비약적 발전은 그 속도가 점점 지수함수적으로(exponentially) 증가하고 있으며, 이러한 가속이 영속화된다면 조만간 인간의 지적인 능력을 넘어서는 기계 지능이 도래할 것이라는 예측은 불가피하다. 이는 미래학자인 레이 커즈와일이《특이점이 온다(Singularity Is Near)》에서 주장하였다. 그는 2045년을 특이점, 즉 인공지능이 내어놓는 산물이 인간이 이해하거나 따라갈 수 없는 시점으로 예측하고 있다. 
인공 지능에 관해 한 가지 분명한 것은, 인공지능의 프로토타입(Prototype)은 인간 지능이며 사람의 지능은 뇌와 신경네트워크(Neural network)를 기반으로 한다는 사실이다. 초기 인공지능의 발전은 인간의 뇌를 모방하는 바이오미메틱스(Biomimetics) 전략을 통해 이뤄질 것이며, 이를 뇌로부터 얻는 영감, 즉 ‘뉴로 인스퍼레이션(Neuro Inspiration)’이라 명명할 수 있을 것이다. 다시 말해, 인간의 뇌에 대한 이해가 깊어질수록 더 뛰어난 인공지능을 설계할 수 있게 되는 것이다.
인간의 뇌는 긴 시간의 진화과정을 거쳐 생성된 매우 유기적이고 효율적인 구조를 갖춘 정보처리 기관이다. 수많은 신경섬유의 다발이 다차원 네트워크로 결합하여 정보가 생성되고 전달, 기억된다. 인간의 뇌에 비해 인공지능은 매우 무겁고, 에너지를 많이 소비하며, 제조비용이 매우 높고, 수명이 다해도 자연적으로 분해되거나 폐기되지 않는다.
인간의 뇌가 가진 연산처리용량은 어떻게 될까? 만일 인공적으로 시각지각 능력을 로봇에게서 구현하려고 한다면, 한 가지 물체의 경계를 감지하기 위해 로봇에게 약 100가지의 지시명령이 프로그래밍 되어야 한다. 인간의 망막과 비슷한 수준의 시각지각을 위해서는 약 1000밉스(MIPS: Million Instructions Per Second, 초당 백만 연산)의 연산용량이 필요하다. 한편 망막에 맺힌 시각 영상은 연상 영역, 사고 및 기억 영역으로 전달돼 뇌의 전 영역을 활성화시킨다. 뇌의 총 무게는 망막 뉴런 무게의 약 7만 5천배에 이른다. 이를 통해 인간과 같은 수준의 사물인지 능력을 구사하기 위해서는 1000밉스의 7만 5천배인 약 백조 개의 (1014,100trillion)개의 연산이 1초 안에 이뤄져야 함을 유추할 수 있다. 이러한 초거대 용량의 연산을 지속적으로 처리하기 위해서는 컴퓨터의 연산처리에 드는 에너지와 비용이 문제가 된다. 그러나 연산처리 비용은 해마다 급감하고 있기 때문에 2040년 중반 정도에는 인공지능이 사용 가능한 연산능력이 인간의 수십억 배에 이르는 날이 올 것으로 예상하는 것이다.