#과학과놀자 | 생글생글

과학과 놀자
반응속도 0.02초 실화인가요? 세계 랭커 꺾은 AI 로봇 '에이스'의 등장 [과학과 놀자]

1997년 IBM의 슈퍼컴퓨터 ‘딥블루’는 세계 체스 챔피언 가리 카스파로프를 무너뜨렸고, 2016년 구글 딥마인드의 ‘알파고’는 바둑 9단 이세돌을 4대 1로 제압했다. 인공지능(AI)은 그동안 머리로 하는 게임을 차근차근 정복해왔다.하지만 인간이 직접 몸을 써야 하는 스포츠 종목에서는 한발 뒤처져 있었다. 초고속으로 날아오는 공의 회전, 라켓의 미세한 각도, 무의식 중에 반응하는 운동신경은 컴퓨터가 그대로 따라 하기에 만만한 영역이 아니었기 때문이다. 하지만 최근 이 벽이 깨졌다. 일본 Sony AI 연구팀이 개발한 탁구 로봇 ‘에이스(Ace)’가 인간 엘리트 선수를 상대로 승리를 거두면서다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 네이처(Nature) 4월 23일 자에 실렸다.탁구는 AI 로봇이 정복하기 가장 까다로운 스포츠로 꼽힌다. 프로 경기에서는 시속 100km에 달하는 빠른 공이 오가고 강한 회전까지 걸려 궤적이 미세하게 휘어진다. 인간 엘리트 선수가 공을 보고 반응을 시작하는 데 걸리는 시간은 약 230밀리초(ms, 1ms는 1000분의 1초). 그 짧은 사이에 공의 위치, 속도, 회전 방향을 모두 읽고 라켓의 각도와 스윙 궤적까지 계산해야 한다. 더 까다로운 점은 상대가 매번 궤적과 속도가 다른 공을 보낸다는 것이다. 알파고가 두는 바둑처럼 정해진 규칙 안에서 최선의 수를 찾는 것이 아니라 매 순간 변하는 물리 환경에 즉각 반응해야 한다.Sony AI 연구팀의 에이스는 이 문제를 풀기 위해 세 가지를 결합했다. 빠른 눈과 빠른 팔, 학습하는 두뇌다. 먼저 눈에 해당하는 시각 시스템에는 센서 3대와 일반 고속 카메라 9대를 사용했다. 이때 사용한 센서는 일반 카메라처럼 매 순간 화면 전체를 찍는 것이 아니
과학과 놀자
내 스마트폰 사진, 30년 뒤엔 다 날아간다고? 1만년 기억을 품는 '이것' 공개할게요! [과학과 놀자]

컴퓨터나 스마트폰에 저장된 사진과 영상은 얼마나 오래 살아남을 수 있을까? 지금 우리가 쓰는 저장장치 대부분은 수십 년을 버티지 못한다. 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 수명이 긴 저장 기술을 연구해왔는데, 최근 마이크로소프트 연구팀이 해답 중 하나를 제시했다. 이들이 선택한 재료는 특별한 게 아니다. 놀랍게도 어디서나 볼 수 있는 유리다.우리는 흔히 디지털 정보는 영구적이라고 생각한다. 특히 요즘은 사진이나 영상을 클라우드에 저장하는 경우가 많다 보니 더욱 그렇다. 하지만 클라우드도 결국 데이터센터에 있는 하드디스크에 데이터를 물리적으로 저장하는 방식이다. 이런 저장 매체는 수명이 짧아 데이터가 손상되기 전에 주기적으로 새 매체로 옮겨줘야 한다. 실제로 워너브러더스는 영상 데이터 손실을 막기 위해 3년마다 데이터를 새 저장장치로 이전한다.그렇다면 디지털 저장장치는 왜 이렇게 수명이 짧을까? 흔히 쓰는 하드 디스크 드라이브(HDD)는 금속판에 자성으로 데이터를 기록하는데, 시간이 지날수록 자성이 약해진다. USB 메모리나 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)에 사용되는 플래시메모리도 전하가 서서히 빠져나가 10~30년이면 데이터가 손상될 수 있다. 심지어 장기 보존용으로 쓰이는 자기 테이프도 수십 년이 한계다.마이크로소프트 연구팀이 주목한 재료는 유리다. 연구팀은 ‘프로젝트 실리카’라는 이름으로 2017년부터 유리 저장 기술을 연구해왔다. 기존에는 석영유리에서만 구현이 가능했는데, 석영유리는 제조가 까다롭고 구하기 어렵다는 한계가 있었다. 최근 연구팀은 구하기 쉽고 저렴한 붕규산 유리로 이 기술을 확장하는 데 성공했다. 붕규산 유
과학과 놀자
거대한 덩치에 시력은 고작 0.1? 코끼리의 진짜 눈은 '코끝'에 있어요 [과학과 놀자]

코끼리 하면 길게 늘어진 코와 커다란 귀, 묵직한 몸집이 떠오른다. 하지만 이 거대한 동물의 시력이 상당히 좋지 않다는 사실은 의외로 잘 알려져 있지 않다. 코끼리의 시력은 사람의 시력 검사표 기준으로 환산하면 약 0.1 정도에 불과하다. 안경 없이 일상생활이 불편할 정도로 눈이 나쁜 사람과 비슷하다. 특히 어두운 밤이나 시야가 가려진 환경에서는 주변을 파악하는 데 큰 어려움을 겪는다.그렇다면 코끼리는 어떻게 장애물을 피하고 먹이를 찾아낼까. 최근 연구는 코 끝에 난 수염이 비결이라고 분석한다. 독일 막스플랑크 지능형 시스템연구소(Max Planck Institute for Intelligent Systems, MPI-IS) 연구팀은 아시아코끼리의 코 주변에 난 수염을 정밀하게 분석한 결과를 국제 학술지 ‘사이언스’ 2월호에 발표했다.코끼리의 코 주변에는 약 1000개에 달하는 짧은 수염이 빽빽하게 나 있는데, 이 수염이 단순한 털이 아니라 물리적 움직임을 통해 주변 환경을 감지하는 ‘촉각 센서’ 역할을 한다는 게 연구팀의 결론이다. 느껴서 보는 방식을 통해 부족한 시각을 완벽하게 보완하는 셈이다.연구팀은 수염의 비밀을 밝히기 위해 정교한 실험을 수행했다. 우선 수염 내부를 3차원으로 꿰뚫어 볼 수 있는 마이크로 CT 장비를 사용해 수염의 층별 밀도를 측정했다. 수염에 아주 미세한 힘을 가하면서 그 자극이 뿌리까지 어떻게 전달되는지 확인하는 컴퓨터 시뮬레이션도 진행했다. 가상의 공간에서 수염이 휘는 모든 과정을 수학적으로 계산해본 것이다.분석 결과 코끼리 수염의 중심부는 바깥쪽보다 12배나 더 단단했다. 이처럼 안팎의 강도가 전혀 다른 이중 구조는 신호를 효율적으로 전달하기 위한 설계다
과학과 놀자
신생아도 리듬의 규칙 인식해…선천적 능력

갓 태어난 아기는 무엇을 인식할 수 있을까. 불과 100년 전까지만 해도 신생아는 배고픔과 불쾌함 외에는 아무것도 느끼지 못한다고 여겨졌다. 심지어 통증조차 느끼지 못한다고 생각해 수술을 할 때도 마취 없이 진행했다고 한다. 그만큼 아기의 뇌는 백지에 가깝다고 굳게 믿은 것이다. 이후 연구와 실험을 토대로 아기도 통증을 포함해 다양한 감각을 느낀다는 사실이 밝혀졌음에도 여전히 많은 부분이 미스터리로 남아 있다.하지만 최근 신생아의 음악적 감각에 대한 새로운 사실이 밝혀졌다. 해당 연구는 지난 2월 국제학술지 ‘플로스 바이올로지(PLOS Biology)’에 게재됐다. 처음 듣는 노래에서 박자의 변화, 조바꿈, 후렴구를 예상하는 것을 우리는 보통 ‘음악적 감각’이라고 부른다. 태아가 임신 35주경부터 음악에 반응해 심박수와 신체 움직임이 변한다는 사실은 이미 밝혀진 바 있지만, 음악적 감각이 언제 생겨나는지는 아직 완전히 규명되지 않았다.로베르타 비앙코 이탈리아 공과대 교수가 이끄는 연구팀은 아기의 음악적 소질을 확인하기 위해 태어난 지 이틀이 채 안 되는 신생아 49명을 대상으로 실험을 진행했다. 잠든 신생아들의 귀에 이어폰을 꽂고 요한 세바스찬 바흐의 피아노곡을 들려줬다. 원곡 10곡과 원곡을 변형한 4곡을 사용했으며, 변형곡은 리듬과 멜로디를 무작위로 재배열해 원곡이 지닌 리듬과 멜로디의 규칙을 파괴했다.연구팀은 잠든 신생아에게 바흐의 원곡과 변형곡을 무작위로 들려주는 동시에 신생아 머리에 부착한 뇌전도(EEG) 장치를 이용해 뇌의 활동 변화를 확인했다. 뇌의 변화를 정확하게 읽기 위해 통계적 모델을 활용해 각 음표의 예측 가능성을 수치로

과학과 놀자
전기 통하는 버섯 균사체로 컴퓨터 개발

컴퓨터는 80여 년 전에 등장했다. 당시 컴퓨터는 방 하나를 가득 채울 만큼 거대했다. 이후 기술 발전으로 컴퓨터는 점점 작아지고, 성능은 더욱 빠르고 뛰어나게 향상됐다. 그 결과 손바닥 크기의 스마트폰이 언제 어디서나 다양한 일을 가능하게 했고, 스마트 워치 같은 웨어러블 컴퓨터도 등장했다. 최근에는 버섯으로 반도체 소자를 재현한 연구가 공개되며 컴퓨터가 또다시 진화를 준비하고 있다.미국 오하이오주립대학교 연구팀이 표고버섯을 활용해 차세대 반도체 소자를 구현하는 데 성공했다고 발표했다. 컴퓨터에서 중요한 역할을 하는 반도체 중 하나는 ‘램(RAM)’이다. 램은 작업 중인 데이터를 일시적으로 저장하는 휘발성 메모리 공간으로, 여러 프로그램을 동시에 실행하고 계산을 빠르게 처리할 수 있도록 돕는다. 단점은 컴퓨터 작업을 하는 도중에 전원이 꺼지거나 전기가 끊기면, 작업했던 내용이 사라져 버린다는 것이다.이러한 단점을 극복한 차세대 반도체가 ‘멤리스터(memristor)’다. 멤리스터는 ‘메모리(memory)’와 ‘저항기(resistor)’를 합친 단어다. 전류의 양에 따라 저항이 변하고 그 상태를 유지한다는 점이 특징인데, 이로 인해 이론적으로는 데이터 처리와 저장을 동시에 할 수 있다. 덕분에 전원이 꺼져도 작업했던 내용을 잃어버리지 않을 수 있다. 미래 인공지능 하드웨어의 핵심 기술로 주목받고 있다.이번에 개발한 버섯 반도체가 ‘멤리스터’의 역할과 유사하다는 평가를 받고 있다. 연구팀이 주목한 건 버섯의 균사체다. 버섯은 ‘균류’라는 독립된 생물체다. 성숙한 버섯에서 만들어진 포자가 떨어져 나와 주변의 땅에 자리 잡으면
과학과 놀자
혹독한 우주서 살아남은 이끼, '화성 개척자' 될까 [과학과 놀자]

영화 ‘마션(The Martian)’의 주인공은 화성의 황폐한 토양에 감자를 심어 살아남는다. 실제로 인류가 지구를 벗어나 다른 행성에 정착할 때 함께할 가능성이 가장 큰 식물은 무엇일까? 최근 과학계는 그 주인공으로 화려한 꽃이나 풍성한 열매를 맺는 식물 대신 발밑에 낮게 깔린 ‘이끼’에 주목하고 있다.우리가 숲길이나 담벼락에서 흔히 마주치는 초록색 이끼는 약 4억5000만 년 전 식물이 바다에서 육지로 처음 상륙했을 때의 원시적인 모습을 간직하고 있다. 당시 식물들처럼 이끼의 뿌리는 몸을 바위 등에 고정하는 역할만 하고, 잎과 줄기 등으로 물을 빨아들인다. 흙이 거의 없는 척박한 환경에서도 비가 오면 온몸으로 물을 흡수해 금세 생기를 되찾는 이 놀라운 능력이 끈질긴 생명력의 비결이다.최근 일본 홋카이도대학교 연구팀은 이런 이끼의 생명력이 우주라는 극한 환경에서도 통할지 확인한 연구를 국제학술지 ‘아이사이언스(iScience)’에 소개했다. 연구팀은 2022년 유럽우주국(ESA)이 주도한 우주 생물학 실험의 일환으로 실험에 흔히 사용되는 이끼 ‘피스코미트리움 파텐스(Physcomitrium patens)’의 포자를 국제우주정거장(ISS)으로 보냈다. 포자는 꽃을 피우지 않는 이끼가 자손을 퍼뜨리기 위해 만드는 아주 작은 씨앗 같은 세포로, 껍질이 단단하고 생명 활동을 거의 하지 않는 상태라 환경 변화에 매우 강하다.이끼의 포자는 ISS 바깥쪽에 설치된 실험 장치에서 약 9개월 동안 우주의 가혹한 환경에 그대로 노출됐다. 우주는 산소가 없는 진공 상태인 데다 생명체에 치명적인 자외선과 방사선이 쏟아지고, 온도도 영하와 영상을 오간다. 실제로 앞선 연구들에서 해바라기나
과학과 놀자
지구에 유기물 배달?…힘받는 외래 생명기원설 [과학과 놀자]

약 40억 년 전, 원시 지구는 뜨겁고 척박한 땅이었다. 그런데 이 불모의 땅에서 어떻게 복잡한 생명체가 탄생할 수 있었을까? 과학자들은 오랫동안 이 수수께끼를 풀기 위해 두 가지 가설을 세웠다. 지구 자체에서 재료가 만들어졌다는 ‘자생설’과 외부에서 재료가 배달됐다는 ‘외래설’이다. 그리고 최근 들어 후자인 외래설에 힘이 실리는 연구 결과가 발표됐다.이 실마리를 가져다준 건 소행성 ‘베누’다. 베누는 지구에서 약 3억3300만km 떨어져 있으며, 태양계 형성 초기인 약 45억 년 전의 물질을 고스란히 간직한 ‘탄소질 소행성’이다. 지구와 같은 행성들은 지각 변동과 화산 활동, 대기 작용을 거치며 초기 형성 당시의 정보를 대부분 잃어버렸다. 하지만 베누처럼 크기가 작은 소행성은 열적 변화가 거의 없어 태양계 탄생 당시의 레시피를 그대로 보존하고 있는 냉동 타임캡슐과 같다.특히 베누는 지구에 충돌할 가능성이 있는 ‘지구 근접 소행성’이기도 하다. 인류에게는 위협적인 존재일 수 있지만, 역설적으로 수십억 년 전 지구에 물과 유기물을 배달해 생명의 씨앗을 뿌린 주역이 바로 이런 소행성들이었을 것이라는 가설을 입증하기엔 최적의 연구 대상이다. 그래서 미국항공우주국(NASA)은 2016년 베누의 표본을 지구로 가져오는 임무를 가진 오시리스-렉스 탐사선을 발사했다. 그리고 7년 만인 2023년 9월, 베누의 시료를 담아 귀환했다. 캡슐 속에는 121.6g의 샘플이 들어 있었다. 고작 종이컵 한 컵 정도의 양이지만, 그 가치는 값을 매길 수 없을 만큼 거대했다. 생명체가 존재하기 위한 핵심 성분들이 발견됐기 때문이다.생명체가 존재하기 위해서는 크게 세 가
과학과 놀자
레몬별에 다이아몬드 비?…제임스웹이 발견 [과학과 놀자]

행성은 구형에 가깝다. 이제껏 의심하지 않던 우주의 공식이다. 이처럼 당연히 받아들여진 명제가 최근 깨졌다. 레몬처럼 한쪽이 길쭉하게 늘어난 모양의 행성이 발견된 것이다. 독특한 외형만큼이나 공기 성분도 생경하다. 이곳의 하늘에는 산소 대신 탄소가 가득하다. 투명한 다이아몬드 비가 쏟아질 수도 있다는 의미다. 만약 이 행성의 하늘을 바라볼 수 있다면, 레몬처럼 휜 지평선 너머로 반짝이는 보석 소나기가 내리는 장관을 목격하게 될지도 모른다.2021년, 미국항공우주국(NASA)이 우주로 쏘아 올린 제임스웹우주망원경(JWST)은 인류 역사상 가장 강력한 ‘우주의 눈’으로 불린다. 허블의 뒤를 잇는 JWST는 아주 미세한 적외선까지 포착해 그간 베일에 싸여 있던 ‘우주의 속살’을 선명하게 보여주고 있기 때문이다. JWST 탐사 이후, 과거 존재만 겨우 확인한 먼 천체들의 숨겨진 실체가 하나둘 밝혀지고 있다.최근 JWST는 다시 한번 기이한 외계 행성을 포착했다. 지구에서 750광년 떨어진 곳에 있는 ‘PSR J2322-2650b’이다. 이 행성의 존재는 10년 전 전파 신호를 통해 처음 확인했지만, 너무 멀고 어두워 그간 구체적인 모습은 전혀 알 수 없었다. 그러나 지난 12월, JWST의 정밀 분석 데이터가 공개되며 이 행성의 정체가 마침내 세상에 드러났다.놀랍게도 JWST가 들여다본 이 행성은 흔히 우리가 아는 둥근 공 모양이 아니었다. 마치 누군가 양옆에서 힘껏 잡아당긴 듯 길쭉하게 늘어난 레몬 모양이었다. 미국 시카고대 등 국제 공동 연구진은 이 놀라운 관측 결과를 국제학술지 ‘천체물리학저널 레터스’에 발표했다.사실 우리가 사는 지구를 포함해 태양계 대부분 행성도 완벽한 공 모

1 2 3 4 5 6 7