통합에서 융합으로

 

올 들어 수많은 사람들이 4차 산업혁명을 이야기한다. 각종 언론 매체는 관련 기사를 봇물 터지듯 쏟아내고 있고 강연과 세미나는 그 수를 일일이 헤아리기 어려울 정도다. 인류 최후의 미지의 영역인 뇌과학 또한 인공지능이 4차 산업혁명의 핵심으로 부상하면서 그것의 중요한 부분을 차지하게 되는 영광을 누리고 있다. 하지만 뇌과학자의 한 사람으로서 무엇을 준비하고, 어떤 방향으로 나아가야 할 것인가에 대한 고민은 현재진행형이다.  4차 산업혁명이라는 개념을 최초로 제안한 독일 경제학자 클라우스 슈바프는 “4차 산업혁명은 3차 산업혁명이 창출한 디지털 세계와 기존의 물리적·생물학적 영역 사이에 경계를 허무는 기술 융합에 의해 전개될 것”이라고 말했다. 다시 말해 ‘융합’이 4차 산업혁명의 핵심이라는 것이다. 여기서 말하는 융합은 물리적·화학적 결합을 의미하는 사전적 의미가 아니라 서로 다른 분야의 전문적 지식이나 문화 등이 교류하면서 시너지를 일으키고, 새로운 가치를 창출해내는 것을 일컫는 것이라는 데 반론의 여지가 없어 보인다. 

 

과학자들 사이에서는 날이 갈수록 복잡해지고 전문화되는 현대 과학을 해결하고자 하는 논의가 많이 이뤄지고 있다. 과학기술 분야에서도 기존의 틀에서 벗어나 다각도로 문제를 고찰하고 혁신적인 연구 성과를 내기 위한 융합 연구가 중요하다는 인식이 그 어느 때보다 강조되고 있는 것이다. 실제로 융합 연구를 촉진하기 위한 다양한 프로그램들이 실행되고 있고 그 결과 많은 융합 연구들도 활발하게 진행 중이다. 뇌과학 또한 생물의 신경계 구조와 기능을 연구하던 생물학의 한 분야에서 시작됐지만 최근에는 물리학·수학·컴퓨터과학·공학 등 다양한 학문이 어우러진 다학제적 연구가 진행 중이다. 이처럼 진리를 추구하고 인간에게 유용한 새로운 가치를 창출하는 데 필요한 다양한 분야의 기술과 지식의 융합은 단순히 학문적 차원에만 국한돼서는 본래의 목적을 달성하기 어렵다. 물론 특정 분야의 최첨단 기술과 최신 지식이 목표를 달성하기 위한 유용한 도구이기는 하지만 연구자들 간의 효율적 협업 의지와 이를 구현하기 위한 시스템, 그리고 그 바탕이 되는 ‘통합’의 문화가 없이는 우리가 원하는 최종 목적지에 다다를 수 없기 때문이다.

 

연구를 하다 보면 세상에는 뛰어난 연구자들이 참 많다는 사실을 새삼 깨닫게 된다. 그 가운데서도 우리나라가 훌륭한 인재를 많이 보유하고 있다는 것은 세계가 인정하는 사실이다. 하지만 과거와는 달리 개별 연구자가 이룰 수 있는 한계가 분명해졌고 세상을 바꿀 새로운 가치는 효율적인 협업을 통해서만 구현될 수 있다는 사실을 부인하기 어렵다. 협력 연구와 데이터 공유를 통한 연구자, 학문 간의 융합을 가속화시키자는 ‘오픈 사이언스’ 프로젝트와 그것의 핵심요소인 ‘오픈 데이터’ 개념에 과학자들이 주목하고 있다는 사실 또한 다양한 연구자들 간의 협력 연구의 필요성을 뒷받침한다. 조만간 KIST 뇌과학연구소가 출범시킬 ‘이음(Euem)’ 프로젝트는 뇌신경망 시각화 핵심기술인 신경망지도 제작기술(mGRASP)을 전 세계 500여 연구자들에게 보급하고 각각의 연구자들이 생산해낸 방대한 데이터를 통합해 인간 뇌지도를 완성하고자 하는 것으로 오픈 데이터 개념을 바탕으로 하는 오픈 사이언스 프로젝트의 사례라고 할 수 있다. 하지만 아직까지는 연구자들이 공유한 데이터들이 서로 연계되고 융합돼 의미 있는 성과를 낼 수 있도록 하는 표준화된 통합시스템이 갖춰지지 않아 오픈 데이터가 갖고 있는 잠재력이 십분 발휘되고 있는 것 같지는 않다.

 

연구자, 연구기관, 정부 부처 등 국가 연구개발(R&D) 시스템을 구성하는 주체들 또한 추구하는 목표를 달성하기 위해 통합된 시스템 안에서 자신의 역할을 수행하면서 융합을 이뤄내기보다는 각자의 목소리를 내는 데 급급한 모습이다. 통합은 구성요소가 조화롭게 합쳐짐을 의미하는 것이지 각자의 특성이 사라지는 것은 아니다. 통합이 자신들의 고유영역을 침해할지도 모른다는 두려움은 우리 사회가 제대로 된 통합을 이뤄내는 데 걸림돌이 되고 있다. 각각의 주체가 보유하고 있는 고유한 특성은 유지하면서 조화롭게 개방형 공유를 실행하는 것이 통합의 시작이고 이러한 통합은 진정한 융합의 발판이 될 것이다. 4차 산업혁명 시대의 승자가 되기 위해 우리가 잊지 말아야 할 명제다.

[서울경제 바로가기]

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

 

통합에서 융합으로

 

올 들어 수많은 사람들이 4차 산업혁명을 이야기한다. 각종 언론 매체는 관련 기사를 봇물 터지듯 쏟아내고 있고 강연과 세미나는 그 수를 일일이 헤아리기 어려울 정도다. 인류 최후의 미지의 영역인 뇌과학 또한 인공지능이 4차 산업혁명의 핵심으로 부상하면서 그것의 중요한 부분을 차지하게 되는 영광을 누리고 있다. 하지만 뇌과학자의 한 사람으로서 무엇을 준비하고, 어떤 방향으로 나아가야 할 것인가에 대한 고민은 현재진행형이다.  4차 산업혁명이라는 개념을 최초로 제안한 독일 경제학자 클라우스 슈바프는 “4차 산업혁명은 3차 산업혁명이 창출한 디지털 세계와 기존의 물리적·생물학적 영역 사이에 경계를 허무는 기술 융합에 의해 전개될 것”이라고 말했다. 다시 말해 ‘융합’이 4차 산업혁명의 핵심이라는 것이다. 여기서 말하는 융합은 물리적·화학적 결합을 의미하는 사전적 의미가 아니라 서로 다른 분야의 전문적 지식이나 문화 등이 교류하면서 시너지를 일으키고, 새로운 가치를 창출해내는 것을 일컫는 것이라는 데 반론의 여지가 없어 보인다. 

 

과학자들 사이에서는 날이 갈수록 복잡해지고 전문화되는 현대 과학을 해결하고자 하는 논의가 많이 이뤄지고 있다. 과학기술 분야에서도 기존의 틀에서 벗어나 다각도로 문제를 고찰하고 혁신적인 연구 성과를 내기 위한 융합 연구가 중요하다는 인식이 그 어느 때보다 강조되고 있는 것이다. 실제로 융합 연구를 촉진하기 위한 다양한 프로그램들이 실행되고 있고 그 결과 많은 융합 연구들도 활발하게 진행 중이다. 뇌과학 또한 생물의 신경계 구조와 기능을 연구하던 생물학의 한 분야에서 시작됐지만 최근에는 물리학·수학·컴퓨터과학·공학 등 다양한 학문이 어우러진 다학제적 연구가 진행 중이다. 이처럼 진리를 추구하고 인간에게 유용한 새로운 가치를 창출하는 데 필요한 다양한 분야의 기술과 지식의 융합은 단순히 학문적 차원에만 국한돼서는 본래의 목적을 달성하기 어렵다. 물론 특정 분야의 최첨단 기술과 최신 지식이 목표를 달성하기 위한 유용한 도구이기는 하지만 연구자들 간의 효율적 협업 의지와 이를 구현하기 위한 시스템, 그리고 그 바탕이 되는 ‘통합’의 문화가 없이는 우리가 원하는 최종 목적지에 다다를 수 없기 때문이다.

 

연구를 하다 보면 세상에는 뛰어난 연구자들이 참 많다는 사실을 새삼 깨닫게 된다. 그 가운데서도 우리나라가 훌륭한 인재를 많이 보유하고 있다는 것은 세계가 인정하는 사실이다. 하지만 과거와는 달리 개별 연구자가 이룰 수 있는 한계가 분명해졌고 세상을 바꿀 새로운 가치는 효율적인 협업을 통해서만 구현될 수 있다는 사실을 부인하기 어렵다. 협력 연구와 데이터 공유를 통한 연구자, 학문 간의 융합을 가속화시키자는 ‘오픈 사이언스’ 프로젝트와 그것의 핵심요소인 ‘오픈 데이터’ 개념에 과학자들이 주목하고 있다는 사실 또한 다양한 연구자들 간의 협력 연구의 필요성을 뒷받침한다.  조만간 KIST 뇌과학연구소가 출범시킬 ‘이음(Euem)’ 프로젝트는 뇌신경망 시각화 핵심기술인 신경망지도 제작기술(mGRASP)을 전 세계 500여 연구자들에게 보급하고 각각의 연구자들이 생산해낸 방대한 데이터를 통합해 인간 뇌지도를 완성하고자 하는 것으로 오픈 데이터 개념을 바탕으로 하는 오픈 사이언스 프로젝트의 사례라고 할 수 있다. 하지만 아직까지는 연구자들이 공유한 데이터들이 서로 연계되고 융합돼 의미 있는 성과를 낼 수 있도록 하는 표준화된 통합시스템이 갖춰지지 않아 오픈 데이터가 갖고 있는 잠재력이 십분 발휘되고 있는 것 같지는 않다.

 

연구자, 연구기관, 정부 부처 등 국가 연구개발(R&D) 시스템을 구성하는 주체들 또한 추구하는 목표를 달성하기 위해 통합된 시스템 안에서 자신의 역할을 수행하면서 융합을 이뤄내기보다는 각자의 목소리를 내는 데 급급한 모습이다. 통합은 구성요소가 조화롭게 합쳐짐을 의미하는 것이지 각자의 특성이 사라지는 것은 아니다. 통합이 자신들의 고유영역을 침해할지도 모른다는 두려움은 우리 사회가 제대로 된 통합을 이뤄내는 데 걸림돌이 되고 있다. 각각의 주체가 보유하고 있는 고유한 특성은 유지하면서 조화롭게 개방형 공유를 실행하는 것이 통합의 시작이고 이러한 통합은 진정한 융합의 발판이 될 것이다. 4차 산업혁명 시대의 승자가 되기 위해 우리가 잊지 말아야 할 명제다.

[서울경제 바로가기]

 

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

 

[사이언스포럼]뇌 연구, 경계를 넘어 어우러짐으로

 

  인종과 문화의 장벽은 갈등과 분쟁의 원인이지만 그것을 극복하는 과정에서 사회는 진보한다. 과학의 경우도 마찬가지로 이론과 실험, 기초와 임상, 학계와 산업계 등 각기 다른 영역의 접경지대에서 오해와 충돌이 빚어지는데, 이를 해결해가는 과정에서 새로운 발견과 혁신이 탄생한다. 하지만 불행히도 많은 경우 경계 너머에 대한 막연한 두려움은 과학자들로 하여금 자신의 전문분야 테두리 안에 매몰되게 하고, 이로 인해 경계 지역에서의 활발하고 생산적인 교류가 위축되는 것이 현실이다. 

  일반인들에게는 뇌 과학이라는 학문분야로 더 친숙한 신경과학은 다양한 학문의 경계선상에 구축된 대표적인 학문이라고 할 수 있다. 초창기 그 출발은 생물의 중추 및 말초 신경계의 구조와 기능을 연구하는 생물학의 한 분야였지만, 이내 물리학, 수학, 생리학, 분자생물학, 심리학, 컴퓨터과학 등 전혀 다른 언어와 체계를 가진 다양한 학문들이 합류하면서 한데 어우러지는 특별한 길을 걸어왔다.

  이와 같은 흐름은 신경계, 그중에서도 뇌라는 기관의 구조와 기능의 복잡성에 기인한다고 볼 수 있다. 신경계가 작동하는 기본 단위는 뉴런이라는 신경세포인데, 하나의 뉴런은 서로 다른 뉴런뿐 아니라 인체에 분포하는 수많은 세포들과도 상호작용을 일으킨다. 각각의 뉴런이 촘촘한 가지를 뻗어 외부와 접촉하고, 시냅스라 불리는 접촉면에서 다양한 전기화학적 신호를 주고받는 모습은 마치 자연이 진화를 통해 만들어낸 집적회로를 연상케 한다. 이와 같이 인간은 뇌라는 강력한 연산장치와 그곳에 연결된 근육이나 신체기관을 이용해 인체의 항상성을 유지할 뿐 아니라 주변 환경 또는 다른 개체들과 소통하고 교감하며 집단을 이루고 살아간다.

  20세기 후반, 신경과학의 초창기에 활약했던 카할(Santiago Ramony Cajal), 골지(Camillo Golgi), 셰링턴(Charles Scott Sherrington) 등은 해부학, 조직학, 광학, 생리학 등의 분야를 넘나들며 신경계라는 난해하고도 중요한 대상의 기본구조와 작동원리를 규명하기 위해 노력했다. 오늘날 현대 신경과학을 지배하는 광유전학 패러다임 역시 레이저 광학과 유전공학을 결합해 밀리초 단위로 특정 뉴런을 제어하고 조절하는 방법을 개발하는데 성공함으로써 신경회로와 행동의 인과관계를 밝히는 단초를 제공하고 있다. 한편, 최근 미국 등 신경과학 강국들이 대규모 투자를 집중하고 있는 연결체학(connectomics) 또한 물리학적 뇌영상기법, 분자생물학적 세포 추적기법, 초고해상도 광학현미경 및 전자현미경 광학기법, 대용량 데이터 처리 및 분석기법 등 다양한 분야의 기술이 적용되어 신경계의 네트워크 구조와 역학이 건강한 뇌의 기능과 병든 뇌의 병태생리에 어떤 영향을 미치는지 탐구하는 것이다.

  이처럼 신경과학의 발전은 다양한 분야의 전문가들 간의 효과적인 의사소통과 협업을 통해 물질과 정신의 연결고리를 이해하고, 손상된 고리를 치료하고자 하는 궁극적인 목표를 달성할 수 있도록 하는 유연한 환경을 조성하는 일에 달려 있다고 할 수 있다. 따라서 대학에 뇌 연구 관련 학과를 설치하고, 대규모 정부 지원금을 조성하고, 중개연구자를 국가 차원에서 양성하는 등 정책적인 차원의 지원도 중요하지만, 정책 이전에 서로 다른 학문적, 기술적 배경을 가진 인재들이 자연스럽게 어울리는 것이 하나의 문화로 자리 잡는 것이 더 중요하다고 생각한다.다른 분야의 과학자들 간의 어우러짐을 촉진하는 가장 간단한 방법은 공간을 활용하는 것이다. 함께 어우러지기 위해서는 물리적으로 같은 공간에서 형식의 틀에 구애받지 않고 대화할 수 있어야 하기 때문이다. 연구소나 대학의 연구공간에 IT 스타트업에서 자주 볼 수 있는 대화와 소통을 위한 공간을 배치해 특별히 마주칠 일이 적은 불특정 다수가 만날 수 있도록 하는 것만으로도 의미 있는 효과를 거둘 수 있을 것이다. 

  물리적 공간 못지않게 데이터의 공유도 중요하다. 이와 관련해 최근 데이터 분석에 사용된 데이터 원본과 알고리즘의 코드를 공개하는 것을 의무화하는 학술지의 증가추세와 오픈소스 소프트웨어의 발전 속도에 주목할 필요가 있다. 신경과학 분야에서 데이터는 복잡한 뇌기능을 담고 있는데 반해 대부분은 특정 연구팀이 특정 연구목적에 준하여 분석하고 있어 다각적 분석 접근으로 데이터 마이닝과 빅데이터 구축을 위한 데이터 공유가 필요하다. 뿐만 아니라 공유된 데이터가 의미를 가지기 위해서 데이터 표준을 마련하는 작업도 선행되어야 한다. 이것은 한 국가에서 다양한 지역의 방언과 더불어 공용어가 존재하는 것과 같은 맥락이다. 각각의 분야가 뇌를 바라보고 탐구하는 관점이 다르기 때문에 측정하는 신호의 종류와 시공간적 스케일이 상이할 수밖에 없는데, 서로 다른 언어의 데이터가 경계를 넘어 사용되기 위해서는 데이터 그 자체와 그것을 측정하는 방법에 대한 정량적 표준을 함께 만들어야 한다.

  복잡하지만 체계적으로 연결되어 정보를 신호화하고 전달함으로써 사고, 판단, 인지 기능을 가능케 하는 인간의 뇌에는 경계가 없다. 하지만, 그런 뇌를 연구하는 사람들의 마음속에는 다양한 형태의 경계와 장벽이 존재하고, 이로 인해 뇌를 더 깊이 이해하고자 하는 연구 활동은 한계에 부딪힌다. 실제 뇌 속에는 존재하지 않지만, 그것을 연구하는 과학자들 스스로가 만든 벽이 걸림돌이 된다는 사실은 참으로 아이러니하다. 하지만, 뇌의 비밀에 한 걸음 더 다가가기 위해서는 경계와 장벽을 넘어, 전통적인 접근방식이 아닌 새로운 방식이 필요하기에 다양한 학문분야가 어우러질 수 있는 연구 마인드와 환경을 조성하는 일은 무엇보다 중요하다.

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

 

[사이언스포럼]뇌 연구, 경계를 넘어 어우러짐으로

 

인종과 문화의 장벽은 갈등과 분쟁의 원인이지만 그것을 극복하는 과정에서 사회는 진보한다. 과학의 경우도 마찬가지로 이론과 실험, 기초와 임상, 학계와 산업계 등 각기 다른 영역의 접경지대에서 오해와 충돌이 빚어지는데, 이를 해결해가는 과정에서 새로운 발견과 혁신이 탄생한다. 하지만 불행히도 많은 경우 경계 너머에 대한 막연한 두려움은 과학자들로 하여금 자신의 전문분야 테두리 안에 매몰되게 하고, 이로 인해 경계 지역에서의 활발하고 생산적인 교류가 위축되는 것이 현실이다. [...]

[아시아경제 전문보기]

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요


김진현 KIST 박사, HFSP 연구비 지원대상자 선정

쥐여우원숭이 뇌 신경망지도 구축…신경질환 원인 분석 치료법 제시



작은 동양소녀가 독일의 한 연구소를 찾았다. 독일어를 배운 적도 없는 이 소녀가 베를린 행 비행기를 탄 것은 이곳에서 박사학위를 해야겠다는 의지 하나 때문이었다. 사전약속 없이 연구소를 찾아온 그녀를 비서가 저지했지만 이를 지켜보고 있던 독일 연구자의 권유로 독일에서의 연구생활이 시작됐다. 작은 약 하나가 우리 뇌를 컨트롤하는 것에 호기심을 느껴 뇌 과학 연구에 뛰어든 과학자. 김진현 KIST 기능커넥토믹스연구단장 이야기다.


"당시 우리나라 연구자들은 미국유학에 익숙해 미국 연구문화 영향을 많이 받았어요. 더 다양한 시선으로 과학을 바라보고 연구문화 등을 접해보고 싶어 전통과학기술을 연구하는 독일에 가야겠다고 마음을 먹었습니다. 암과 뇌 관련 연구에 관심이 많았는데 독일에서 뇌 연구에 본격 집중을 하게 됐습니다. 대학 졸업 후 바로 독일에 갔으니 20대 초 중반. 참 젊었네요.(웃음)"



독일유학 이후 미국 등에서 연구 생활한 그는 5년 전 WCI(세계수준의 연구센터)를 통해 KIST에 초빙돼 모국으로 돌아왔다. 그가 소속된 기능커넥토믹스연구단은 뇌회로 지도분석을 통해 뇌질환 원인을 규명하고 이를 치료하기 위한 표적발굴 및 치료기법개발에 노력 중이다. 그는 뇌신경망을 3D영상으로 표현하는 기술을 개발하고, 쥐의 뇌를 시각화했으며, 기억력이 더 잘 발휘되는 이유 등을 규명한 바 있다.


최근 김 박사가 '노벨상 펀드'로 불리는 '휴먼 프런티어 사이언스 프로그램'(HFSP)의 생명과학 분야 연구비 지원대상자로 올해 선정됐다. 신진 연구자 675개 팀이 지원한 가운데 김 단장 연구팀을 포함한 25개 팀이 최종 선정된 것. 한국인으로는 두 번째 지원대상자다.


HFSP 준비 등으로 눈 코 뜰새 없이 바쁜 김진현 단장을 만났다. HFSP 지원 동기 및 향후 연구계획 등을 들어봤다. 


쥐여우원숭이 대상 뇌신경망지도 구축 “보고 많지 않아 기대 커”


HFSP는 연구자들 사이에서 연구를 위한 프로그램으로 통한다. 연구시작도 연구자가 원할 때 가능하며, 연구비를 전부 쓰지 하지 못하더라도 다음해에 사용할 수 있다. 김 단장은 “연구의 시작과 끝을 연구자들이 정하는 등 유연성 있는 프로그램으로 현재 각 국의 연구팀과 준비과정을 거치고 있다”고 말했다.



연구준비를 마치면 김 박사는 3년간 쥐여우원숭이를 대상으로 최신 분자해부학 기술, 살아있는 신경활성모니터링 기술, 광유전학 기술을 접목해 뇌 신경망지도를 구축, 신경망 이상으로 인한 신경질환의 원인 분석과 치료방법을 제시할 예정이다. 


이를 위해 스위스 제네바대의 다니엘 후버 교수와 프랑스 국립과학연구센터 피페리 파비앙 박사팀 등 해외 2개 연구팀과 손을 잡는다. HFSP는 세계 3개 이상 연구팀이 공동연구 전제 하에 연구비를 지원한다.


다니엘 후버 교수팀은 행동 패러다임을 이용한 생체 내 신경활성모니터링 기술 강점을, 프랑스 연구팀은 400개 이상의 쥐여우원숭이 개체를 보유하면서도 이를 통한 행동학 분야 전문기술을 확보하고 있다. 김진현 단장팀은 뇌의 분자적, 해부학적 분석기술을 보유하고 있다.



김진현 단장은 "각 팀의 강점을 융합해 다양한 신경과학연구 모델시스템을 구축할 수 있을 것"이라며 "상호보완 연구가 가능할 것"이라고 말했다.


쥐여우원숭이를 통한 뇌연구는 다른 동물실험에 비해 보고가 많지 않은 분야다. 김진현 단장도  쥐를 이용한 연구를 주로 해왔다. 그 동안 연구내용을 쥐여우원숭이에 접목할 수 있을까? 쉽게 말해 가능하다. 쥐여우원숭이의 뇌 크기가 쥐와 유사해 KIST가 기존에 보유하고 있는 실험결과를 적용하고 분석, 비교하는데 크게 어려움이 없다. 특히 인간의 뇌를 연구하기 위해 영장류를 이용한 연구가 필요한 가운데 임신기간이 짧고 사육방식이 어렵지 않은 쥐여우원숭이를 통해 다양한 연구가 가능할 것으로 기대된다. 



김 단장은 “쥐여우원숭이를 통한 연구가 많이 이뤄지지 않은 만큼 새로운 발견이 기대된다”며 “궁극적으로 사람의 뇌에 적용할 수 있는 연구를 하는 것이 목표다. 초소형 영장류인 쥐여우원숭이를 이용한 연구가 사람에게 적용될 수 있도록 할 것”이라고 강조했다.


특히 그는 “우리는 파킨슨병과 자폐 등에 관심이 많다. 사회성이 떨어지더라도 한 분야에 천재성을 나타내는 자폐의 경우 가설이 존재할 뿐 정확한 원인이 밝혀지지 않은 상황이다. 어떤 이유로 치매, 자폐 등이 일어나는지 눈으로 확인할 수 있는 뇌지도 구축에 힘쓸 것"이라고 말했다.








 



Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요