How do schools of fish swim in harmony? - Nathan S. Jacobs

번역: Katherine Cho

How do schools of fish swim in harmony?

물고기 무리는 어떻게 조화롭게 헤엄칠까요?

And how do the tiny cells in your brain give rise to the complex thoughts,

어떻게 당신의 뇌에 있는 작은 세포들은 복잡한 생각으로 이어지고

memories,

기억들과

and consciousness that are you?

자아에 대한 인식을 만들어 낼까요?

Oddly enough, those questions have the same general answer:

특이하게도, 이 질문들에는 동일한 정답이 있습니다.

emergence,

창발(創發)입니다.

or the spontaneous creation of sophisticated behaviors and functions

복잡한 행동과 기능으로부터의 자연스러운 창조이죠.

from large groups of simple elements.

그것은 단순한 구성 요소들이 구성하는 커다란 단체에 의해 만들어지죠.

Like many animals, fish stick together in groups,

다른 동물들과 같이, 물고기들은 떼를 지어 다니지만

but that's not just because they enjoy each other's company.

그건 그저 서로 좋아해서 하는 일이 아닙니다.

It's a matter of survival.

그것은 생존의 문제입니다.

Schools of fish exhibit complex swarming behaviors

물고기 떼들은 복잡한 행동을 하는데

that help them evade hungry predators,

이는 배고픈 포식자들을 피하도록 해줍니다.

while a lone fish is quickly singled out as easy prey.

반면 혼자인 물고기는 빠르게 먹잇감으로 선정되지요.

So which brilliant fish leader is the one in charge?

그럼 어떤 명석한 물고기가 리더를 맡을까요?

Actually, no one is,

사실, 그런 물고기는 없습니다.

and everyone is.

그리고 모두가 리더입니다.

So what does that mean?

이게 무슨 뜻일까요?

While the school of fish is elegantly twisting, turning, and dodging sharks

물고기 무리가 우아하게 꼬이고, 돌고, 상어를 피할 때

in what looks like deliberate coordination,

신중히 생각해서 협력한 것 같아도,

each individual fish is actually just following two basic rules

사실 각각의 물고기들은 두 가지 기본 규칙을 따랐을 뿐입니다.

that have nothing to do with the shark:

상어와는 아무 상관도 없습니다.

one, stay close, but not too close to your neighbor,

첫째, 계속 가까이 있을 것, 하지만 이웃에게 너무 붙지 말 것.

and two, keep swimmming.

둘째, 계속 수영할 것.

As individuals, the fish are focused on the minutiae of these local interactions,

하나의 개체로서, 물고기들은 이런 위치 상호작용의 사소한 점에 집중한 겁니다.

but if enough fish join the group, something remarkable happens.

하지만 물고기들이 그룹에 충분하게 들어오면 놀랄 만한 일이 벌어집니다.

The movement of individual fish is eclipsed by an entirely new entity:

개개의 물고기의 움직임이 완전히 새로운 실체에 가려지는 것입니다.

the school, which has its own unique set of behaviors.

물고기 떼는, 그 자신이 새로운 행동들을 지니게 됩니다.

The school isn't controlled by any single fish.

물고기 떼는 한 마리의 물고기가 조종하지 않습니다.

It simply emerges if you have enough fish following the right set of local rules.

그저 올바른 위치 상호작용을 하는 물고기들이 충분할 때 일어납니다.

It's like an accident that happens over and over again,

그것은 마치 계속해서 일어나는 사고와 같습니다.

allowing fish all across the ocean to reliably avoid predation.

물고기들이 확실하게 포식자들을 피하여 바다를 횡단할 수 있게 해줍니다.

And it's not just fish.

물고기 뿐만이 아닙니다.

Emergence is a basic property of many complex systems of interacting elements.

창발은 요소들이 상호작용 하는 많은 복잡한 시스템의 기본적인 특성입니다.

For example, the specific way in which millions of grains of sand

예를 들어, 수백만 개의 모래 알갱이가

collide and tumble over each other

서로 충돌하고 구르는 특정한 방식은

almost always produces the same basic pattern of ripples.

거의 항상 같은 패턴의 물결을 만듭니다.

And when moisture freezes in the atmosphere,

또한 수분이 대기에서 얼 때

the specific binding properties of water molecules

물 분자의 특이한 구성 방식은

reliably produce radiating lattices that form into beautiful snowflakes.

아름다운 눈송이를 구성하는 빛나는 격자를 안정적이게 만듭니다.

What makes emergence so complex

창발을 복잡하게 만드는 것은

is that you can't understand it by simply taking it apart,

그것을 떼네서 분석해서는 이해하기 힘들다는 것입니다.

like the engine of a car.

차의 엔진과는 달리요.

Taking things apart is a good first step to understanding a complex system.

부분을 떼네는 것은 복잡한 시스템을 이해하는 것의 좋은 첫걸음입니다.

But if you reduce a school of fish to individuals,

하지만 만약 물고기 떼를 물고기 개체들로 줄이면

it loses the ability to evade predators,

포식자들을 피하는 능력을 잃고

and there's nothing left to study.

공부할 것이 아무것도 남지 않습니다.

And if you reduce the brain to individual neurons,

만약 당신이 뇌를 뉴런 개체들로 줄인다면

you're left with something that is notoriously unreliable,

당신은 몹시 불안정한 무언가를 보게 될 겁니다.

and nothing like how we think and behave,

우리가 생각하고 행동하는 것과 다른 것을 하는 데

at least most of the time.

거의 모든 시간을 쓸 겁니다.

Regardless, whatever you're thinking about right now

당신이 지금 당신의 생각이 무엇인지와 관련 없이

isn't reliant on a single neuron lodged in the corner of your brain.

생각은 뇌의 구석에 있는 하나의 뉴런에 의지하는 것이 아닙니다.

Rather, the mind emerges from the collective activities

반면에, 생각은 수많은 뉴런의

of many, many neurons.

합동에 의해 나타납니다.

There are billions of neurons in the human brain,

인간의 뇌엔 한 10억 단위의 뉴런이 있습니다.

and trillions of connections between all those neurons.

그리고 뉴런 사이에 조 단위의 연결이 있습니다.

When you turn such a complicated system like that on,

당신이 그런 식의 복잡한 시스템을 켜려고 할 때

it could behave in all sorts of weird ways, but it doesn't.

그것은 모든 이상한 방식으로 작동할 수도 있겠지만, 그렇게 안 됩니다.

The neurons in our brain follow simple rules, just like the fish,

우리 뇌의 뉴런은 물고기처럼 간단한 규칙을 따릅니다.

so that as a group, their activity self-organizes into reliable patterns

그렇기에 집단으로서, 그들의 행동은 스스로 안정된 패턴으로 조직화됩니다.

that let you do things like recognize faces,

당신이 얼굴을 인식하게끔 하고

successfully repeat the same task over and over again,

똑같은 작업을 성공적으로 반복하게끔 하고

and keep all those silly little habits that everyone likes about you.

또한 모든 사람이 좋아하는 당신의 작고 바보 같은 습관들을 지켜주죠.

So, what are the simple rules when it comes to the brain?

그러면, 뇌에서 창발을 일으키는 간단한 규칙은 무엇일까요?

The basic function of each neuron in the brain

뇌 속 각각의 뉴런의 기본적인 동작은

is to either excite or inhibit other neurons.

다른 뉴런에 자극을 주거나 억제하는 것입니다.

If you connect a few neurons together into a simple circuit,

만약 당신이 약간의 뉴런을 간단한 회로로 연결한다면

you can generate rhythmic patterns of activity,

당신은 리듬감 있는 패턴의 동작을 만들 수 있고

feedback loops that ramp up or shut down a signal,

신호를 켜거나 차단하는 루프들을 피드백하고

coincidence detectors,

우연 탐지기와

and disinhibition,

탈억제는

where two inhibitory neurons can actually activate another neuron

두개의 억제적 뉴런이 다른 뉴런에 영향을 끼치는 곳들입니다.

by removing inhibitory brakes.

억제적 브레이크를 없애서요.

As more and more neurons are connected,

더 많은 뉴런들이 연결 될수록

increasingly complex patterns of activity emerge from the network.

엄청나게 복잡한 행동 패턴이 연결망에서 나타납니다.

Soon, so many neurons are interacting in so many different ways at once

조만간, 너무 많은 뉴런이 너무 많은 방식으로 한 번에 상호 작용을 해서

that the system becomes chaotic.

시스템은 혼란스러워집니다.

The trajectory of the network's activity cannot be easily explained

연결망 행동의 궤적은 쉽게 설명될 수 없습니다.

by the simple local circuits described earlier.

앞에서 설명된 간단한 회로 모형처럼요.

And yet, from this chaos, patterns can emerge,

이러한 혼란 속에서 패턴은 생길 수 있습니다.

and then emerge again and again in a reproducible manner.

그리고 계속해서 같은 형식의 패턴이 재생성되지요.

At some point, these emergent patterns of activity

어떤 부분에서는, 이런 행동 패턴의 발생은

become sufficiently complex,

상당히 복잡해집니다.

and curious to begin studying their own biological origins,

그리고 자신의 생물학적 기원을 궁금해할 정도가 되지요.

not to mention emergence.

두말할 필요 없이 창발을 말하는 것입니다.

And what we found in emergent phenomena at vastly different scales

우리가 상이한 크기의 창발 현상에서 찾을 수 있는 것은

is that same remarkable characteristic as the fish displayed:

물고기들이 보여준 것과 같은 성격을 지닌다는 점입니다:

That emergence doesn't require someone or something to be in charge.

창발은 누군가나 어떤 것이 주도할 필요가 없습니다.

If the right rules are in place,

만약 정확한 규칙이 있다면

and some basic conditions are met,

그리고 몇몇 기본적인 조건이 맞는다면

a complex system will fall into the same habits over and over again,

복잡한 시스템은 같은 습관을 반복하게 되고

turning chaos into order.

혼돈을 질서로 만듭니다.

That's true in the molecular pandemonium that lets your cells function,

그것은 세포들이 동작하게 하는 분자의 대혼란에

the tangled thicket of neurons that produces your thoughts and identity,

당신의 생각과 자아를 만드는 뉴런의 헝클어진 얽힘 속에서도

your network of friends and family,

당신의 친구와 가족 네트워크에서도

all the way up to the structures and economies of our cities across the planet.

지구에 있는 모든 도시의 구조와 경제에서도 사실입니다.