The amazing brains and morphing skin of octopuses and other cephalopods | Roger Hanlon

번역: Ki Yun Lee 검토: Jihyeon J. Kim

This is a strange and wonderful brain,

이것은 신기하고 놀라운 뇌로

one that gives rise to an idea of a kind of alternative intelligence

지구상에서 또 다른 종류의 지성이라 여겨질만한 것입니다.

on this planet.

This is a brain that is formed in a very strange body,

아주 이상한 신체에 형성된 뇌로

one that has the equivalent of small satellite brains

소위성 뇌와 걸맞는 것을 갖고 있는데

distributed throughout that body.

온 몸에 퍼져 있습니다.

How different is it from the human brain?

인간의 뇌와 얼마나 다를까요?

Very different, so it seems,

아주 많이 달라서

so much so that my colleagues and I are struggling to understand

저와 제 동료는 이 뇌가 어떻게 작동하는지

난항을 겪고 있습니다.

how that brain works.

But what I can tell you for certain

제가 확실히 말씀드릴 수 있는 건,

is that this brain is capable of some amazing things.

이 뇌는 엄청난 걸 할 수 있다는 겁니다.

So, who does this brain belong to?

어떤 생물이 이 뇌를 가지고 있을까요?

Well, join me for a little bit of diving into the ocean,

저와 함께 생명이 탄생한 바다로 들어가서

where life began,

and let's have a look.

한번 같이 살펴봅시다.

You may have seen some of this before,

이걸 본 적이 다들 있으실 텐데

but we're behind a coral reef, and there's this rock out there,

저는 산호초 뒤에 있었고 근처에 암초와

a lot of sand, fishes swimming around ...

많은 모래와 물고기가 수영하고 있습니다.

And all of a sudden this octopus appears,

근데 갑자기 이 문어가 나타나

and now it flashes white,

하얗게 변하더니

inks in my face and jets away.

제 얼굴에 먹물을 쏘고 도망가 버립니다.

In slow motion reverse,

느리게 뒤로 돌려보면

you see the ring develop around the eye,

문어의 눈 근처에 고리 모양 같은 게 생긴 후

and then the pattern develops in the skin.

몸 표면에 무늬가 나타납니다.

And now watch the 3-D texture of the skin change

다음에는 표면이 입체적으로 바뀌어

to really create this beautiful, 3-D camouflage.

이처럼 멋진 3D 위장술을 보여줍니다.

So there are 25 million color organs called "chromatophores" in the skin,

이 문어는 색소체라 불리는 2천 5백만 개의 색소 기관이 있고

and all those bumps out there, which we call "papillae,"

표면에는 돌출된 부분인 돌기가 있고

and they're all neurally controlled and can change instantaneously.

이들은 신경을 통해 일시에 변할 수 있습니다.

I would argue that dynamic camouflage

이런 역동적인 위장은

is a form of "intelligence."

지성의 한 형태라 생각합니다.

The level of complexity of the skin with fast precision change

피부의 복잡하고 정확히 변화할 수 있는 정도가

is really quite astonishing.

아주 놀랄만합니다.

So what can you do with this skin?

그래서 이 피부로 뭘 할 수 있을까요?

Well, let's think a little bit about other things besides camouflage

위장 말고 이 피부로 할 수 있는

that they can do with their skin.

다른 것들을 잠시 생각해봅시다.

Here you see the mimic octopus and a pattern.

여기 흉내 문어가 있고 무늬가 보입니다.

All of a sudden, it changes dramatically --

근데 갑자기 무늬가 확 변하는데

that's signaling, not camouflage.

이건 위장이 아니라 신호를 보내는 겁니다.

And then it goes back to the normal pattern.

그리고 다시 원래 무늬로 바뀝니다.

Then you see the broadclub cuttlefish

여기 빨판이 넓은 갑오징어가 있는데

showing this passing cloud display as it approaches a crab prey.

먹잇감 게에 다가갈 때 구름이 지나가는 것 같은 무늬가 나타납니다.

And finally, you see the flamboyant cuttlefish in camouflage

그리고 위장 중인 이 화려한 갑오징어는

and it can shift instantly to this bright warning display.

밝은 경고 신호를 빠르게 보냅니다.

What we have here is a sliding scale of expression,

이것을 통해 신호 등급을 만들었는데

a continuum, if you will,

이것은 말하자면 연속적이고

between conspicuousness and camouflage.

과시와 위장 사이의 등급입니다.

And this requires a lot of control.

그리고 이 사이엔 조절 능력이 많이 필요합니다.

Well, guess what?

그런데 말입니다.

Brains are really good for control.

뇌는 조절하는 데 탁월합니다.

The brain of the octopus shown here has 35 lobes to the brain,

이 문어의 뇌에는 엽이 35개 있고

80 million tiny cells.

작은 세포는 8천만 개가 있습니다.

And even though that's interesting,

이게 흥미롭긴 하지만

what's really odd is that the skin of this animal

정말 신기한 건 이 문어의 피부에는

has many more neurons, as illustrated here, especially in the yellow.

노란색으로 표현된 더 많은 신경 세포가 있습니다.

There are 300 million neurons in the skin

피부에는 신경 세포가 3억 개 있고

and only 80 million in the brain itself --

뇌에는 겨우 8천만 개가 있으니

four times as many.

대략 4배 정도 더 있는 셈입니다.

Now, if you look at that,

보시다시피

there's actually one of those little satellite brains

자그마한 뇌 집단들이 여럿 있고

and the equivalent of the spinal cord for each of the eight arms.

각 8개의 팔은 척추와 같습니다.

This is a very unusual way to construct a nervous system in a body.

이러한 방식은 신경계를 이루는데 흔하지 않은 방식입니다.

Well, what is that brain good for?

이러한 뇌는 어떤 점이 뛰어날까요?

That brain has to outwit other big, smart brains

이 뇌는 자기를 잡아먹는 다른 크고 똑똑한 뇌보다 뛰어나야 하는데

that are trying to eat it,

and that includes porpoises and seals

그것은 돌고래, 물개,

and barracudas and sharks

꼬치고기, 상어,

and even us humans.

심지어 인간도 포함하죠.

So decision-making is one of the things that this brain has to do,

이러한 뇌의 임무 중 하나는 의사 결정인데

and it does a very good job of it.

이 뇌는 의사 결정에 능숙합니다.

Shown here, you see this octopus perambulating along,

보시는 것과 같이 이 문어는 배회하다

and then it suddenly stops and creates that perfect camouflage.

갑자기 멈추고는 완벽한 위장술을 보여줍니다.

And it's really marvelous,

이건 아주 멋진 일인데

because when these animals forage in the wild,

왜냐하면 야생에서 이러한 동물들이 먹이를 찾을 때

they have to make over a hundred camouflaging decisions

하루에 두 번, 두 시간의 사냥 동안

in a two-hour forage,

수백 가지 위장술을 결정해야 하기 때문입니다.

and they do that twice a day.

So, decision-making.

이게 바로 의사 결정입니다.

They're also figuring out where to go and how to get back home.

그리고 어딜 가야 할지 또 집에 어떻게 가야 할지도 결정해야 합니다.

So it's a decision-making thing.

이것도 의사 결정입니다.

We can test this camouflage,

이런 위장에 대해 실험했는데

like that cuttlefish you see behind me,

제 뒤에 보이는 갑오징어 밑에

where we pull the rug out from under it

깔개를 빼내고

and give it a checkerboard,

체스판을 넣어두었는데

and it even uses that strange visual information

이 갑오징어는 이 체스판이 주는 시각 정보로

and does its best to match the pattern with a little ad-libbing.

즉석에서 패턴을 맞추려 노력합니다.

So other cognitive skills are important, too.

다른 중요한 인지 능력들도 있습니다.

The squids have a different kind of smarts, if you will.

오징어는 말하자면 다른 방식으로 똑똑합니다.

They have an extremely complex, interesting sex life.

오징어의 성생활은 아주 복잡하지만 흥미롭습니다.

They have fighting and flirting and courting and mate-guarding

사랑싸움하고, 유혹하고, 구애하고, 짝을 보호하려 하고

and deception.

거짓말도 합니다.

Sound familiar?

어디서 많이 들어봤죠?

(Laughter)

(웃음)

And it's really quite amazing

오징어가 이런 행동들을 할 만큼

that these animals have this kind of intuitive ability

직관이 있다는 건

to do these behaviors.

아주 놀라운 겁니다.

Here you see a male and a female.

여기 수컷과 암컷이 있습니다.

The male, on the left, has been fighting off other males

왼쪽 수컷은 암컷과 짝을 이루려

to pair with the female,

다른 수컷들과 싸우고

and now he's showing a dual pattern.

보시다시피 두 가지 무늬를 드러냅니다.

He shows courtship and love on her side,

수컷은 암컷에게 구애와 애정을 표현하는 동시에

fighting on the other.

다른 수컷들과 싸웁니다.

Watch him when she shifts places --

암컷이 움직일 때 수컷의 행동을 보세요.

(Laughter)

(웃음)

and you see that he has fluidly changed the love-courtship pattern

수컷이 암컷을 따라 애정 구애 패턴을

to the side of the female.

유연하게 바꾸는 걸 볼 수 있습니다.

So this kind of dual signaling simultaneously

행동 변화에 따라

with a changing behavioral context

이렇게 두 가지 신호를 동시에 보낸다는 건

is really extraordinary.

정말 대단합니다.

It takes a lot of brain power.

이러한 행동엔 뇌 소모가 큽니다.

Now, another way to look at this is that, hmm,

이제 이걸 다른 관점에서 보자면

maybe we have 50 million years of evidence for the two-faced male.

아마 5천만 년간 지속한 이중성을 지닌 수컷의 증거랄까요.

(Laughter)

(웃음)

All right, let's move on.

다른 얘기로 넘어갑시다.

(Laughter)

(웃음)

An octopus on a coral reef has a tough job in front it

산호초 위에 있는 이 문어는 많은 곳을 갔다 오고 기억하고

to go to so many places, remember and find its den.

은신처에 돌아와야 하는 힘든 임무를 지니고 있습니다.

And they do this extremely well.

하지만 문어들은 훌륭히 해냅니다.

They have short- and long-term memory,

문어는 단기와 장기 기억을 가지고 있는데

they learn things in three to five trials --

세 번에서 다섯 번 정도 반복으로 배울 만큼

it's a good brain.

뛰어난 뇌를 보유합니다.

And the spatial memory is unusually good.

그리고 공간 기억력도 몹시 뛰어납니다.

They will even end their forage and make a beeline

사냥 후에 은신처까지 최단 거리로

all the way back to their den.

올만큼 뛰어납니다.

The divers watching them are completely lost,

문어들을 관찰하던 잠수부들은 길을 잃었지만

but they can get back,

문어들은 길을 찾으니

so it's really quite refined memory capability.

참으로 뛰어난 기억력입니다.

Now, in terms of cognitive skills,

인지 기능을 얘기하려면

look at this sleeping behavior in the cuttlefish.

갑오징어의 수면 행동을 보세요.

Especially on the right, you see the eye twitching.

특히 오른쪽을 보시면 눈에 경련이 일어나고 있습니다.

This is rapid eye movement kind of dreaming

이건 급속 안구 운동인데

that we only thought mammals and birds did.

오직 포유류와 조류만 할 줄 알았었죠.

And you see the false color we put in there

참고로 피부 패턴 변화를 보려고

to see the skin patterning flashing,

영상에 색을 입혔습니다.

and this is what's happening a lot.

그리고 이러한 패턴 변화는 자주 일어납니다.

But it's not normal awake behaviors; it's all different.

이것은 일반 각성 행동과는 아주 다릅니다.

Well, dreaming is when you have memory consolidation,

꿈꾸는 동안 기억 강화를 하니

and so this is probably what's happening in the cuttlefish.

보시는 건 갑오징어가 기억 강화를 하는 걸 겁니다.

Now, another form of memory that's really unusual

흔치 않은 또 다른 형태의 기억은

is episodic-like memory.

단편적인 기억입니다.

This is something that humans need four years of brain development to do

뇌 성장 4년의 기간 동안 인간이 특정 사건에

to remember what happened during a particular event,

어떤 일이 있었는지 기억하려면

where it happened and when it happened.

사건이 일어난 장소와 시기가 필요합니다.

The "when" part is particularly difficult,

시기적인 부분은 특히 까다로운데

and these children can do that.

어린이들은 기억해냅니다.

But guess what?

그리고 놀라운 점이 있습니다.

We find recently that the wily cuttlefish also has this ability,

최근 실험을 통해 발견한 바로는 갑오징어도 이런 능력이 있습니다.

and in experiments last summer,

작년 여름에 한 그 실험은

when you present a cuttlefish with different foods at different times,

갑오징어에게 다른 시간에 각기 다른 음식을 보여주면

they have to match that with where it was exactly

갑오징어가 음식이 있던 장소와 마지막으로 본 시간을

and when was the last time they saw it.

맞히는 실험이었습니다.

Then they have to guide their foraging to the rate of replenishment

그리고는 갑오징어가 다른 장소에

of each food type in a different place.

각기 다른 음식을 채워 넣어야 합니다.

Sound complicated?

복잡하지요?

It's so complicated, I hardly understood the experiment.

너무 복잡해서 저도 잘 이해 못했습니다.

So this is really high-level cognitive processing.

이 실험의 내용은 아주 높은 단계의 인지 과정이라 할 수 있습니다.

Now, speaking of brains and evolution at the moment,

이제 뇌와 진화에 대해 말해보자면

you look on the right, there's the pathway of vertebrate brain evolution,

오른쪽에는 척추동물의 뇌 진화 경로가 있고

and we all have good brains.

우리의 뇌는 뛰어납니다.

I think everyone will acknowledge that.

모두가 인정하는 부분일 겁니다.

But if you look on the left side,

그런데 왼쪽을 보시면

some of the evolutionary pathway outlined here to the octopus,

몇몇 진화 경로는 문어로 이어져있고

they have both converged, if you will, to complex behaviors

인간과 문어는 둘 다 말하자면 복잡한 행동과

and some form of intelligence.

어떤 형태의 지능으로 수렴합니다.

The last common denominator in these two lines

척추동물과 무척추동물의 공통분모는

was 600 million years ago,

6억 년 전에 있던

and it was a worm with very few neurons,

얼마 없는 신경 세포를 지닌 벌레이고

so very divergent paths

결국 진화 경로는 넓게 퍼지지만

but convergence of complicated behavior.

끝은 복잡한 행동으로 수렴합니다.

Here is the fundamental question:

여기에 근본적인 질문이 있습니다.

Is the brain structure of an octopus

문어의 뇌 구조는

basically different down to the tiniest level

가장 낮은 단계에 있는

from the vertebrate line?

척추동물의 뇌와 다를까요?

Now, we don't know the answer,

아직 정답은 모르지만

but if it turns out to be yes,

만약 그 둘이 다르다면

then we have a different evolutionary pathway

지구상에 지능이 만들어지는

to create intelligence on planet Earth,

다른 진화 경로가 있다는 것이고

and one might think that the artificial intelligence community

인공 지능 학계에서 이 진화 과정에 대해

might be interested in those mechanisms.

관심을 가질 법합니다.

Well, let's talk genetics just for a moment.

유전학에 대해 잠시 얘기해봅시다.

We have genomes, we have DNA,

우리에겐 유전자가 있고, 염색체도 있고,

DNA is transcripted into RNA,

염색체는 리보핵산에 새겨지고,

RNA translates that into a protein, and that's how we come to be.

리보핵산은 염색체를 단백질로 변환해 우리가 태어나는 겁니다.

Well, the cephalopods do it differently.

두족류 동물은 방식이 다릅니다.

They have big genomes, they have DNA,

두족류에겐 큰 유전자가 있고, 염색체도 있고,

they transcript it into RNA,

염색체는 리보핵산에 새겨지는데

but now something dramatically different happens.

여기서 아주 다른 점이 있습니다.

They edit that RNA at an astronomical weird rate,

인간이나 다른 동물들이 하는 것 100배의 천문학적인 속도로

a hundredfold more than we as humans or other animals do.

리보핵산을 수정하여

And it produces scores of proteins.

다수의 단백질을 생산합니다.

And guess where most of them are for?

이 단백질들은 어디에 쓰일까요?

The nervous system.

바로 신경계입니다.

So perhaps this is an unorthodox way

이건 행동이 유연하게 진화하는 동물에게

for an animal to evolve behavioral plasticity.

전통적인 방법은 아닙니다.

This is a lot of conjecture, but it's food for thought.

여기엔 많은 가설이 있지만 그래도 생각할 거리는 됩니다.

Now, I'd like to share with you for a moment

이제 이러한 정보를 얻으려 노력한

my experience, and using my smarts and that of my colleagues,

저와 제 동료의 경험과 지식을

to try and get this kind of information.

공유하고 싶습니다.

We're diving, we can't stay underwater forever

우리는 잠수하지만 숨 쉴 수 없어

because we can't breathe it,

물 밑에 계속 있을 수 없으니

so we have to be efficient in what we do.

우리가 하는 최선의 방법을 해야 합니다.

The total sensory immersion into that world

깊은 바닷속 환경에 모든 감각을 동원하므로

is what helps us understand what these animals are really doing,

두족류들이 어떤 행동을 하는지 이해하는 데 도움이 되고

and I have to tell you that it's really an amazing experience

바다 깊은 곳에 내려가 문어와 잠수부와

to be down there and having this communication

의사소통을 하고 문어가 사고하고 인지 능력이 있고

with an octopus and a diver

when you really begin to understand that this is a thinking, cogitating,

호기심이 있는 동물이라는 걸 깨닫기 시작하는 게

얼마나 멋진 경험인지 모릅니다.

curious animal.

And this is the kind of thing that really inspires me endlessly.

그리고 이런 게 제게 끊임없는 영감을 줍니다.

Let's go back to that smart skin for a few moments.

전에 얘기했던 똑똑한 피부에 대해 잠시 얘기해봅시다.

Here's a squid and a camouflage pattern.

여기에 오징어와 위장 패턴이 있습니다.

We zoom down and we see there's beautiful pigments and reflectors.

확대해보면 아름다운 색소체들과 반사체가 있습니다.

There are the chromatophores opening and closing very quickly.

색소체는 아주 빠르게 열렸다 닫혔다 합니다.

And then, in the next layer of skin,

그리고 다음, 피부의 다른 층을 보시면

it's quite interesting.

아주 흥미로운 게 보입니다.

The chromatophores are closed,

색소체가 닫히면

and you see this magical iridescence just come out of the skin.

마법 같은 무지갯빛이 피부에서 나옵니다.

This is also neurally controlled,

이것은 신경계적으로 통제되어

so it's the combination of the two,

두 가지 요소가 조합되는데

as seen here in the high-resolution skin of the cuttlefish,

여기 고해상도 갑오징어 피부에서 보시듯이

where you get this beautiful pigmentary structural coloration

아름다운 색소의 구조적 색감이 있고

and even the faint blushing that is so beautiful.

희미하게 붉어지는 아름다운 색이 보이죠.

Well, how can we make use of some of this information?

이 정보로 우리가 무엇을 할 수 있을까요?

I talked about those skin bumps, the papillae.

피부 돌기에 대해 얘기했었는데

Here's the giant Australian cuttlefish.

여기 호주산 대왕 갑오징어가 있습니다.

It's got smooth skin and a conspicuous pattern.

부드러운 피부와 두드러지는 무늬가 있습니다.

I took five pictures in a row one second apart,

1초 간격으로 사진 5장을 찍어

and just watch this animal morph -- one, two, three, four, five --

오징어의 변화 과정을 보는데, 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯...

and now I'm a seaweed.

이제 해초가 되었습니다.

And then we can come right back out of it

뒤로 되돌아가면

to see the smooth skin and the conspicuousness.

부드러운 피부와 두드러지는 무늬를 볼 수 있습니다.

So this is really marvelous, morphing skin.

이 피부는 정말 경이롭고 변화가 가능합니다.

You can see it in more detail here.

여기 더 자세히 봅시다.

Periscope up,

망원경으로 확대해보면

and you've got those beautiful papillae.

여기 멋진 돌기들이 보입니다.

And then we look in a little more detail,

좀 더 자세히 보면

you can see the individual papillae come up,

돌기 제각각이 올라오는 게 보이는데

and there are little ridges on there,

돌기에 굴곡들이 있어

so it's a papilla on papilla and so forth.

돌기 위에 돌기가 반복된다는 걸 알 수 있습니다.

Every individual species out there has more than a dozen shapes and sizes

지구상에 있는 각각 종들은 정밀하고 신경으로 조절 가능한

of those bumps

위장을 하기 위해

to create fine-tuned, neurally controlled camouflage.

수십 가지의 다른 모양과 크기의 돌기가 있습니다.

So now, my colleagues at Cornell, engineers,

코넬대학교에 있는 공학자이자 제 동료들은 제 연구를 보더니

watched our work and said, "We think we can make some of those."

"그것과 비슷한 거 만들 수 있을 것 같아"라고 했습니다.

Because in industry and society,

현 산업과 사회에는

this kind of soft materials under control of shape

이렇게 모양을 바꿀 수 있는 부드러운 물질이

are really very rare.

거의 없습니다.

And they went ahead, worked with us

그래서 저와 제 동료들은 같이 작업해

and made the first samples of artificial papillae, soft materials,

부드러운 재질로 이루어진 첫 인공 돌기 샘플을 만들었습니다.

shown here.

보시는 것처럼요.

And you see them blown up into different shapes,

이건 부풀어 올라 다른 모양으로 바뀌고

And then you can press your finger on them

손가락으로 눌러보면 예상대로

to see that they're a little bit malleable as they are.

샘플들이 조금만 눌리는지 알 수 있습니다.

And so this is an example of how that might work.

이것이 어떤 곳에 쓰일지 말하자면

Well, I want to segue from this into the color of fabrics,

저는 이걸 섬유 염색에 접목해

and I imagine that could have a lot of applications as well.

많은 응용을 할 수 있다 생각합니다.

Just look at this kaleidoscope of color

우리가 두족류에서 본 것처럼

of dynamically controlled pigments and reflectors

색소와 반사체가 역동적으로 변하는

that we see in the cephalopods.

만화경 색깔을 보세요.

We know enough about the mechanics of how they work

우리는 만화경의 작동 원리를 충분히 아니

that we can begin to translate this

이것을 이용해

not only into fabrics

섬유에만 접목시킬 게 아니라

but perhaps even into changeable cosmetics.

가소성 있는 화장품에도 접목할 수 있습니다.

And moreover, there's been the recent discovery

그리고 문어 피부에 빛을 감지하는 분자가 있다는

of light-sensing molecules in the skin of octopus

최근 발견을 통해

which may pave the way to, eventually, smart materials

스스로 감지하고 반응하는 지능 있는 재료 연구의

that sense and respond on their own.

발판을 마련할 수도 있게 되었습니다.

Well, this form of biotechnology, or biomimicry, if you will,

이러한 생명 공학이자, 말하자면 생체모방으로

could change the way we look at the world even above water.

심지어 우리가 물 밖의 세계를 보는 방식을 바꿀 수 있습니다.

Take, for example, artificial intelligence

예를 들면, 온몸에 뇌가 퍼져있는 문어나

that might be inspired by the body-distributed brain

문어의 행동을 이용해

and behavior of the octopus

인공 지능을 개발할 수 있고

or the smart skin of a cuttlefish

아니면 갑오징어의 똑똑한 피부를 이용해

translated into cutting-edge fashion.

최신 패션에 접목할 수 있습니다.

Well, how do we get there?

그런데 어떻게 할 수 있을까요?

Maybe all we have to do

아마 우리 모두가 해야 할 건

is to begin to be a little bit smarter

두족류가 얼마나 똑똑한지

about how smart the cephalopods are.

인정하는 데서 시작합니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)