이석원 기자시각은 인간을 포함한 많은 동물에게 중요한 감각으로 서식 환경과 생태에 따라 다양한 유형 눈이 존재한다. 이런 생물 눈 진화를 연구하기 위해 MIT가 가상공간에 사는 디지털 생물을 이용해 눈의 진화를 관찰하는 연구를 수행하고 있다.
MIT 연구팀은 프리프린트 서버 아카이브(arXiv)에 게재한 논문에서 자연계 시각 시스템은 단순한 감광성 패치에서 렌즈가 있는 복잡한 카메라형 안구까지 놀라운 다양성을 보여준다며 자연 선택은 수백만 년에 걸쳐 무수한 돌연변이를 통해 이런 눈을 만들어냈지만 이는 실제로 일어난 진화 경로 중 한 세트에 불과하다면서 환경 압력이 눈 진화를 어떻게 형성했는지 가설을 검증하는 건 개별 요인을 실험적으로 분리할 수 없어 여전히 어렵다고 밝혔다.
이에 연구팀은 다양한 환경 내 가상 공간에 서식하는 디지털 생물을 만들어내고 이 디지털 생물이 물리적인 눈 구조와 신경 처리를 모두 공진화시키는 인공적인 진화 프레임워크를 통해 어떻게 눈을 진화시키는지 관찰하는 실험을 시작했다.
디지털 생물 첫 세대는 단일 감광성 패치만을 시각으로 갖고 있다. 감광성 패치 눈에서 얻어지는 시각은 자신의 앞에 있는 공간에 따라 농담이 변화한다. 이 디지털 생물이 50세대가 되면 자신의 앞에 있는 다양한 공간과 물체에 따라 농담이 세밀하게 변화하는 더 복잡한 유형 눈으로 진화했다. 특정 목적지에 도달해야 하는 환경에서는 주변 상황을 대략적으로만 알 수 있는 감광성 패치 눈보다 더 세밀한 상황을 파악할 수 있는 복잡한 눈이 더 적합한 것으로 생각된다.
또 연구팀은 독물과 식품을 구별하는 과제가 주어진 디지털 생물 광학 유전자에 무작위 돌연변이를 주는 실험도 진행했다.
그 결과 150세대 디지털 생물에서는 물체 형상과 색 등을 식별할 수 있는 카메라형 눈이 발달했다. 이처럼 디지털 생물이 놓이는 환경에 따라 눈의 진화 방향도 달라지는 것이다.
연구팀은 자사 연구는 신체화된 에이전트가 시각 시스템을 진화시키고 복잡한 행동을 학습해야 하는 목표가 있는 싱글플레이어 게임을 만들어 시각을 형성하는 진화 원리를 밝히는 새로운 패러다임을 도입하고 있다고 설명했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
이원영 기자
