동적으로 확장된 마음: 최소 모델링 사례 연구

그럼에도 불구하고, 이 가설의 핵심 주장—즉 인지 과정이 뇌를 넘어 몸을 거쳐 환경까지 확장될 수 있다는 주장—은 많은 비판에 직면해 왔다. 가장 두드러진 비판 중 하나는 “어떤 세계의 일부가 인지 시스템과 결합(coupled)된다고 해서 그 부분이 반드시 그 인지 시스템의 구성(constitutive) 요소가 되는 것은 아니다”라는 논리이다. 이 비판은 흔히 ‘결합‑구성 오류(coupling‑constitution fallacy)’ 라고 불린다.

이 논문에서는 이러한 환원주의적(리덕셔니스트) 도전에 진화 로봇공학(evolutionary robotics) 접근법을 활용하여 답변하고자 한다. 구체적으로, 우리는 음향적으로 상호 결합된 두 개의 에이전트(agent) 로 구성된 최소(minimal) 모델을 설계·구현하였다. 이 모델은 가능한 한 단순한 구조와 최소한의 매개변수만을 사용함으로써, 복잡한 현상을 설명하기 위해 불필요한 가정을 도입하지 않는다.

우리의 실험 결과는 두 가지 주요한 의미를 담고 있다.

1. 전체 상호작용 과정은 개별 에이전트들의 독립적인 기여만으로는 환원될 수 없는 고유한 특성을 가진다.

   • 두 에이전트가 서로 음향 신호를 주고받으며 동기화될 때 나타나는 패턴은, 각각의 에이전트가 혼자서 생성할 수 있는 어떠한 행동이나 신호와도 일치하지 않는다.
   • 이러한 현상은 ‘시스템 수준의 속성(system‑level property)’이라고 부를 수 있으며, 이는 구성 요소들의 단순한 합산이 아니라 비선형(non‑linear) 상호작용에 의해 emergent(출현)되는 특성임을 보여준다.

2. 결합된 에이전트들의 신경 역학(neural dynamics)은 고립된 상태의 신경망에서는 본질적으로 불가능한 형식적(formal) 특성을 나타낸다.

   • 예를 들어, 두 에이전트가 공동으로 유지하는 주기적 진동 주파수는 각각의 신경망이 독립적으로 가질 수 있는 고유 고유값(eigenvalue) 범위를 초월한다.
   • 또한, 결합 과정에서 발생하는 피드백 루프는 고립된 신경망이 구현할 수 없는 다중 안정성(multistability) 및 급격한 전이(phase transition) 를 가능하게 만든다.

이러한 결과는 ‘결합‑구성 오류’가 실제로는 비선형 상호작용의 구성적 역할에 대한 동역학 시스템 이론(dynamical systems theory)의 이해 부족에서 비롯된다는 점을 시사한다는 결론을 뒷받침한다.

동역학 시스템 이론에 따르면, 복잡계는 상호 연결된 구성 요소들 간의 비선형 상호작용을 통해 새로운 거시적(宏觀的) 행동을 생성한다. 이때 개별 요소가 시스템 전체에 미치는 영향은 단순히 ‘함께 있다(coupled)’는 사실을 넘어, 그 요소 자체가 시스템의 동적 구조와 기능을 형성(constitutive)하는 역할을 수행한다. 따라서 어떤 외부 도구나 환경적 요소가 인지 시스템과 지속적으로 결합한다면, 그 요소는 단순히 ‘보조적인’ 역할을 하는 것이 아니라, 인지 과정 자체의 일부가 될 가능성이 있다.

우리의 최소 모델은 이러한 이론적 주장을 구체적이고 실험적으로 검증 가능한 형태로 제시한다. 모델의 복잡성을 의도적으로 최소화함으로써, 우리는 다음과 같은 점을 명확히 보여줄 수 있었다.

• 비선형 결합 메커니즘이 없이는 재현할 수 없는 행동 양식이 실제로 존재한다.
• 신경 역학의 형식적 특성(예: 새로운 고유값, 급격한 위상 전이 등)은 결합된 시스템에서만 나타나며, 이는 구성 요소들의 단순한 합으로는 설명될 수 없다.
• 결합‑구성 오류는 “결합된 것이 곧 구성된다”는 논리를 부정하는 것이 아니라, 비선형 상호작용이 어떻게 구성적 역할을 수행하는지를 정확히 이해하지 못했을 때 발생하는 오류임을 보여준다.

결론적으로, 본 논문은 진화 로봇공학을 활용한 최소 모델을 통해 확장된 마음 가설의 핵심 주장에 대한 강력한 반증을 제공한다기보다, 오히려 그 주장을 지지할 수 있는 구체적인 메커니즘을 제시한다. 이는 인지 과정이 뇌 내부에만 국한되지 않고, 몸과 환경과의 지속적인 비선형 상호작용을 통해 형성된다는 확장된 마음 가설의 입장을 보다 견고하게 만든다.

요약

• 확장된 마음 가설은 ‘인지가 뇌를 넘어 환경까지 확장될 수 있다’는 주장으로 많은 비판을 받는다.

…(본문 중략)…