학문
살짝얌전한까치
완벽한 데이터를 가진 컴퓨터는 미래 예측이 가능할까요?
지금 컴퓨터는 기상 테이터를 계산해 며칠 후의 날씨를 예측하잖아요. 세상의 모든 정보를 가진 슈퍼 컴퓨터가 생긴다면 미래도 예측할 수 있을까요? 그냥 인터넷 상의 정보 뿐만 아니라, 80억 인구의 생각이라든가 아마존 밀림에 사는 개미의 숫자도 전부 알 정도로 완벽한 컴퓨터입니다. 이런 컴퓨터가 있다면 거시적인 현상 뿐만 아니라 내일 미국 대통령이 치즈버거를 먹을지 치킨버거를 먹을지도 예측 가능한지 궁금합니다.
6개의 답변이 있어요!
결론부터 말씀드리면 이론적으로는 가능해 보이지만 실제로는 불가능에 가깝습니다.
좀 더 설명을 드리면 생물학과는 좀 멀어진 답을 드릴 수 밖에 없을 듯 합니다.
우선 양자역학의 불확정성 원리에 의해 미시 세계의 입자 움직임은 확률로만 존재할 뿐 확정할 수 없습니다.
또한 카오스 이론(이미 알고 계실지도 모를 나비 효과를 말합니다.)에 따라 아주 미세한 초기값의 차이가 시간이 흐를수록 거대한 결과의 차이를 만들어내기 때문에, 100% 정확한 계산은 이론적으로도 한계가 있습니다.
사회적인 측면에서도 예측이 공개되면 사람들의 행동이 변하는 자기 참조적 역설이 발생하여 미래가 뒤바뀌게 됩니다.
설령 대통령의 뇌세포 신호까지 읽어낸다 해도, 그것은 결정된 운명이 아니라 상당히 높은 통계적 확률일 뿐입니다.
결국 완벽한 데이터는 과거를 복원하는 데에는 유리하지만 끊임없이 변수가 새롭게 만들어지는 미래를 완전히 예측할 수는 없습니다. 그것이 가능하려면 미래에도 변수가 발생하지 않아야 하죠.
채택 보상으로 16.90AHT 받았어요.
채택된 답변고전 역학의 결정론적 관점에서는 모든 입자의 위치와 운동량을 안다면 미래 계산이 가능하다고 보았으나 양자 역학의 불확정성 원리에 의해 미시 세계의 상태를 정확히 측정하는 것은 물리적으로 불가능하므로 완벽한 데이터 수집 자체가 성립되지 않습니다. 설령 모든 데이터를 확보하더라도 카오스 이론에 따른 초기 조건의 민감성과 비선형적 상호작용으로 인해 계산 오차가 기하급수적으로 증폭되며 인간의 자유 의지나 뇌의 신경 가소성 같은 변수는 단순 정보 연산만으로 확정적 결과를 도출하기 어렵습니다. 따라서 우주 전체를 시뮬레이션할 수 있는 연산 능력을 갖춘다 해도 확률적 예측의 정밀도만 높아질 뿐이지 개인의 사소한 선택이나 구체적인 미래 사건을 단정적으로 확정 짓는 일은 과학적 한계에 부딪힐 확률이 매우 높습니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
고전역학적 결정론에 따르면 모든 초기조건을 알면
미래를 계산할수있지만, 실제 자연은 카오스이론처럼
초기조건의 미세오차가 지수적으로 증폭되기때문에
장기예측이 붕괴됩니다.
또한 양자 불확정성 원리와 계산 복잡도 한계 때문에
몯느 정보를 완벽히 측정하거나 계산하는것이 불가능해서
기상처럼 통계적 단기 예측은 가능해도
개인의 선택까지 완전 결정적으로 맞추는것은 불가능합니다.
감사합니다.
안녕하세요. 이중철 전문가입니다.
아주 흥미롭고도 근원에 가까운 철학적인 질문을 주셨군요.
질문자님의 질문은 소싯적 학창시절 공부했었던 18세기 수학자 피에르 시몽 라플라스가 제안한 '라플라스의 악마(Laplace's Demon)'라는 가설을 떠오르게 하는 좋은 질문입니다.
이는 고전 역학 기반의 인과 결정론을 상징하는 모든 것을 계산하고 아는 쉽게 말해 일종의 '초지성' 모델인데,
그 유명한 하이젠베르크의 '불확정성 원리'에 의해 그 한계가 드러나기도 했지요. 기회가 된다면, 별도로 '지식의 확장' 개념으로서 한번 공부해보시는 것도 권장드릴게요.
아무튼, 핵심 답변을 먼저 드리자면, 현대 과학과 철학의 관점에서는 '모든 데이터를 가져도 완벽한 미래 예측은 불가능에 가깝다' 라는 쪽이 매우 지배적입니다. 그 이유를 세 가지 핵심 원리로 짚어 드릴게요.
1. 양자역학: 측정 자체가 불가능한 벽?!
질문자님께서 언급한 '완벽한 데이터'를 수집하려면, 세상 모든 원자의 상태를 알아야 합니다.
하지만, 현대 물리학의 근간인 하이젠베르크의 불확정성 원리에 따르면, 입자의 '위치'와 '운동량'을 동시에 정확하게 측정하는 것은 절대로 불가능합니다.
데이터를 수집하려고 관찰하는 행위 자체가 '대상' 자체에 영향을 줍니다.
즉, 컴퓨터가 읽어들이는 데이터는 입력되는 순간 이미 변해버린 과거의 데이터가 될 수밖에 없습니다.
2. 카오스 이론: 나비 효과의 저주?!
그리고 날씨 예측을 언급하셨는데요.
현대의 발전한 시대에서조차 완벽한 날씨 예측은 불가능하며, 이러한 날씨 예측이 어려운 이유와도 연결됩니다.
카오스 이론에서는 아주 미세한 초기 값의 차이가 시간이 흐를수록 기하급수적으로 커져서 완전히 다른 결과를 만들어낸다고 설명합니다.
아마존의 개미 숫자를 하나 틀리거나, 개미 한 마리의 발걸음 위치가 1mm만 달라져도 10년 뒤 미국의 태풍 경로가 바뀔 수도 있게 되는 것이지요.
설령 99.999...%의 정확도를 가졌더라도, 단 0.000...1%의 오차가 결국 '대통령이 치즈버거를 먹을지 치킨버거를 먹을지'에 대한 예측을 틀리게 만들 수 있습니다.
3. '자기 참조'와 '자유 의지': 예측이 미래를 바꾼다?!
이 부분이 가장 까다로운 대목입니다.
만약에 컴퓨터가 '내일 대통령은 치즈버거를 먹을 것이다'라고 예측했고, 그 정보가 세상에 공개가 된다면 과연 어떻게 될까요?
피드백 루프: 대통령이 그 예측을 듣고 '내 자유 의지를 증명하겠어!'라며 일부러 치킨버거를 주문할 수 있는 것이지요.
예측 시스템이 예측 대상(인간 사회)에 포함되어 있는 한, '예측하는 행위'가 '미래'를 바꿔버리는 모순이 발생하게 됩니다.
80억 인구의 생각이 얽히고설키는 지점에서는 데이터가 많으면 많을수록 변수도 기하급수적으로 늘어나게 되는 것이지요.
정리하자면,
질문자님께서 언급한 슈퍼 컴퓨터는 '확률적 미래'를 지금보다 조금 더 정교하게 보여줄 수는 있을 겁니다. '대통령이 치즈버거를 먹을 확률 98.7%' 같은 식처럼 확률적으로 말이지요.
하지만, 100% 확정된 단 하나의 미래를 맞히는 것은, 단순히 데이터 양의 문제가 아니라 우리가 사는 우주의 근본적인 작동 방식(무작위성과 복잡성) 때문에 불가능하다는 것이 현재의 과학적인 결론이랍니다.
안녕하세요.
모든 데이터를 가진 완벽한 컴퓨터가 있다고 해도 미래를 완전히 정확하게 예측할 수 있는지는 일부는 가능하지만 모든 것은 불가능할 가능성이 크다고 보입니다. 말씀해주신 사항은 과거 물리학에서 우주의 모든 입자의 위치와 속도를 안다면 미래를 계산할 수 있다는 결정론적 사고와 매우 비슷하다고 보이는데요, 고전역학의 관점에서는 이론적으로 가능해 보입니다. 예를 들어 행성의 움직임, 기후 변화, 유체 흐름 같은 거시적 현상은 충분한 데이터와 계산 능력이 있다면 상당히 높은 정확도로 예측할 수 있습니다.
하지만 현실은 훨씬 복잡한데요, 카오스 현상 때문입니다. 카오스 이론에 따르면, 어떤 시스템은 초기 조건이 아주 조금만 달라도 시간이 지나면서 결과가 완전히 달라질 수 있으며, 날씨가 대표적인 예입니다. 아마 데이터를 완벽하게 안다고 해도, 측정 오차가 0이 아니라면 장기 예측은 급격히 어려워집니다. 또한 양자역학에서는 입자의 위치와 운동량을 동시에 완벽히 알 수 없다는 원리가 있는데요, 자연 자체가 근본적으로 확률적으로 행동하는 측면이 있습니다. 만약 인간 뇌의 신경 신호나 생물학적 반응 일부에도 이런 미세한 양자 수준의 변동이 영향을 준다면, 완벽한 미래 계산은 더 어려워질 수 있습니다. 또한 인간의 행동은 복잡합니다. 예를 들어 내일 미국 대통령이 치즈버거를 먹을지 치킨버거를 먹을지와 같은 선택은 단순한 배고픔만이 아니라 호르몬 상태, 수면, 기분, 주변 대화, 갑작스러운 일정 변화 등 수많은 변수에 영향을 받습니다. 이론적으로 모든 신경세포 상태까지 안다면 예측 가능하다고 주장하는 견해도 있지만, 실제로 인간 뇌는 약 천억 개 수준의 신경세포와 훨씬 많은 연결망으로 이루어져 있어 계산 복잡도가 상상을 초월합니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김민구 전문가입니다.
주신 질문은 라플라스의 악마와 같은 개념이에요. 1800년대 프랑스 수학자 라플라스가 똑같은 상상을 했어요. 우주의 모든 입자 위치와 속도를 아는 존재가 있다면 과거와 미래를 완벽히 계산할 수 있다고 했어요. 이걸 라플라스의 악마라고 불러요. 하지만 이후 물리학이 발전하면서 이 개념이 근본적으로 불가능하다는 게 밝혀졌어요.
양자역학이 결정적 장벽이에요. 하이젠베르크의 불확정성 원리에 따르면 입자의 위치와 속도를 동시에 정확히 아는 것 자체가 물리적으로 불가능해요. 측정하는 순간 상태가 바뀌어버려요. 이건 기술의 한계가 아니라 우주의 근본 법칙이에요. 완벽한 초기 데이터 자체를 수집할 수 없다는 거예요.
카오스 이론도 한계를 만들어요. 날씨 예측이 며칠을 넘어가면 급격히 부정확해지는 이유가 바로 카오스 때문이에요. 초기 조건의 아주 작은 차이가 시간이 지날수록 완전히 다른 결과를 만들어요. 나비 효과가 대표적이에요. 아마존 개미 한 마리의 위치를 0.000001mm만 틀려도 먼 미래 예측은 완전히 달라질 수 있어요.
치즈버거냐 치킨버거냐는 더 어려워요. 사람의 의사결정은 뇌의 수천억 개 신경세포 활동의 결과예요. 이 신경세포들도 양자 수준의 불확정성 영향을 받아요. 게다가 자유의지 문제도 있어요. 예측 결과를 대통령에게 알려주면 그걸 보고 반대로 선택할 수도 있어서 예측 자체가 결과를 바꾸는 역설이 생겨요.
그래도 가능한 영역은 있어요. 거시적이고 통계적인 예측은 훨씬 정확해질 수 있어요. 내일 서울 기온, 주식 시장 대략적 방향, 인구 변화 같은 큰 흐름은 더 잘 예측할 수 있어요. 하지만 특정 개인의 특정 순간 선택은 양자 불확정성과 자유의지 때문에 원리적으로 완벽한 예측이 불가능해요.
우주는 결정론적으로 움직이지 않는다는 게 현대 물리학의 결론이라고 하네요.
감사합니다.