인간의 뇌가 평생 동안 기억할 수 있는 정보의 용량은 테라바이트 단위로 환산하면 대략 어느 정도나 되는 걸까요

Question

우리가 살아가는 동안 머릿속에 차곡차곡 쌓이는 수많은 기억과 지식, 감정의 조각들이 뇌 속의 신경 세포인 뉴런들 사이에 연결망을 만들면서 저장된다고 하는데, 이 생물학적 저장고의 용량이 한계가 있는지 궁금해요. 컴퓨터 하드디스크처럼 기가바이트나 테라바이트 같은 단위로 환산했을 때 인간의 뇌가 가질 수 있는 최대 기억 용량은 과학계에서 어떻게 추정하고 있나요.

Answer 1

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

인간의 뇌를 컴퓨터처럼 정확히 환산할 수는 없지만 일부 연구에서는 시냅스의 정보 저장능력을 바탕으로 페타바이트 수준일 가능성을 추정하기도 합니다. 다만 기억은 파일처럼 특정 공간에 그대로 저장되는 것이 아니라 여러 신경망의 연결강도와 패턴 변화로 분산 저장됩니다. 따라서 몇 TB가 최대치 라는 과학적으로 확정된 수치는 없으며, 기억의 한계에는 저장공간보다 주의 학습 망각 인출과정이 더 중요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 정확히 말하면 인간의 뇌에 ‘최대 몇 TB까지 저장할 수 있다’고 확정된 숫자는 없습니다. 뇌는 컴퓨터처럼 파일을 0과 1로 저장하지 않기 때문인데요, 다만 뉴런 사이의 시냅스 연결 수와 연결 강도의 변화를 이용해 대략적인 저장 용량을 추정할 수 있습니다.

흔히 인용되는 값은 약 2.5페타바이트(PB)인데요, 이때 1PB는 약 1,000TB이므로, 이를 환산하면 약 2,500TB, 즉 250만 GB 정도입니다. 이 수치는 뇌의 뉴런들이 서로 수많은 시냅스로 연결되어 있고, 하나의 시냅스가 단순히 ‘켜짐/꺼짐’ 두 상태만 갖는 것이 아니라 여러 강도 상태를 가질 수 있다는 점을 바탕으로 계산한 추정치입니다. 특히 시냅스의 크기와 연결 강도를 분석한 연구에서는 하나의 시냅스가 대략 4.7비트 정도의 정보를 표현할 수 있다는 추정도 나왔는데요, 연구진은 실험한 신경조직에서 약 26개의 구별 가능한 시냅스 강도 상태를 확인했고, 이를 정보량으로 환산했습니다.

다만 인간의 뇌는 정확히 2,500TB짜리 하드디스크라고 생각하면 안 됩니다. 이 계산에는 여러 가정이 들어갑니다. 실제 뇌에서는 같은 시냅스가 여러 기억에 동시에 관여하고, 기억은 서로 연결되어 있으며, 시간이 지나면서 연결이 강해지거나 약해집니다. 또한 우리가 ‘하나의 기억’을 몇 비트로 정의해야 하는지도 명확하지 않습니다. 그래서 과학적으로는 특정 숫자 하나보다는 ‘페타바이트 규모일 가능성이 있는 매우 거대한 저장 능력’이라고 보시면 될 것 같습니다. 특히 최근의 시냅스 구조를 컴퓨터 데이터로 표현하는 연구에서는 뇌의 시냅스 연결망 자체를 디지털 데이터로 기록하는 데 필요한 공간을 수 PB에서 수십 PB 이상으로 추정하기도 하는데요, 이는 ‘뇌가 기억할 수 있는 정보량’과는 다른 개념이지만, 뇌의 연결망이 얼마나 방대한지를 보여줍니다. 감사합니다.

Answer 3

과학계에서 인간 뇌의 기억 용량은 대략 1~2.5페타바이트(PB, 약 1,000~2,500TB)로 추정하고 있습니다.

이는 HD급 동영상을 300년 이상 연속으로 기록할 수 있는 양입니다.

성인의 뇌에는 약 860억 개의 뉴런과 100조 개 이상의 시냅스가 복잡하게 연결되어 있으며, 연구에 따르면 개별 시냅스는 26단계의 크기 상태를 지녀 시냅스당 약 4.7비트의 정보를 담을 수 있습니다.

이를 활성 상태 조합과 가중치 분산을 고려할 때 실질적인 정보 용량 상한선은 대략 1.5~2.5PB로 보는 것이죠.

그리고 뇌는 데이터를 디지털의 0과 1이 아니라 시냅스 간의 연결 강도로 저장하는데, 컴퓨터처럼 특정 위치에 파일 형태로 저장하지 않고, 뇌 전체의 신경망 패턴으로 분산시켜 저장합니다.

또 물리적인 세포 수가 한정되어 있어 이론상 용량 한계는 존재합니다.

하지만 80년 평생 뇌가 받아들이는 정보의 양은 이 한계치의 10%도 채우지 못합니다.

즉, 뇌가 용량 초과로 꽉 차서 기억을 못 넣는 일은 벌어지지 않으며, 기억이 안 나는 이유는 저장 공간 부족이 아니라 인출 경로의 약화 때문이죠.

Answer 4

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

인간의 뇌를 시냅스의 수와 정보저장 능력을 바탕으로

일부 연구들에서 추정하고있는 수치는

약 1~2.5 페타바이트

즉, 1000~2500 테라바이트 정도수준으로 제시되고있습니다.

감사합니다.