[10분 독서] '정보'의 생물학적 의미 재해석
게시글 주소: https://m.orbi.kr/00069447338
<얻어갈 개념어들>
비대칭성(asymmetry), 확률적 차이-제작자(probabilistic difference-maker), 신호 게임(signaling game)
텔레오논적 정보(Teleological Information), 늪사람 문제(Swampman Problem), 제거주의(Eliminativism)
유전 정보(genetic information), 중심 원리(Central Dogma), 바이즈만설(Weismannism), 축퇴적 유전 코드(degenerate genetic code)
인과적 특이성(causal specificity), 임의성(arbitrariness), 코돈(codon), 궁극적 정보와 근접 정보(Ultimate vs. Proximate Information)
신호(signal), 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조, 단서(cue), 기능적 지시(functional reference)
조작주의적 패러다임(paradigm of manipulation), 장애물 원리(handicap principle), 푸시미-풀류(Pushmi-pullyu) 표상, 기술적(descisive), 지시적(directive)
안녕하세요 독서칼럼에 진심인 타르코프스키입니다.
오늘은 생물학의 관점에서 재해석한 정보에 대해 지문을 제작해 보았습니다.
이제 서론 읽을 시간도 없습니다.
핸드폰 켠 김에, 유전자, 코돈, 신호 게임 등의 개념을 분석한 아래 생물학 지문을 읽고 연습해보세요.
(좋아요 누르고 시험운 받아가세요!)
출처: https://plato.stanford.edu/entries/information-biological/
참조 및 재구성.
(연습문제 1)
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(연습문제 2)
생물학적 정보의 개념을 분석하는 대안적 틀로서 텔레오논적 정보(teleological information)가 제시되었다. 이 접근법은 생물학적 기능(function)의 개념에 기반을 두며, 이는 규범적(normative)이고 비대칭적(asymmetric)이며 보편적이지 않다는 특징을 지닌다. 기능은 어떤 형질이 수행해야 하는 효과를 의미하며, 그 기능을 수행하지 못하면 오작동 또는 부적절한 기능으로 간주된다. 따라서 진리 또는 정확성과 거짓 또는 부정확성의 구분은 어떤 형태의 기능 부전으로 설명될 수 있다는 것이다. 하지만 단순히 기능에 호소하는 것은 충분하지 않은데, 심장이 혈액을 펌프질하는 것이 기능이지만 정보적 역할을 하지 않는 것처럼, 많은 기능적 형질이 관련된 의미에서 정보적이지 않기 때문이다. 이를 해결하기 위한 한 전략은 발신자(sender)와 수신자(receiver)의 개념을 도입하는 것이다. 이 틀은 통신 이론과 섀넌(Shannon)의 접근법에서 유래하며, 발신자가 세계의 어떤 측면을 인지하고 신호를 보내며, 수신자는 이를 받아들여 세계에 작용한다는 핵심 아이디어를 갖는다. 발신자와 수신자의 역할은 전체 생물체뿐만 아니라 생물체의 일부나 다른 메커니즘도 수행할 수 있다. 그러나 발신자와 수신자 개념에는 여러 문제가 제기되는데, 어떤 존재가 발신자나 수신자의 역할을 할 수 있는지, 양쪽 모두가 항상 필요한지, 정보적 내용은 무엇에 의해 결정되는지 등이 그것이다. 또한 텔레오논적 이론은 생물학에서 목적론적 접근법이 가진 어려움을 그대로 이어받는데, 이는 기능의 불확정성(indeterminacy) 문제나 '늪사람(Swampman)' 문제 등이다. 늪사람 문제는 우연히 도널드 데이비드슨과 동일한 분자 구조를 가진 존재가 생겨났을 때, 그 상태들은 진화적 기능을 결여하므로 정보도 가질 수 없다는 것이다. 많은 이는 이러한 결과를 받아들이기 어렵다고 본다. 이러한 이유로 기능 요소와 상관적 정보(correlational information), 기타 자원을 결합한 혼합적 설명이 제안되고 있다. 이러한 혼합적 접근법은 생물학적 정보에 대한 미래 연구의 풍부한 가능성을 제공한다. 한편, 생물학적 정보에 대한 반실재론이나 제거주의(eliminativism)도 등장하여 '정보'라는 개념이 실제적 속성을 가리키는지 아니면 유용한 허구인지에 대한 논의를 촉발한다. 이러한 논쟁은 유전 정보(genetic information)와 동물 통신(animal communication)의 맥락에서 특히 두드러진다. 결국, 이러한 쟁점들을 더 깊이 이해하기 위해서는 구체적인 분야에서의 논의에 집중할 필요가 있다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
(연습문제 3)
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(연습문제 4)
유전학에서 정보 개념은 유전자에게 독특한 설명적 역할을 부여할 수 있는지에 대한 논쟁의 중심에 있다. 유전자는 섀넌(Shannon)의 의미에서 상관적 정보(correlational information)를 담고 있지만, 이러한 정보는 어디에나 존재하므로 특수한 설명적 지위를 정당화하기에는 부족하다는 비판이 제기된다. 예를 들어, 도토리의 게놈은 성장보다는 부패와 더 높은 상관성을 보이기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일부 학자들은 유전 물질의 인과적 특이성(causal specificity)에 주목하여 정보 개념을 재구성하려 한다. 그리피스(Griffiths)와 스토츠(Stotz)는 우드워드(Woodward)의 개입주의적 인과론(interventionist approach to causation)을 기반으로 인과적 특이성이 정보의 한 형태와 연결된다고 주장한다. 스테그만(Stegmann)은 DNA가 높은 인과적 특이성을 지닐 뿐만 아니라 과정의 모든 단계를 제어하는 외부적 주문 과정(externally ordering process)이라고 강조한다. 반면에, 텔레올로지적 접근(teleological approach)은 기능(function)에 초점을 맞추며, 기능은 상관관계처럼 어디에나 존재하지 않고 가장 일반적인 효과일 필요도 없다는 점에서 유용하다. 그러나 기능적 요소 중에도 관련된 의미에서 정보를 담지 않는 경우가 많아 기능만으로는 충분하지 않다. 야블론카(Jablonka)는 수신자(receiver)나 해석자(interpreter)의 기능에 근거하여, 수신자가 진화된 반응을 보일 때 어떤 신호나 과정 S가 정보를 전달한다고 제안한다. 이에 반해 셰이(Shea)는 자신의 정보-전달-의미 이론(infotel-semantic theory)을 통해 발신자-수신자(sender-receiver) 시스템과 상관적 정보를 활용하여 유전 정보를 설명한다. 그는 DNA와 그에 연관된 발달 기제가 유전 가능한 표현형(phenotype)을 생산하는 기능을 가진 유전체 시스템(inheritance system)이라고 주장한다. 그러나 분자생물학의 메커니즘을 발신자와 수신자로 묘사하는 것에 대한 논쟁이 있으며, 일부 학자들은 유전자가 정보를 운반하기보다는 정보를 생성하고 해석하는 역할을 한다고 본다. 유전 정보를 특징짓기 위한 추가적인 속성으로 임의성(arbitrariness)이 거론되는데, 이는 유전 암호(genetic code)의 구조가 화학적 필연성 없이도 다양한 방식으로 존재할 수 있음을 의미한다. 그러나 임의성의 개념은 정확히 정의하기 어렵고 논란의 여지가 있으며, 일부는 표준적인 임의성 개념이 생화학적 관계의 많은 부분에도 적용될 수 있다고 비판한다. 이러한 맥락에서 분자적 '어댑터'(adapters)의 개념이나 임의성의 다양한 유형에 대한 논의가 제기되고 있다. 또한 유전 정보가 진화적 역사에 의존하는 궁극적 정보(ultimate information)인지, 발달 과정에서의 근접한 원인에 해당하는 근접 정보(proximate information)인지에 대한 구분도 중요하다. 더 나아가 유전자가 즉각적인 산물인 mRNA나 단백질에 대한 정보를 담는지, 아니면 전체 유기체의 특성인 표현형에 대한 정보를 담는지에 대한 논의도 존재한다. 마지막으로, 유전 정보의 내용이 기술적(desc/2ive)인지 지시적(directive)인지에 대한 문제가 있으며, 일부는 유전자가 설계도(blueprint)가 아니라 조리법(recipe)과 같아 지시적 성격을 가진다고 주장한다. 결론적으로, 핵산이 상관적 정보를 담고 있다는 것은 분명하지만, 이것이 유전자에 특별한 설명적 역할을 부여하는지를 뒷받침할 수 있는 대안적인 정보 개념의 정립 여부는 여전히 논쟁 중이다. |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
(연습문제 5)
동물 의사소통(Animal communication)은 개구리, 개미, 붉은사슴, 혹등고래, 코끼리물범, 명금류 등 다양한 종에서 발견되며, 소리나 냄새, 행동 패턴 등 여러 형태로 나타난다. 이러한 의사소통은 신호(signal)와 단서(cue)의 개념을 중심으로 논의되는데, 신호는 수신자의 행동을 변화시키도록 진화한 행위나 구조이며, 수신자의 반응 역시 그 효과 때문에 진화하였다. 메이나드-스미스와 하퍼는 신호를 "그 효과 때문에 진화한, 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조"로 정의하였다. 이에 비해 단서는 발자국처럼 정보를 전달하기 위해 진화하지는 않았지만, 세상에 대한 정보를 얻는 데 사용되는 행위나 구조이다. 신호는 정보, 예를 들어 신호 발신자의 상태나 미래 행동, 혹은 외부 세계에 대한 정보를 수신자에게 전달하는 기능을 갖는다. 이러한 동물 신호와 생물학적 정보의 밀접한 연관성은 정보의 이해 방식, 정보의 내용, 정보 개념 없이 의사소통을 이해하는 대안적 틀, 의사소통과 인지의 관계 등의 중요한 문제를 제기한다. 특히 동물 신호가 외부 세계의 객체나 사건을 지시할 수 있는지, 아니면 단지 내부 상태나 행동 경향만을 나타내는지에 대한 논쟁이 있었다. 기능적 지시(functional reference)라는 개념은 신호가 신호 발신자의 특징보다 수신자에게 세계 상태에 대한 정보를 제공하는 기능을 갖는다는 것을 강조한다. 예를 들어, 경보 음이나 짝짓기 표시와 같은 신호는 수신자에게 포식자의 존재와 같은 외부 정보를 전달하도록 진화하였다. 마케도니아와 에반스는 기능적 지시 신호를 모든 유발 자극이 공통 범주에 속해야 하는 '생산 기준'과 신호의 존재만으로도 유발 자극 없이 행동을 유도할 수 있어야 하는 '지각 기준'으로 정의하였다. 이러한 논의는 동물 신호와 정보의 본질에 대한 성찰을 이끌었고, 결국 신호가 기능적 지시를 수행한다는 견해가 주류로 자리 잡았다. 그러나 신호는 또한 정서 상태, 개체 식별, 이후 행동 등에 대한 정보를 제공한다는 점도 받아들여졌다. 따라서 동물 의사소통에서 신호와 정보의 개념은 복잡하게 얽혀 있으며, 이는 의사소통의 진화, 신호의 신뢰성, 정보와 인지의 관계 등에 대한 심도 있는 연구를 필요로 한다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
(연습문제 6)
리처드 도킨스와 존 크렙스(1978)는 기존의 정보 전달 중심의 의사소통 이론에 도전하여, 신호를 개체가 다른 개체의 행동을 자신의 이익에 맞게 조작하는 수단으로 보았다; 즉, 신호의 기능은 수신자가 발신자에게 유리한 방식으로 행동하도록 이끄는 것이다. 그들은 의사소통을 협력적인 과정이 아닌, 발신자가 수신자를 조작하려 하고 수신자는 이에 저항하는 투쟁으로 이해했다. 따라서 그들은 정보의 개념을 배제하고 조작주의적 패러다임(paradigm of manipulation)을 제시하여, 협력적인 틀에서만 정보 전달로서의 의사소통이 의미가 있다고 주장했다. 이러한 관점은 의사소통의 신뢰성을 설명하고 그 기반이 되는 메커니즘을 해명하려는 많은 연구를 촉발시켰으며, 친족 선택(kin selection), 호혜성(reciprocity), 장애물 원리(handicap principle) 등이 제안되었다. 이후 크렙스와 도킨스(1984)는 협력이 이전에 생각한 것보다 일반적일 수 있음을 인정하면서도, 정보가 완전히 불필요한 것은 아니지만 조작이나 설득의 영향에 비해 중요성이 떨어진다고 주장했다. 이는 신호를 수신자에게 영향을 미치는 상태로 이해하며, 정보의 개념이 부적절하거나 덜 중요하다고 보는 전통을 형성했다. 최근에도 렌달(Rendall) 등은 정보 중심의 접근법이 모호하다고 비판하며, 지각적 편향(perceptual biases) 등 신호 설계에 영향을 미치는 다른 측면을 간과했다고 주장했다. 이러한 영향 기반의 접근법 지지자들은 발신자와 수신자가 인간의 언어 교환과 유사한 정신적 표현(mental representations)을 필요로 한다는 정보 중심의 견해에 반대했지만, 일부 연구자들은 동물 의사소통 연구에서 이러한 가정을 하지 않는다고 반박했다. 정보 중심의 관점을 지지하는 이들은 신호가 정보를 담고 있다는 가정이 오랫동안 유용했으며, 이는 동물의 인지 과정이 학습이나 범주화와 같은 정보에 기초한다는 현대 연구와 일치한다고 주장했다. 비록 이 논쟁이 종종 대립적으로 묘사되지만, 일부는 두 관점이 상호 보완적일 수 있다고 보며, 신호의 형태와 수신자 편향은 영향 접근법이, 신호의 내용과 행동 유발 및 신뢰성 유지 등은 정보 접근법이 조명할 수 있다고 본다. 그럼에도 이러한 타협이 모든 주장과 조화로운지는 불확실하며, 지속 가능한지에 대한 의문이 제기된다. 현재 대부분의 동물 의사소통 연구는 정보 중심의 접근을 취하지만, 정보의 개념은 드물게 명확히 정의되며, 일부는 상호 정보 개념을 사용하거나 쉐넌의 정보 이론(Shannon's theory)을 적용하기도 한다. 표준적인 목적론적 접근은 신호를 기능적으로 정의하면서도, 사용되는 일부 도구와 방법은 상호 정보 개념과 더 잘 부합한다. 동물 신호의 내용에 대해서도 논쟁이 계속되며, 밀리칸(Millikan)은 많은 신호가 기술적(desc/2ive) 및 지시적(directive) 내용을 동시에 가진 '푸시미-풀류(Pushmi-pullyu)' 표상이라고 주장하여, 신호의 본질과 정보의 역할에 대한 지속적인 연구 주제를 형성하고 있다. |
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<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
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