올 해 노벨상은 놀라움의 연속인 것 같습니다. 아시아의 젊은 여성 작가인 한강 작가에 수여돼 화제가 된 노벨 문학상에 이어 노벨 과학상 부문에서는 AI가 휩쓸고 있다는 소식입니다. 인공신경망을 이용한 AI 머신러닝(기계학습) 연구의 대가들이 노벨 물리학상을 받은데 이어 AI를 이용해 단백질 구조를 예측 및 설계하고 신약 개발에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 전망되는 연구를 실현해 낸 연구자들이 노벨 화학상의 주인공이 되었습니다.

존 홉필드, 제프리 힌튼 노벨 물리학상 수상

2024년 노벨 물리학상은 존 홉필드 미국 프린스턴대 교수와 제프리 힌튼 캐나다 토론토대 교수에게 수여되었습니다. 두 사람은 인공신경망을 활용한 머신러닝의 기초 연구에 기여한 공로를 인정받았습니다. 홉필드 교수는 1982년에 제안한 '홉필드 네트워크'로 신경망의 물리적 모델을 제시했으며, 이는 최적화 및 연상 기억에 사용됩니다. 이 모델은 최근의 생성형 AI와도 연결되며, 정보 저장 방식의 기초가 되었습니다.

2024 노벨 물리학상 수상자들(출처: 노벨위원회 유투브)​

존 홉필드와 제프리 힌튼이 제시한 네트워크 유형(출처: 노벨위원회)

AI의 위험성을 경고하며 구글을 떠난다는 소식으로 화제가 되었던 제프리 힌튼 교수는 'AI 4대 천황'으로 불리며, 역전파 알고리즘을 통해 컴퓨터가 사람의 두뇌처럼 학습할 수 있는 방법을 제안했습니다. 그의 연구는 챗GPT와 같은 대규모 언어 모델의 기반 기술로 자리잡았고, 그의 제자 일리야 수츠케버는 오픈AI의 공동 창립자가 되었습니다.

노벨상위원회는 “인공신경망은 다양한 물리학 분야의 첨단 연구에 활용돼 왔다”며 “얼굴 인식과 언어 번역 등 우리 일상의 한 부분이 됐다”고 강조했습니다.

데이비드 베이커, 구글 딥마인드 연구팀 노벨 화학상 수상

2024년 노벨 화학상은 데이비드 베이커 워싱턴대 생화학과 교수와 구글 딥마인드의 데미스 허사비스 최고경영자(CEO), 존 점퍼 수석연구원에게 수여되었습니다. 이들은 AI를 이용해 단백질 구조를 예측하고 설계하는 혁신적인 방법을 개발했습니다.

2024 노벨 화학상 수상자들(출처: 노벨위원회 유투브)

 알파폴드2를 사용하여 결정된 단백질 구조

단백질은 아미노산으로 구성된 복잡한 구조체로, 오랜 연구에도 불구하고 그 구조 예측은 난제였습니다. 허사비스와 점퍼의 연구팀은 알파폴드를 통해 이 문제를 해결하며, 단백질뿐만 아니라 다양한 생체 분자 유형의 결합 구조까지 예측 가능하게 했습니다.

베이커 교수는 새로운 기능을 가진 단백질을 컴퓨터로 설계하는 방법을 개발하여 의약품 및 백신 설계에 기여했습니다. 베이커 교수가 만든 로제타폴드(RF)는 알파폴드에서 영감을 받아 단백질 구조를 해독하고 설계하는 AI 모델입니다. 특정 단백질을 분석하고 유사한 아미노산 서열을 찾아 연결 방식을 예측한 후, 이를 바탕으로 입체 구조를 최종적으로 예측하고 새로운 단백질을 설계합니다.

노벨위원회는 "두 발견은 서로 다르지만 밀접하게 연결돼 있다"고 말했는데요. 이들의 성과를 활용하면 세상을 혁신할 신약, 나노 물질, 백신 등을 개발할 수 있기 때문입니다.

AI 과대광고인가, 혁신적인 연구인가?

이번 선정은 수상자마저도 “당황스럽다”고 밝힐 만큼 이례적이라는 의견이 있는 한 편, 응용과학인 AI가 과학의 독자적인 주제가 되었다는 분석이 나오는 등 과학계의 논쟁거리가 되고 있습니다.

조나단 프리차드 영국 임페리얼칼리지런던 천체물리학부 교수는 이를 'AI 과대광고'로 간주하며 물리학의 발견으로 보기는 어렵다고 주장했고, 사빈 호센펠더 독일 뮌헨 수학철학센터 교수 역시 물리학상을 받은 연구가 "컴퓨터과학에 속한다"며 올해 노벨상이 물리학자들에게 스포트라이트를 주지 못했다고 언급했습니다.

반면, 매트 스트라슬러 미국 하버드대 물리학과 교수는 수상 연구가 물리학, 수학, 컴퓨터 과학, 신경과학을 통합한 학제 간 연구라며 문제가 없다고 주장했습니다. 조르조 파리시 이탈리아 사피엔차대 교수 역시 "노벨 물리학상의 영역이 계속 확산돼야 한다"고 말하며 다양한 지식 영역을 포함해야 한다고 강조했습니다.

과학계 내에서도 바라보는 시각이 각자 다른데요. 순수과학과 응용과학의 구분은 어떤 의미가 있을까요? 노벨상은 순수과학의 영역으로 제한되어야 할까요? 시대와 상황의 흐름에 따라 변화하는 것이 자연스러운 걸까요? 여러 면에서 흥미로운 2024년 노벨상 시즌인 것 같습니다.