출판사 서평
전문 학자가 정리한 복잡성 연구의 현재와 미래
흔히 복잡성 이론이 인류 미래를 밝혀줄 과학적 도구라는 사실은 대체로 인정된다. 물리학에서 비롯되어 경제학에서 꽃 피운 이 이론은 응용 분야가 넓어 교통 체증, 주식시장 붕괴, 테러 공격, 암을 이해하고 극복하는 데 이미 일정 부분 성과를 내고 있기 때문이다.
하지만 복잡성 과학은 복잡하다. 워낙 넓은 분야에 쓰이다 보니 용어 자체도 복잡계, 카오스(혼돈) 등과 뒤섞여 쓰여 정확한 개념과 원리를 알기가 쉽지 않다. 이는 그간 복잡성 이론이 주로 과학저널리스트들이 쓴 대중 교양서를 통...
전문 학자가 정리한 복잡성 연구의 현재와 미래
흔히 복잡성 이론이 인류 미래를 밝혀줄 과학적 도구라는 사실은 대체로 인정된다. 물리학에서 비롯되어 경제학에서 꽃 피운 이 이론은 응용 분야가 넓어 교통 체증, 주식시장 붕괴, 테러 공격, 암을 이해하고 극복하는 데 이미 일정 부분 성과를 내고 있기 때문이다.
하지만 복잡성 과학은 복잡하다. 워낙 넓은 분야에 쓰이다 보니 용어 자체도 복잡계, 카오스(혼돈) 등과 뒤섞여 쓰여 정확한 개념과 원리를 알기가 쉽지 않다. 이는 그간 복잡성 이론이 주로 과학저널리스트들이 쓴 대중 교양서를 통해 소개된 탓이 크다. 또 이런 책들은 대부분 경제학이나 사회학 등 한 분야에만 초점을 맞췄기에 복잡성 이론의 가치를 제대로 알기도 어려웠다.
그런 점에서 이 책은 크게 두 가지 미덕을 갖췄다. 우선 물리학을 전공했고, 영국의 옥스퍼드 대학에서 학제간 연구팀을 이끌며 금융 분야에서 상당 부분 학문적 성과를 거둔 전문 복잡성 연구자가 저술했다는 점이다. 연구 경험을 바탕으로 복잡성 이론의 원리를 명쾌하게 풀어 가면서, 경제학 외에 생물학, 의학, 정치학 등에서 싹 트고 있는 복잡성 이론 활용 가능성을 짚은 점 또한 눈길을 끈다.
복잡성이란
과학에 어지간히 관심을 가진 이라도 복잡성 이론을 정의하라면 헤매기 마련이다. 지은이는 이를 사전을 예로 들어 보여준다. ‘복잡성(complexity)’이란 항목을 찾아보면 “복잡계(complex system)에서 보이는 행태”라고 정의되어 있는데 ‘복잡계’를 찾아보면 “복잡성을 표출하는 행태를 지닌 시스템”이라고 풀어 있다는 것이다.(영국 사전도 순환논법에서 크게 벗어나지 못하는 모양이다)
1부 ‘세상은 뜻밖에 단순하다’에서 지은이는, 다양한 분야에서 복잡성 연구가 진행되는 만큼 그 정확한 개념을 정의하기가 쉽지 않다면서도 사무실 파일 정리를 예로 들어 복잡성이 무엇을 뜻하는지 쉽게 풀이해 준다.
그에 따르면 복잡성 과학은 상호작용하는 다수의 개체들의 집합에서 나타나는 ‘창발 현상(emergent phenomenon)’을 이해하고 예측하고 제어하는 것이 목표다. 여기서 ‘창발 현상’은 “각 부분 또는 구성원이 상호작용한 결과, 구성요소의 특성과는 별도로 전체 집합체에서 나타나는 복잡한 현상”을 가리킨다. 예를 들면 저마다 최대 이익을 추구하는 주식투자자들이 모였는데 홀연히 급등락 하는 주가 움직임이 그렇다. 여기서 중요한 요소는 ‘되먹임(feedback)'으로, 과거의 기억이나 상대의 전략에 관한 정보 등에 따라 각 개체의 대응이 달라지기 때문이라고 설명한다.
지은이는 수식 사용을 극도로 자제하면서 복잡성 이론의 원리를 설명하는 데 성공했다. 그러기에 책을 읽어보면 자기 아이들을 포함해서 나이나 배경, 과학지식 수준에 관계없이 즐겁게 읽을 수 있는 책을 싶었다는 지은이의 집필 의도가 성공했다는 사실을 확인할 수 있다.
왜 복잡성인가
현실 세계에서 일어나는 대부분의 현상은 ‘복잡성’을 띤다. 한정된 자원을 놓고 다수가 경쟁하는 일이 비일비재하기 때문이다. 지은이가 예로 든 교통 체증을 보자. 이는 다수의 운전자가 도로 위 공간이라는 한정된 자원을 놓고 다투는 일이라 할 수 있다. 인기 밴드가 나와 늘 붐빌 가능성이 있는 술집에 가서 좋아하는 연주를 즐기느냐 아니면 음악을 포기하고 집에 죽 치고 있느냐 하는 문제는 술집 좌석을 놓고 벌어지는 전략게임이다. 심지어 암 역시, 영양분을 놓고 정상 세포와 암 세포가 벌이는 투쟁이다. 이렇게 0과 1이라는 2진 의사결정 모델로 바꾸면 세상사 거의 모두에 복잡성 이론이 적용될 수 있다.
2부 ‘증권시장, 짝 찾기, 테러 그리고’에서 지은이는 금융, 사회, 전쟁, 의료 등 각 분야에 걸쳐 각국의 연구팀이 진행하고 있는 복잡성 응용 연구를 짚어낸다.
언뜻 별 상관없어 보이는 교통 체증, 주식시장 급락, 암 치료 등에 공통적으로 숨어 있는 복잡성 패턴에 관한 설명을 보면 세상은 의외로 단순함을 엿볼 수 있다. 그러면서 교통 혼잡을 덜려면 적정한 우회도로를 어떻게 정해야 하는지, 왜 완벽한 주가 예측 모델은 있을 수 없는지, 전쟁의 거듭제곱 법칙이란 무엇인지, 암을 고사시키려는 새로운 치료법의 원리는 무엇인지 등 다양한 응용 사례를 설명해준다.
복잡성 과학은 경제학에서 물리학까지 다양한 분야를 포괄한다는 점에서 ‘거대 과학’이라 할 수 있다. 게다가 우리 자신의 건강, 재산, 생활양식부터 사회 전체의 안전과 번영에 이르기까지 막대한 영향을 미칠 것이기에 ‘모든 과학의 과학’이기도 하다.
이 책은 권위 있는 연구자가 쉽고 명쾌하게 풀어냈기에 복잡성 이론에 관한 ‘교과서’ 역할을 할 것으로 기대된다.

복잡성 과학은 “상호작용하는 개체들의 집합에서 창발하는 현상에 대한 연구”라고 볼 수 있다. 그리고 군중이야말로 이른바 창발 현상(emergent phenomenon)의 완벽한 예시이다. 군중의 행태야말로 상호작용하는 사람들의 집합에서 나타나는 현상이기 때문이다.(18쪽 ‘창발 현상 연구, 복잡성 과학’)

구성요소가 무엇인지 알아내기 위해 사물을 잘게 쪼개는 대신에, 복잡성은 비교적 간단한 구성요소들이 모인 집합체에서 어떤 새로운 현상들이 일어나는지에 초점을 맞춰 왔다.(39쪽 ‘복잡성, 모든 과학의 과학’)

복잡계는 외부의 도움 없이도 교통 체증이나 시장 붕괴처럼, 질서 잡힌 상태와 전형적인 일상의 무질서한 상태 사이를 자발적으로 오갈 수 있다. 다른 말로 이야기하면, 복잡계는 무질서와 질서 사이를 자유롭게 움직일 수 있다. 따라서 ‘일단(一團)의 질서(pockets of order)’를 드러낸다고 이야기할 수 있다.(43쪽)

우주는 닫힌 시스템이다. 그리고 불행하게도 ‘닫힌 시스템 내부의 무질서 총량은 시간이 흐름에 따라 증가한다’는 물리학의 기본 법칙도 있다…한낱 분자들의 집합체일 뿐인 우주의 만물은 완벽한 무질서를 향해 나아가고 있다. 결국 미래는 하나의 거대하고 혼란스런 분자 범벅으로 귀결된다.(54, 55쪽 ‘우주의 암울한 미래’)

복잡계에서 출력이 시간에 따라 변하는 양상은 비선형적인 동역학의 부류에 해당한다. 혼돈은 그런 비선형 동역학의 특정한 예일 뿐이다. 사실 ‘혼돈’은 시스템의 출력이 아주 변덕스럽게 변해서 마치 무작위인 것처럼 보일 때 쓰이는 용어이다.(69쪽 ‘혼돈과 복잡성은 다르다’)

우리 인간이 기호나 생각, 신념, 행동의 측면에서는 복잡한 게 사실이지만, 우리 각각이 복잡한 행동방식이 집단으로 뭉쳐졌을 경우에는 그렇게 중요하지 않을 수도 있다. 우리의 모든 성격 유형들 사이에 많은 차이가 있기는 해도, 집단이 충분히 크다면 이들 차이는 어느 정도까지는 상쇄될 수 있다. 그래서 집단 전체적으로는 이들 개별적인 차이가 그다지 상관없는 방식으로 행동하게 된다.(111쪽 ‘기억 또한 정보의 되먹임’)

우리 사회는 현재 테러리즘, 범죄, 내란을 획책하는 전 세계적인 네트워크의 위협을 받고 있다. 현대 분쟁의 대부분은 복잡계적 특성을 나타낸다는 사실은 알려져 있다. 각 위협은 수많은 무장 반군 집단, 테러리스트, 불법 무장단체, 군대들이 개입된 진화하는 생태를 갖고 있다. 요약하자면, 과거의 다른 존재들의 행동에 근거하여 내리는 의사결정들이 수없이 상호작용 하는 종들이 있는 것이다.(161쪽 ‘세상을 떠받치는 네트워킹’)

많지 않은 자원을 가진 인구집단의 경우에는, 집단 구성원 사이에 약간의 상호연결만 더해 줘도 성공적인 사람과 그렇지 못한 사람들 사이의 격차는 커지고 평균적인 성공률도 떨어졌다. 반면 자
원이 풍부한 인구집단에서는 상호연결성이 낮은 수준으로 유지될 때 평균 성공률은 높아지고 대부분의 구성원이 성공을 거뒀다. 상호연결성이 높은 수준이 되면, 자원 수준에 관계없이 전체적으로 공정성은 높아지지만(즉 성공률의 격차가 작아짐), 효율성은 떨어지게(즉 평균 성공률은 낮아짐) 된다.(170쪽 ‘네트워킹으로 본 세계화 평가’)

복잡성이 질서와 무질서가 미묘하게 섞여 있음을 나타내는 것이며, 복잡계는 스스로 이 두 극단 사이를 어떤 외부의 도움 없이도 왔다갔다 할 수 있음을 봤다. 또한 복잡계의 핵심 요소는 되먹임이고, 이는 기억의 형태로 과거로부터 올 수도 있고, 정보의 형태로 네트워크 연결을 통해 다른 지점에서 올 수도 있다.(171쪽)

최근 나치 굽타는 실제 시장 데이터를 이용해 이런 유형의 복도 구축과 예측이 가능함을 입증했다. 이 연구는 금융시장이 계속해서 예측 가능한 것도, 예측 불가능한 것도 아니며, 대신 예측 가능한 (무작위적이지 않은) 기간과 예측 불가능한 (무작위적인) 기간이 나뉨을 보여 주었다.(192쪽 ‘금융시장의 예측 가능한 기간’)

최세효와 알렉산드라의 모형에 따르면 우리가 종양 밑바탕의 혈관계를 축소시켜 종양으로 가는 영양 공급을 제한할 수 있으면, 종양의 성장을 멎게 할 수 있을 뿐 아니라 이를 축소시키는 데도 도움을 줄 수 있다. 그들은 이제 여러 다른 초기 혈관계 패턴이 어떻게 주어진 종양의 성장을 촉진
또는 억제하는지, 의사는 종양을 효과적으로 없애 버리기 위해 어떻게 이 혈관계를 조작하거나 재배선할 수 있는지를 분석하고 있다. 일종의 ‘맞춤형 고사(枯死)’ 방법이다.(286쪽 ‘암을 고사시키려는 새로운 시도’)

복잡성은 단지 교통 체증, 금융시장의 폭락, 암의 성장을 이해하는 데만 중요한 것이 아니다. 복잡성은 우주 그 자체의 핵심에 자리 잡고 있다. 그러므로 복잡성 과학이야 말로 ‘거대 과학’이다. 하지만 모든 이전의 ‘거대 과학’과는 달리, 복잡성 과학은 우리 자신의 건강, 재산, 생활양식부터 우리 사회 전체의 안전과 번영에 이르기까지 일상생활에서도 엄청나게 중요하다. 복잡성이야 말로 모든 과학의 과학인 것이다.(318쪽 ‘미래는 밝고 복잡하다’)

목차
들어가며
1부
세상은 뜻밖에 단순하다
1장 둘만은 좋아도 세이면 복잡해
2장 무질서가지배하는데 괜찮아?
3장 혼돈과 올 댓 재즈
4장 따라쟁이 심리
5장 연결되기
2부
증권시장, 짝 찾기, 테러 그리고?
6장 금융시장 예측
7장 교통 네트워크와 기업의 '사다리'
8장 천생연분을 찾아서
9장 분쟁 대처하기: 차세대 전쟁과 글로벌 테러리즘
10장 감기 발병, 슈퍼 독감 회피, 암 치료
11장 모든 복잡성의 어머니: 우리의 나노 양자 세계
12장 무한, 그리고 그 이상
부록