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(2006-01-18 01:09:25)
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정보이론으로서의 지적 설계 (김영식)


정보이론으로서의 지적 설계

설계를 판단하는 "복잡성", "특수화"라는 기준들은 정보이론을 통해서 재해석될 수 있다. 정보 이론은 현재 통신 이론의 기초를 이루는 이론으로서 널리 사용되는 이론이다. 1940년대에 Weiner와 Shannon에 의해서 오늘날과 같은 모습으로 정리되었다.

그렇다면 과연 정보란 무엇인가? 정보이론에서 말하는 정보는 일반적으로 생각하는 것처럼 신호 자체의 모양이나 파형과 같은 것이 아니라, 어떤 사건의 발생을 통해서 배제되는 다른 가능성들을 통해서 정의된다. 따라서 정보이론에서 사용하는 정보량은 어떤 사건이 일어날 확률로써 정의된다. 어떤 사건이 일어날 확률이 p라고 하면, 그 사건이 일어났을 때 얻게 되는 정보량은 다음과 식에 의해서 얻어진다. (여기서 정보량의 단위는 우리가 컴퓨터에서 무심코(?) 사용하던 bit 이다)

I (p) = - log2 p (bits)


앞서 예를 든 포커 게임을 다시 생각해 보자. 로열 플러쉬를 받는 경우에 대해서 우리는 ⅰ) 로열 플러쉬를 받는 경우 ⅱ) 그 외 다른 카드를 받는 경우로 나눠서 생각할 수 있다. 여기에서 게임을 하는 사람이 ⅱ)의 사건이 일어났다는 것을 알았을 때보다, ⅰ) 의 사건이 일어났다는 것을 알았을 때 더 큰 정보를 얻는다는 것은 분명한 일이다. 즉, 누군지는 모르지만 로열 플러쉬를 가지고 있다는 정보는, 다른 사람들에게는 로열 플러쉬가 배포되지 않았다는 정보보다 그 사람에게 더 큰 정보를 주고 있다는 것이다.

그렇다면 생물과 정보가 무슨 관계가 있는가? 뛰어난 진화 생물학자인 George Williams는 다음과 같이 말했다. "유전자는 정보 꾸러미이지 객체가 아니다. DNA 내의 염기쌍들의 배열은 유전자를 규정한다. 그러나 DNA는 매개체이지 메시지는 아니다. 매개체와 메시지의 이 차이점을 고려하는 것은 진화에 대한 명확한 사고를 위해 절대적으로 필요하다." (실제로 수리 생물학(mathematical biology)의 한 편에서는 통신 이론에서의 정보 이론을 생물학에서 적용하는 일을 하고 있다.)

여기서 정보는 물질이나 정보를 전달하는 매개체와는 전혀 다른 별개의 것임을 이해하는 것이 중요하다. 예를 들어 어떤 사람이 자신의 생각을 워드프로세서로 컴퓨터에 입력하는 경우를 생각해 보자. 그 사람의 머리 속에 있는 어떤 생각은 뇌속의 뉴런들의 상호 작용에 의해서 표현되고 있다. 그러다가 그것이 키보드를 통해서 컴퓨터에 입력되면 메모리에서 전하들의 충전과 방전을 통해서 표현되고 있다. 그것이 하드디스크게 저장될 때에는 자성 물질 위에 기록이 된다. 그리고 모니터에 표현될 때에는 전기적인 펄스파로 모니터로 전송된 후 전자총에 의해서 광학적인 신호로 바뀌게 된다. 중간에 여러 개의 서로 다른 물리적인 매개체를 거치기는 했지만 그것들이 표현하고 있는 것이 어떤 사람이 처음에 머리 속으로 생각했던 어떤 생각이다.

Dembski는 여기에서 복잡 특수 정보(Complex Specified Information ; CSI)이라는 것을 정의한다. 이것은 앞서 말한 복잡성과 특수화라는 기준을 정보 이론에 적용시킨 것이다. 여기서 복잡하다는 말의 기준은 앞서 <과학의 연구 프로그램으로서의 지적 설계>에서 언급한 것처럼 확률 p가 1/10150 보다 작은 경우로 정의된다. 이 경우 앞에 쓴 정보량을 구하는 식에 대입하면 대략 495 bits 정도를 얻는다. 즉, 여기서는 복잡한 정보를 대략 500 bits 이상의 정보를 담고 있는 경우로 정의한다.

그런데 Dembski가 의도하는 것은 생명체의 DNA가 바로 CSI라는 것이다. 특정한 단백질을 나타내는 염기 서열은 분명히 많은 경우에 500 bits 이상의 정보를 담고 있다. 그리고 특정 단백질을 만들어 내기 위해서는 특별한 형태의 염기 서열이 필요하다. 따라서 DNA는 CSI로 볼 수 있고 이에 대해서는 반대할 사람이 없을 것이다. 그리고 만일 이야기가 여기에서 끝이 났다면 별로 새로울 것도 없을 것이다.

그러나 Dembski는 한 걸음 더 나가서 "정보 보존의 법칙"이라는 것을 정의한다. 앞에서 George Williams의 말에서처럼 오늘날에는 생명의 기원 문제와 더불어 생명체의 정보의 문제를 밝히는 것이 중요하다. 그러나 과연 자연적인 원인으로 DNA와 같은 CSI가 발생할 수 있는가? 그러나 이에 앞서 자연적인 원인들이 원칙적으로 CSI를 설명할 수 있는 가능성이 있는가?

앞서 설명을 찾아 내는 여과기에서 설명한 것처럼 보통 자연주의자들은 자연적인 원인으로서 "우연"과 "규칙성(필연, 법칙 등)"을 생각하고 있다. 규칙성의 경우 조건부 확률이 1이기 때문에 조건부 정보는 0 이 된다. 따라서 규칙성을 통해서는 CSI는 커녕 일반적인 정보조차 생성되지 않는다. 정확히 말하자면 규칙성은 정보를 생성해 내는 것이 아니라, 변환시킨다. 그리고 경우에 따라서는 기존의 정보를 감소시키는 일을 한다.

그렇다면 우연에 의해서 CSI가 발생할 수 있는가? 순순한 우연을 통해서는 (의미없는) 정보는 생성할 수 있다. 그러나 CSI는 만들 수 없다. 왜냐하면 CSI의 정의상 우연을 통해서 만들어졌다고 생각하기에는 너무나 복잡하기---즉 확률이 매우 작기 때문이다.

결론적으로, 우연이나 규칙성을 통해서는 CSI 가 생성되지 않는다. 이것이 바로 "정보 보존의 법칙"이라 부르는 것이다. 물론 "보존"이라는 말보다는 "감쇠"라는 단어가 더 어울릴 것이다.

이러한 정보 보존의 법칙은 다음과 같은 따름정리들을 갖는다.

1. 닫힌 계에서의 CSI는 상수이거나 감소한다.
2. CSI는 자발적으로 생성되거나, 내부적으로 생성되거나, 스스로 조직될 수 없다.
3. 닫힌 계속에 있는 CSI는 영원전부터 그 시스템 안에 존재해 온 것이거나, 어느 시점에선가 외부에서 첨가된 것이다. 즉, 그 시스템은 적어도 과거 어느 순간에는 닫혀 있지 않았다.
4. 따라서 (우리 우주에서처럼) 유한한 기간 동안 지속된 닫힌 계 속에 있는 CSI는 과거 어느 시점에선가 외부로부터 유입된 것이다.

결론적으로 Dembski는 만일 DNA가 CSI라면 DNA 속에 있는 정보는 과거 어느 시점에선가 우주 밖에 있는 어디에선가로부터 유입된 것이라는 주장을 하고 있는 것이다.

마지막으로 한 가지를 더 언급 하자면 이와 같은 CSI 를 이용해서 지적 설계 일각에서는 "종분화" 현상을 이렇게 설명하기도 한다. 생물계에서는 같은 종으로 있던 개체들이 어떠한 원인에서건 오랜 기간동안 격리되어 있다가 후일에 다시 만나게 되면 서로 교배가 불가능해지는 일이 일어난다. 이 경우 정의상 서로 다른 종이 되었다고 볼 수 있다. 지적 설계 이론가 중 어떤 사람은 이것을 같은 종이던 두 집단이 서로 분리되어 있는 동안 잃어 버린(CSI는 증가할 수는 없지만 감소할 수는 있다) 정보가 서로 다르기 때문에, 나중에 다시 만났을 때 교배가 불가능해졌다고 설명한다.

과연 그러한가? 관심이 있는 사람은 한 번 연구해 보기 바란다. 앞서 설명한 것처럼 지적 설계 이론은 과학의 연구 프로그램으로서 고안된 것이기 때문에 이러한 이야기가 가능해 진다.



   지적설계를 적용한 정보저장 메커니즘 연구 (이승엽/임효석)

ID
2006/01/18
   

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