(미리보는 유엔미래보고서 2045)과학기술발전의 미래(지구촌 15대과제)

 

 

(미리보는 유엔미래보고서 2045)

과학기술발전의 미래(지구촌 15대과제)   

유엔미래보고서 2040

박경식

• 게시물보기
• 쪽지보내기
• 포럼초대

2014.11.07 00:50

지구촌 15대과제: 과학기술발전의 미래

어떻게 과학적, 그리고 기술적 발전이 인간을 발전시키기 위해 가속화 될

수 있는가?

Short Overview

The continued acceleration of S&T is fundamentally changing what is possible, and access to this knowledge is becoming universally available, yet the general public that elects political leaders seems unaware of the extraordinary changes and consequences that need to be discussed. Free online university courses proliferate; open source hardware and software are sharing the means of production. Singularity University is bringing together top experts on advanced accelerating technology, business leaders, investors, and leading post-graduate students to create and implement businesses from medicine to agriculture to affect billions of people. The ability to learn this knowledge is also improving, with Web-based asynchronous highly motivational educational systems, adaptive learning models such as cellular automata, genetic algorithms, neural networks, and emerging capabilities of collective intelligence systems. The "Internet of Things," international collaborations, and big data analysis and are also emerging factors accelerating scientific breakthroughs and technological applications.

지속적인 과학과 기술의 발전은 근본적으로 무엇이 가능한지를 바꾸고 있고, 이러한 지식에 접근하는 것은 쉬워졌지만, 정치적 지도자를 뽑는 일반 대중은 특별한 변화와 논의되어야 할 결과들에 대해 알지 못한다. 무료 온라인 대학 수업들은 급증하고, 오픈 소스 기계들과 소프트웨어들은 생산의 수단을 공유한다. Singularity University은 발전된 기술의 전문가, 사업가, 투자자, 그리고 대학원생들을 약에서 농업까지 다수에게 영향을 줄 수 있는 사업들을 개발하고 시행하기 위해 모으고 있다. 이러한 지식을 얻기 위한 능력도 웹 기반 비동기식으로 진행되는 고도의 동기부여 교육 시스템, 세포 오토마타와 같은 적응 학습 모델, 유전 알고리즘, 신경 네트워크, 최근 등장한 통합적 지능 시스템의 능력과 함께 향상되고 있다. 사물인터넷, 국제적 협력, 그리고 빅 데이터 분석도 최근 등장한 과학적 발전과 기술적 적용을 가속화시키는 요소이다.

China's Tianhe-2 supercomputer is the world's fastest computer at 33.86 peta flops (quadrillion floating point operations per second)—passing the computational speed of a human brain (not cognition). A team in Japan is creating a multi-layered frequency fractal brain-like computer that creates its own programs and increases its power by maximizing the density of operations. Watson, the IBM computer that beat the top knowledge contestants on a TV quiz show, is now used for speeding far more precise diagnosis and therapy for cancer and other applications. The IBM Watson Group is investing more than $1 billion to bring Watson-powered cloud-delivered cognitive applications to the world including poorer regions of Africa. Computational chemistry, computational biology, and computational physics are changing the nature of science, and its acceleration is attached to Moore’s law. See Global Challenge 6 on ICT in this chapter for more detail.

중국의 톈허-2 슈퍼컴퓨터는 33.86 페타 플롭(초당 1000조 부동 소수점 연산. 이는 무의식 상태의 뇌의 처리 속도를 능가한다.)으로 세계에서 제일 빠른 컴퓨터이다. 일본의 어느 팀은 스스로 프로그램을 개발하고 작업의 밀도를 최대화시켜 출력을 증가시키는 다층 주파수로 이루어진 뇌처럼 행동하는 차원분열도형 컴퓨터를 개발 중이다. 텔레비전 퀴즈 프로그램 참가자들을 이기는 IBM 컴퓨터 왓슨(Watson)은 현재 보다 더 정교한 암 진찰과 치료와 다른 분야를 가속화하는 데 쓰이고 있다. IBM 왓슨(Watson) 그룹은 10억 달러가 넘는 돈을 왓슨(Watson) 컴퓨터를 이용하는 클라우드 배달 응용 프로그램을 아프리카 같은 가난한 지역을 포함한 전 세계에 투자하고 있다. 전산 화학, 전산 생물학, 그리고 전산 물리학은 과학의 본질을 바꾸고 있고, 이들의 가속화는 무어의 법칙에 매여 있다. 더 많은 정보를 보려면 이 장의 Global Challenge 6 on ICT를 보기 바란다.

A new gene sequencing system can produce tens of thousands of human genomes per year under $1000/genome brings the promise of individual genetic medicine closer to reality. Scientists have delayed the aging process in mice by restoring intra-cell molecular communications. In a process known as transdifferentiation, scientists manipulate human cells, converting for example pancreatic cells into liver cells or skin cells into heart cells. Skin cells have even been converted into functioning neurons that integrate into neuron networks of the sort found in the human brain. A new anti-virus strategy is being pursued to develop artificial “proto-cells that can lure, entrap and inactivate a class of deadly human viruses.” Tiny cameras can be swallowed and steered by an MRI machine for more precise diagnosis. Self-propelled devices can float through the blood stream to deliver drugs. With these advances, synthetic biology, nano-medicine, and various forms of computational science, it is reasonable to assume we will live longer, healthier lives than seem possible today. If so, the concept of retirement and financial planning will change.

매년 단가 1000달러의 수천 개의 인체 게놈을 만들어 낼 수 있는 새로운 유전자 시퀸싱 시스템은 개인의 유전 약이 현실에 가까워졌다는 것을 긍정적으로 보여준다. 과학자들은 분자들의 세포 소통을 복원시킴으로써 쥐의 노화를 연기시켰다. 전환분화(transdifferentiation, 줄기세포가 아닌 세포가 자연적으로 다른 세포로 분화하는 것?)라 불리는 이 과정에서, 과학자들은 췌장세포를 간 세포로 바꾸거나 피부세포를 심장세포로 바꾸는 것처럼 인체 세포를 조종한다. 심지어 피부세포는 인간의 뇌의 뉴런 네트워크를 연결시키는 뉴런으로 변환시키기도 하였다. 새로운 항 바이러스 방식은 치명적인 바이러스들을 유혹하고, 옭아매고, 비활성화시키는 인공 프로토 세포를 개발하기 위해 진행 중이다. 보다 더 나은 진찰을 위해, 작은 카메라들은 삼켜져서 MRI 기계에 의해 조종될 수 있다. 스스로 움직이는 기계들은 혈관을 통해 약을 전달시킬 수 있다. 이러한 발전들, 합성생물학, 나노 의학, 그리고 다양한 전산 과학의 형태와 함께, 우리는 더 건강하고, 더 오래 살 수 있을 것이라 가정해도 된다. 만일 그렇다면, 은퇴의 개념과 재정계획은 바뀔 것이다.

Synthetic biology is assembling DNA from different species in new combinations to create lower-cost biofuels, more precise medicine, healthier food, new ways to clean up pollution, and future capabilities well beyond what is currently envisioned. The newer form of synthetic biology is based on XNA (xeno nucleic acid) which is created from new combinations of molecules without DNA.Craig Venter, who completed the human genome project in cooperation with the U.S. NIH, created a synthetic genome by placing a strand of synthetic DNA into a bacterium that followed the synthetic DNA’s instructions to replicate. A U.S. Presidential Commission concluded that it was not yet the invention of “life ” but that synthetic biology research should continue with scientific self-regulation. Others call for a moratorium on the research until regulations are in place, since the future behavior and interactions of new lifeforms have not been assessed. How will this change the nature of nature? Venter forecasts that as computer code is written to create software to augment human capabilities, so too will genetic code be written to create life forms to augment civilization. This new biological age could have greater impact on our lives than the industrial age that brought both human advance and environmental destruction.

합성생물학은 DNA를 다양한 종으로부터 새로운 조합으로 저가의 바이오 연료, 건강한 음식, 환경오염 제거, 그리고 현재를 능가하는 미래의 능력들을 창조하기 위한 것이다. 새로운 형태의 합성생물학은 DNA없이 분자들의 새로운 조합으로 만들어진 XNA(xeno nucleic acid) 기반이다. 미국과 NIH와 함께 인간 게놈 프로젝트를 완성시킨 크레이그 벤터는 복제를 위한 합성 DNA의 설명을 따라서 합성 DNA의 한 가닥을 박테리아에 넣음으로써 합성게놈을 만들어냈다. 미국 대통령 위원회는 이것은 삶의 발명은 아니지만 합성생물학 연구는 과학적 자제와 함께 지속되어야 한다고 결론지었다. 어떤 사람들은 미래에 이런 새로운 종(種)들의 습성과 상호 작용에 대한 평가가 없기 때문에 이 주제에 대한 규제가 정해질 때까지 중지되어야 한다고 말한다. 이는 어떻게 자연의 특성을 바꾸게 될 것인가? 벤터는 컴퓨터 코드가 인간의 능력을 늘리기 위한 소프트웨어 만들기 위해 쓰여짐과 함께 유전 코드도 문명을 증대시키기 위한 종(種)들이 만들어지기 위해 쓰여질 것이라고 예측했다. 이 새로운 생물학적 시기는 인간의 발전과 환경파괴를 함께 가져온 산업시대보다 우리의 삶에 많은 영향을 끼칠 것이다.

The cost of 3D printers has fallen to under $500, allowing individuals and micro-businesses to become industrial producers. It also opens possibilities for counterfeiting, and reducing international trade, especially in simple plastic items. Open source digital designs at Thingiverse.com can be downloaded and printed. Future 3D printers with stem cells serving as “ink” are being considered for manufacturing personalized organs and limbs.

3D 프린터의 가격은 500달러 이하로 하락했고, 이는 개인들과 중소기업 사업가들을 산업적 생산자가 될 수 있도록 만들었다. 이는 위조지폐의 가능성을 열기도 하였고, 특히 플라스틱 제품들의 국제 무역량을 줄였다. Thingiverse.com이란 오픈 소스 디지털 디자인에서 디자인들을 다운로드하고 인쇄할 수 있다. 줄기세포가 잉크가 될 미래의 3D 프린터들은 개인화된 장기와 사지를 생산하기 위해 고려 되고 있다.

With future autonomous robotics, advanced 3D manufacturing, globally connected artificial intelligence, employment-less economic growth could become the new normal. The industrial age and much of the information age has produced more jobs than eliminated; but the speed, capacity, synergies, scope, and global dynamics of the coming changes will be unprecedented. The sooner the world has serious and systematic conversations about these issues, the more likely the acceleration of S&T can benefit humanity.

미래의 자율적 로봇과 함께, 발전된 3D 생산, 세계적으로 연결된 인공지능, 저고용 경제 성장은 정상으로 여겨질 것이다. 산업 시대와 정보화 시대는 더 많은 직업을 만들어냈다. 하지만, 다가오는 변화의 속도, 용량, 시너지 효과, 범위, 그리고 세계적 힘은 예측할 수 없다. 세계가 더욱 더 이러한 문제들에 대한 체계적인 대화를 나눌수록 과학과 기술이 인류에 이득이 될 가능성이 높아진다.

Swarms of nano-scale robots are being developed that should be able to manage nano-scale building processes for novel materials, structures, assembly, and repair. A new “smart dust” of millions of wireless sensors is being developed to monitor chemicals, biologicals, and radiologicals. Each dust particle is an autonomous computer and communications device in a swarm connecting the “dust particles.” Another program plans to embed up to a trillion pushpin-size sensors around the world to detect problems in urban systems. These programs involve self-organizing networks that interconnect almost everything to improve system resilience. Nano robots have the ability to roam inside eyes in tests to deliver drugs for conditions such as age-related macular degeneration. At an even smaller scale, nanometer robots have been demonstrated and appear able to link with natural DNA. Nanobots the size of blood cells may one day enter the body to diagnose and provide therapies while transmitting virtual reality imagery outside the body. Although nanotechnology promises to make extraordinary gains in efficiencies needed for sustainable development, its environmental health impacts are a concern. For example, do they bio-accumulate certain parts of the body causing health problems?

나노 로봇들은 신재료, 구조, 조립, 수리를 위한 나노 규모의 건축 과정을 관리할 수 있도록 개발되고 있다. 새로운 수백만 개의 스마트 먼지는 화학 물질, 생물 물질 그리고 방사능 물질을 검사하기 위해 개발되고 있다. 각각의 먼지 입자는 자율적 컴퓨터이고 먼지입자들을 연결시키는 소통 장비이다. 또 다른 프로그램은 1조개의 푸시핀 사이즈의 센서들을 도시 문제의 문제점을 포착하기 위해 세계에 설치하려는 계획을 세우고 있다. 이러한 프로그램들은 체계의 회복력을 증가시키기 위해 모든 것을 서로 연결시킨 자동 구성 네트워크를 포함한다. 나노 로봇들은 시력 악화와 같은 상태를 위한 약을 운반하기 위해 눈 안으로 들어간다. 심지어 보다 더 작은 규모에서는, 나노 로봇들은 자연적 DNA와 연결이 가능한 것으로 나타났고 보여졌다. 혈구와 같은 크기의 나노봇들은 어느 날 몸에 들어가서 몸 밖으로 가상현실을 전송하면서 몸을 진찰하고 치료법을 제공할 것이다. 나노 기술이 환경친화적 개발을 위한 효율성에 대한 특별한 힘을 만들 것이라 확신되지만, 이의 환경 문제는 문제이다. 예를 들어, 나노 기술은 생물학적으로 인체에 유해한 문제들을 특정한 인체 부분에서 축적시키는가?

There are about 1.5 million industrial robots working at the beginning of 2013; approximately 160,000 industrial robots were sold worldwide in 2012. While some are remarkably human-like, with emotive facial ｅxpressions, others are remote-controlled surgeons with better than human precision, and some are being tested to provide elderly care in Japan. Scanning electron microscopes can see 0.01 nanometers (the distance between a hydrogen nucleus and its electron), and the Hubble telescope has seen 13.2 billion light-years away. Photons have been slowed and accelerated. External light has been concentrated inside the body for photodynamic therapy and powering implanted devices. DNA scans open the possibility of customized medicine and elimination of heritary diseases. MRI brain imaging shows primitive pictures of real-time thought processes. Paralyzed people have controlled computers with their thoughts alone, and will eventually control robots as well.

2013년 초 기준으로, 약 150만개의 산업로봇이 일하고 있다. 세계적으로 2012년엔 16만개의 산업 로봇이 팔렸다. 어떤 것들은 사람과 같이 얼굴 표정을 지을 정도로 정교하지만, 또 어떠한 것들은 인간보다 정교한 리모컨으로 조종되는 수술 도구들이며, 또 어떤 것들은 일본에서 노인들을 돌보기 위해 테스트 되고 있다. 주사형 전자 현미경은 0.01 나노미터(수소 핵과 수소 전자의 거리)를 볼 수 있고, 허블 망원경은 132억광년 거리를 볼수 있게 되었다. 광자들은 느려졌고 가속화되었다. 광역학적 치료와 이식된 장비들의 전력 공급을 위해 외부 빛은 몸에 축적되었다. DNA 스캔은 개개인의 요구에 맞추어진 약과 유전적 병의 감소에 대한 가능성을 열었다. MRI 뇌 사진은 실시간 생각 과정을 보여준다. 마비된 사람들은 자신의 생각들로 조종할 수 있는 컴퓨터를 갖고, 결국 로봇들도 조종하게 될 것이다.

The CERN announcement of a Higgs-like boson particle discovery has been confirmed as a real Higgs particle, and further confirmed by a Higgs partical decay in two tau particles, as predicted by the theory. Theoretically, Higgs bosons exist in a field that permeates the universe in which their interaction and attraction gives mass to particles that make up the known universe—of which scientists only know about 4%. The Higgs would explain the fundamental ability of particles to acquire mass. Some speculate that a second particle called the Higgs singlet might be discovered that should have the ability to jump into a fifth dimension where they can move either forward or backward in time and reappear in the future or past.

힉스 같은 보손 입자의 발견에 관한 CERN의 발표는 실제 힉스 입자로써 확인되었고, 이론에서 증명되었듯이, 두 타우 입자 안에 힉스 입자가 부식된단 것이 확인되었다. 이론적으로, 힉스 보손들은 과학자들이 4퍼센트밖에 알지 못하는 상호작용과 인력이 입자들에게 질량을 부여하여 우리가 아는 우주에 스며드는 지역에 존재한다. 힉스는 입자들이 질량을 얻게 하는 기초 능력을 설명할 것이었다. 몇몇은 입자들이 시간의 앞으로 혹은 뒤로 움직일 수 있고 미래 혹은 과거에 재등장할 수 있는, 5차원으로 도약할 수 있는 능력을 지니고 있는 힉스 단일항이라 불리는 두 번째 입자가 발견될 것이라고 추측한다.

In another area, CERN has generated a beam of at least 80 antimatter hydrogen atoms (antihydrogen) by combining positrons and antiprotons and projected them to a spectroscopic detector outside their original magnetic containment that interferes with analysis of antimatter. All this work at CERN and related advanced scientific centers creates new physics that provides insights for inventions for more efficient energy production, transportation, construction, and medicine.

다른 영역에서는, CERN은 양정자와 반양성자를 결합하고, 반물질 분석과 자기장 오염물질이 방해하는 외부의 분광기적 탐지기에서 방출하는 최소 80개의 반물질 수소 원자(antihydrogen)로 이루어진 빔을 생성했다. CERN의 이러한 모든 연구와 관련된 발전된 과학 센터들은 더욱 효율적인 에너지 생산, 대중교통, 공사, 그리고 약의 발명에 대한 통찰력을 제공하는 새로운 물리학을 만들어냈다.

On another frontier, scientists are attempting to entangle billions of particle pairs (quantum entanglement is the simultaneous change of entangled objects separated in space) that could revolutionize communications and possibly transporation. Quantum building blocks, qubits, have been embedded into nanowires—a important step toward the development quantum computers. Quantum theory also encompasses the controversial “many worlds interpretation” of our existence. In the MWI, every event is a branch point that may go in any number of directions, creating an almost infinite set of branches, each of which describes a simultaneously existing alternate world, a remarkable and counterintuitive reality. Although seemingly remote from improving the human condition, such basic science is necessary to increase the knowledge that applied science and technology draws on to improve the human condition.

또 다른 경계에서는, 과학자들은 통신과 교통 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 수십억 개의 입자 쌍(얽힌 양자는 우주에서 분리된 얽힌 물체들의 동사다발적 변화이다.)들을 얽어 매기 위해 노력 중이다. 양자 벽돌인 큐비트는, 나노와이어 새겨졌다. 이는 양자 컴퓨터를 향한 중요한 발전이다. 양자이론은 우리 존재의 해석을 아우른다. MWI에서는, 매 사건은 거의 무수한 분점을 만들어내는, 매 분점이 동시다발적인 또 다른 세상을 설명하는, 아무 방향으로 가는 분기점이다.

There is little relationship between some of the accelerating advances in S&T and what is covered in the news, discussed by politicians, taught in schools, or what fills the public mind around the world. We need a global collective intelligence system to track S&T advances, forecast consequences, and document a range of views so that all can understand the potential consequences of new and possible future S&T. The history of S&T demonstrates that advances can have unintended negative consequences as well as benefits. We need innovative business models and policies to enable more intelligent use of new technologies. Challenge 14 will have been addressed seriously when the funding of R&D for societal needs reaches parity with funding for weapons and when an international science and technology organization (ISTO) is established that routinely connects world S&T knowledge for use in R&D priority setting and legislation.

과학과 기술의 발전과 뉴스에 나오는 이야기들, 정치인들의 토론, 학교에서 가르치는 것들, 대중의 마음을 채우는 것의 관계는 적다. 우리는 과학과 기술의 발전, 예측 결과들, 그리고 모두가 과학과 기술의 잠재적 결과를 이해 할 수 있는 문서들을 추적할 수 있는 세계적, 통합적 지능 시스템이 필요하다. 과학과 기술의 역사는 발전은 의도되지 않은 부정적 결과들을 이익과 함께 가져올 수 있다는 것을 보여준다. 우리는 더 지능적으로 신기술들의 사용을 가능케 할 수 있는 혁신적인 사업 모델과 정책이 필요하다. 사회적 요구를 위한 연구와 개발의 자금이 무기투자의 자금과 같아질 때, 그리고 연구와 개발이 우선적으로 쓰여지는, 재정법과 과학과 기술을 연결하는 국제 과학과 기술 협회(ISTO, International Science and Technology Organization)가 생겨질 때, Challenge 14는 크게 해결될 것이다.

Graph using Trend Impact Analysis; it is part of the 2012 State of the Future Index computation (See Chapter 2, SOFI 2012)

트렌드 영향 분석을 사용한 그래프; 이는 2012 State of the Future Index 계산의 일부이다 (SOFI 2012, Chapter 2 참조)

출처: 인데일리(2014.6.23) 번역: 고성임기자

http://www.indaily.co.kr/client/news/newsView.asp?nBcate=F1006&nMcate=M1002&nScate=1&nIdx=23799&cpage=1&nType=1