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2017 겨울호 / 지식 더하기 Ⅱ / 복잡계이론

2018-01-17 553

지식 더하기 Ⅱ / 복잡계이론

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여러분들은 복잡계가 무엇인지 알고 있으신가요? 사전 상으로 복잡계는 자연계를 구성하고 있는 많은 구성성분 간의 다양하고 유기적 협동현상에서 비롯되는 복잡한 현상들의 집합체라고 정의되어 있습니다. 무슨 뜻인지 잘 모르겠다고요? 그럼 한 가지 예시를 살피면서 이해해보도록 합시다. 흔히들 복잡계를 설명할 때 개미를 예로 들곤 합니다. 개미집을 들여다 보면 개미집의 구성과 역할, 개미들의 유기적 관계와 같은 복잡함들이 복잡계의 정의와 같이 다양하고 유기적 협동현상에서 비롯된 복잡한 현상들의 집합체임을 알 수 있기 때문이지요.

그렇다면 이번엔 복잡계가 어떤 성질을 가지는지에 대해 크게 4가지로 구분하여 알아보도록 하겠습니다. 복잡계가 가지는 첫 번째 성질은 Simple components or agents로 간단한 요소들이 간단한 관계를 가짐으로써 전체의 시스템을 구축한다는 것입니다. 즉, 복잡한 관계를 구축하기 위해선 간단한 요소들 간의 관계로부터 시작된다는 것을 의미합니다. 두 번째 성질은 Nonlinear interactions among components입니다. 이는 수많은 요소들 간의 복잡한 관계로 인해 비선형적, 즉 관계들을 예측할 수 없다는 것을 말합니다. 세 번째 성질은 No central control로 시스템 전체에 중심이 없고 각각의 요소들에 의해 시스템이 통제된다는 성질입니다. 마지막 성질은 Emergent behaviors로 요소들이 모여 복잡계 시스템이 생기면서 등장한 새로운 성질인데, 이는 복잡계 시스템을 구성하고 있는 각각 요소들의 특징이 복잡계 시스템의 특징이 될 수는 없다는 것을 의미합니다.

성질들만 파악해선 복잡계 시스템에 대해 이해가 부족하니 random network 이론을 통해 살펴보도록 하겠습니다. 이는 하버드 사회학과 교수 밀그램에 의해 진행된 연구에서 비롯되었습니다. 이렇게만 들으면 어렵게 들리겠지만 사실 여러분이 아주 잘 알고 있는 실험 중 하나입니다. 이는 밀그램이 지구에 있는 모든 사람은 최소한 6단계만 거쳐도 모두 연결될 수 있다는 것을 밝힌 내용입니다. 그럼 이제 이를 복잡계 시스템과 연관 지어 생각해보도록 하겠습니다. 여기서 지구의 각 사람들을 노드(node)로 생각하고 아는 사람들 간의 관계를 연결선(link)로 이어져 있다고 생각한다면 이 시스템이 바로 복잡계 시스템이 되는 것입니다. 이 시스템은 첫 번째 성질인 간단한 요소들 간의 간단한 관계로 전체 시스템을 구축한다는 것에 부합합니다. 또한 두 번째 성질로 각 node들 간의 관계 예측도 불허한 것이 해당합니다. 세 번째 성질 역시 누구 하나가 이 시스템을 통제하지 않아 성립하게 됩니다. 마지막으로 각 사람(node)의 특징이 시스템 전체의 특징이 될 수 없다는 것까지 완벽히 반영합니다. 이제 대략적으로 복잡계 시스템에 대해 감이 오시나요?

그럼 마지막으로 이 복잡계가 왜 중요한지, 왜 이슈로 떠오르고 있는지에 대해 알아 보도록 합시다. 기존의 모델링이 복잡한 현실에서의 시스템을 보다 명확히 파악하기 위한 단순화에 초점을 맞추고 있었다면, 복잡계 이론은 현실을 그대로 반영하기 위한 연구입니다. 기존의 모델링으로는 사회 현상들에 대한 예측도 힘들고, 갈수록 어려워지고 있어 기술 발전의 한계를 초래합니다. 따라서 앞으로 과학기술 발전에 인공지능과 같이 실제와 같게 만들려는 연구들이 많이 진행될 것인데 단순화한 모델이 아닌 복잡계를 통해 현실 그대로를 반영한다면 연구발전에 있어 더 큰 성과를 이루어낼 수 있게 될 것입니다. IT기술 발전으로 데이터 처리 능력이 향상되고 복잡계 이론이 실용화 될 토대를 마련함에 따라 앞으로의 복잡계 연구의 쓰임이 기대되고 전망이 높다고 판단됩니다.

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글_장영석 산업경영공학과 16학번(알리미 22기)