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→10. 새 신호의 발명
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행위자가 의사소통에 필요한 신호를 충분히 가지고 있지 않을 수 있다. 이러한 병목 현상에 대한 한 가지 좋은 해결책은 바로 새로운 신호를 발명하는 것이다. 이 장에서 스컴스는 새 신호의 발명 과정을 묘사할 수 있는 단순한 모형을 제시하고자 한다. 우리는 가용 신호들이 고정된 닫힌 모형을 넘어, 신호의 공간 자체가 진화할 수 있는 열린 모형을 탐구하게 된다. | 행위자가 의사소통에 필요한 신호를 충분히 가지고 있지 않을 수 있다. 이러한 병목 현상에 대한 한 가지 좋은 해결책은 바로 새로운 신호를 발명하는 것이다. 이 장에서 스컴스는 새 신호의 발명 과정을 묘사할 수 있는 단순한 모형을 제시하고자 한다. 우리는 가용 신호들이 고정된 닫힌 모형을 넘어, 신호의 공간 자체가 진화할 수 있는 열린 모형을 탐구하게 된다. | ||
=== 자연에서의 | === 자연에서의 발명과 일반 원리 : 유전적 진화와 문화적 진화 === | ||
(1) 문턱 감지(quorum-sensing) 신호 체계 : 하와이 오징어 Euprymna scolopes의 발광 조직에 거주하는 박테라아 Vibrio fisheri는 정족수 감지 신호 체계를 발전시켰다. 그 박테리아는 오징어로부터 영양분을 공급받는 대신, 오징어에게 빛을 이용한 위장 기능을 제공한다. 박테리아의 빛 생산은 문턱 감지를 통해 조절된다. 이 박테리아는 작은 확산성의 AHL 분자를 생산하는데, 각 박테리아는 주위의 AHL 분자 농도가 높을수록 더 많은 AHL 분자를 생산한다. 그 농도가 충분히 높아져 문턱을 넘으면, 빛을 켜는 유전자가 발현된다. (이후 오징어는 박테리아들을 내보내 빛을 끈다.) 이와 유사한 사례들에서, 문턱 감지는 박테리아에게 다른 박테리아와 의사소통하여 행위를 변화시킬 수 있는 능력을 제공하고, 개체들의 집합이 전체적인 행동을 조율하여 마치 다세포 생물처럼 행동하도록 해준다. 즉, 가장 원시적인 유기체에서도 신호의 발명과 변경이 이루어진다. | '''(1) 문턱 감지(quorum-sensing) 신호 체계 :''' 하와이 오징어 Euprymna scolopes의 발광 조직에 거주하는 박테라아 Vibrio fisheri는 정족수 감지 신호 체계를 발전시켰다. 그 박테리아는 오징어로부터 영양분을 공급받는 대신, 오징어에게 빛을 이용한 위장 기능을 제공한다. 박테리아의 빛 생산은 문턱 감지를 통해 조절된다. 이 박테리아는 작은 확산성의 AHL 분자를 생산하는데, 각 박테리아는 주위의 AHL 분자 농도가 높을수록 더 많은 AHL 분자를 생산한다. 그 농도가 충분히 높아져 문턱을 넘으면, 빛을 켜는 유전자가 발현된다. (이후 오징어는 박테리아들을 내보내 빛을 끈다.) 이와 유사한 사례들에서, 문턱 감지는 박테리아에게 다른 박테리아와 의사소통하여 행위를 변화시킬 수 있는 능력을 제공하고, 개체들의 집합이 전체적인 행동을 조율하여 마치 다세포 생물처럼 행동하도록 해준다. 즉, 가장 원시적인 유기체에서도 신호의 발명과 변경이 이루어진다. | ||
(2) 인간 사냥꾼을 동반한 들개의 만남 : 버빗 원숭이는 원래 들개를 만나면, 큰 경보를 울리며 나무 위로 올라가지만, 인간 사냥꾼을 동반한 개와의 만남에서 이는 오히려 죽음을 초래한다. 이러한 환경에서 원숭이들은 자신들이 가지고 있는 잠재적인 음성 신호 공간을 활용하여 새로운 신호와 행위를 개발했다. 그들은 이제 들개를 만나면, 짧고 작은 경보를 울리며 인간이 쫓기 어려운 덤불로 조용히 숨는다. | '''(2) 인간 사냥꾼을 동반한 들개의 만남 :''' 버빗 원숭이는 원래 들개를 만나면, 큰 경보를 울리며 나무 위로 올라가지만, 인간 사냥꾼을 동반한 개와의 만남에서 이는 오히려 죽음을 초래한다. 이러한 환경에서 원숭이들은 자신들이 가지고 있는 잠재적인 음성 신호 공간을 활용하여 새로운 신호와 행위를 개발했다. 그들은 이제 들개를 만나면, 짧고 작은 경보를 울리며 인간이 쫓기 어려운 덤불로 조용히 숨는다. | ||
'''(3) 일반 원리''' : 자연이 행위자에게 새로운 상태(e.g., "개와 사냥꾼")를 제공하고, 새로운 상태의 출현이 (e.g., 한 원숭이가 총에 맞아) 확립되고, 적절한 새로운 회피 행위가 집단 내에서 시행착오를 통해 발견된다. 일단 새로운 행위와 새로운 행위를 가지게 되면, 정보 병목의 상황에 처하고, 새 신호의 발명이 요구된다. 송신자에게 많은 잠재적 가용 신호가 있고, 그들 중 하나를 시도하고, 수신자는 행위를 시도한다. 행운의 일치는 보상을 받는다. 일반 원리를 말로 진술하는 것은 어렵지 않지만, 분석을 위해 모형을 구성하여 살펴볼 필요가 있다. | |||
=== 중국 식당 과정과 === | |||
중국 식당 과정이란 (N+1)번째 손님이 기존 손님 옆에 앉을 확률이 1/(N+1), 새로운 테이블에 (1명의 유령 손님 옆에) 앉을 확률이 1/(N+1)인 단순한 과정을 의미한다. 1번 손님은 1번 테이블에 앉고, 2번 손님은 1/2의 확률로 1번 테이블 또는 2번 테이블에 앉는다. 만약 1,2번 손님이 모두 1번 테이블에 앉을 경우, 3번 손님은 2/3의 확률로 1번 테이블에 앉거나 1/3의 확률로 2번 테이블에 앉는다. 이런 방식으로 손님이 들어올 때마다 동일한 확률로 기존 손님 옆 또는 새로운 테이블에 계속 배정될 경우, 필요한 테이블의 수는 대체로 손님 수의 로그를 따라 아주 천천히 증가한다. | |||
이러한 중국 식당 과정은 호피-포여 항아리 모형(Hoppe-Pólya urn model)과 동등하다. 고전적 포여 항아리에서는 항아리에서 공 하나를 꺼내볼 때마다 그 공과 같은 색의 공을 하나 더 집어넣는다(이는 색깔에 따른 보상이 모두 동일한 강화 학습임). 이 과정은 어쨌든 어딘가로 수렴하게 되어 있다. 호피는 여기에 검은 공(돌연변이자)을 추가하여, 검은 공이 나올 때면 항아리에 없던 새로운 색의 공을 하나 추가하도록 했다. 이 과정을 통해 우리는 일종의 무작위 분할을 얻게 된다. | |||
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