북한과 코로나가 언제 사라질지 과학적으로 예측할 수 있다? 없다?

역사를 살펴보면, 당대의 각 분야 전문가들의 미래 예측이 터무니없이 틀리는 수많은 예들을 관찰할 수 있다. 토마스 벨처럼 놀라운 변화가 있어도 그 당시에는 알아차리지도 못하는 사례들이 존재한다. 서태지와 아이들이 처음 등장했을 때, 대부분의 전문가들은 그들의 혁명성을 알아차리지 못했다. 필립 테틀록의 20년에 걸친 장기간의 연구는, 기밀 정보 접근 권한까지 가진 각계 전문가들의 미래 예측 적중률이, 오히려 무작위로 찍는 적중률보다 못하다는 웃픈 현실을 보여준다⁽¹⁾. 우리가 경험하는 개개인의 일상은 빅 데이터 (대상에 대해 충분한 사전 정보를 형성할 수 있는 경우)가 아닌 처음 겪거나 한번만 보게 되는 ‘스몰 데이터’ (대상에 대해 충분한 사전 정보를 형성할 수 없는 경우)로 가득 차 있어서, 알파고처럼 정확한 미래 예측이 불가능하다. 이렇게 현상에 대한 사전 정보가 없는 경우, 당연히 정확한 예측은 불가능하다. 하지만 그럼에도 불구하고 정녕 그 미래에 대해 알고 싶을 때, 어떻게 가장 합리적인 미래 예측을 할 수 있을지 살펴보기로 하자.

코페르니쿠스 원리 - 우리의 예측은 정말 보편타당한 원리인가?

과학이란 분야가 생겨나고 이렇게 인간 생활 전반을 넘어 인류 문명 아니 그 종말에까지 강력한 영향력을 끼칠 수 있게 된 이유 중의 하나로, 과학이 가진 여러 특성 중 예측의 힘이 큰 역할을 했다고 볼 수 있다. 일반적으로는 과학은 특정 현상의 이면에서 작동하는 요소들과 그들 사이의 상호 작용을 파악하여 앞으로 어떻게 변해 나가게 될 것이는 예측을 할 수 있다. 하지만 과학이 이런 예측을 하는데 필요한 조건이 하나 있다. 즉, 이러한 현상에 대한 설명이 우리를 포함하여 어떤 특정 대상도 우주에서 특별한 위치를 차지하고 있지 않다고 가정할 수 있어야 한다. 우리가 설명하려는 대상이 우주에서 특별한 존재가 아니라는 원리를 ‘코페르니쿠스 원리’라고 부른다. 우리의 예측이 코페르니쿠스 원리와 부합될 때 그 설명에 따른 예측의 힘은 엄청나게 강해진다. 즉 현상에 대한 설명이 우주 어디에서도 동일하게 적용될 수 있는 보편성을 획득하게 되는 경우, 예측은 과학이 된다.

1993년 프린스턴 대학의 존 리처드 고트 (J. Richard Gott) 교수는 이 코페르니쿠스 원리를 공간적 위치뿐만 아니라 시간에까지 확대 적용하는 공식을 만들었다. 즉 우리가 우주의 역사 속에서 특별한 시점에 위치하고 있는 관찰자가 아니라고 가정하면, 현상 이면에 작동하는 원인들의 상호 작용에 대한 전통적인 방식의 이해없이도 어떠한 현상이든 그 수명을 간단한 통계 공식으로 예측할 수 있다는 것을 보인 것이다⁽²⁾. 아래가 고트 교수가 만든 공식이다.

여기서 t_current 는 지금까지 지속된 기간, t_future 는 앞으로 지속될 기간, 그리고 신뢰 구간은 우리가 그 추정에 얼마나 확신하는지에 대한 표현이다. 이 공식은 다음과 같은 매우 간단한 아이디어에 기반한다. 우리는 특별한 순간에 존재하지 않으므로, 사건을 관찰할 때 시작도 끝도 아닌 중간을 보고 있을 가능성이 크다. 즉 아래 그림처럼 그 사건의 전체 수명이 100이라고 했을 때, 사건의 시점과 종점 사이 95% 신뢰 구간의 어떤 시점일 가능성이 매우 높다는 것이다. 부연 설명하자면, 이 범위 밖의 양쪽 2.5%, 즉 사건의 시점과 종점이 속한 구간은 5/100로 전체의 40분의 1이다. 만약 지금 사건 관찰 순간이 95% 구간의 맨 앞 시점이라면 첫 시점부터 2.5만큼 흐른 시점이라는 얘기고, 앞으로 수명이 97.5만큼 남았다는 뜻이 된다. 즉 흘러간 과거의 97.5/2.5=39 배에 이르는 기간 동안 현상이 지속된다고 말할 수 있다. 반면 지금이 95% 구간의 맨 끝부분이라면 흘러간 과거는 97.5이고, 남은 기간은 2.5가 되며 2.5/97.5=1/39 배 정도만 수명이 남았다는 뜻이 된다. 결국 95% 신뢰 조건에서, 우리가 관찰하는 대상의 미래 수명은 흘러간 시간의 1/39 에서 39배 사이에 있게 된다. 만약 신뢰 구간을 50%로 잡는다면, 해당 현상의 미래 수명은 지금까지 흐른 시간의 1/3에서 3배 사이에 있게 된다. 

이제부터 우리가 보고 듣는 그 어떤 현상이든 그 예상 수명을 계산해볼 수 있다. 우선 고트 교수는 현생 인류에게 남은 수명이 얼마인지 예측해보았다. 인류학계에서 통설로 알려진 현생인류의 기원인 20만년을 지금 이 순간에 관측된 호모 사피엔스의 지속 기간값으로 공식에 넣으면, 현생 인류가 사라질 시기는 지금으로부터 5130년~780만년 사이라는 예상치가 나온다. 이는 포유류 종의 지속 기간이 약 200만년, 네안데르탈인이 약 30만년, 그리고 직립 원인(호모 에렉투스)이 160만년 존속했던 사실들과 크게 어긋나지 않는다. 고트는 코페르니쿠스 원리를 적용하여 베를린 장벽이 무너지게 될 시기, 당시 브로드웨이에 나온 뮤지컬들의 예상 공연 기간, 시카고 화이트 삭스의 월드시리즈 우승 시기, 그리고 세계 지도자들의 퇴임 시기들을 맞췄다⁽³⁾.

휴전선은 언제 사라질까? 코페르니쿠스 원칙으로 알아본 북한의 미래

그럼 이제 처음 궁금해 했던 북한의 존속 기간, 그리고 북한 얘기가 나온 김에 8월 초에 개봉했던 강철비2의 예상 상영 기간, 그리고 김정은의 예상 수명을 같은 방식으로 계산해보자. 그리고 강철비2 얘기도 나온 김에 휴전선의 예상 수명도 알아보도록 하자(아래 표 참조).

최대 수명 예상치를 보면, 한국 영화 평균 상영일수(30일 미만)나 북한 남자 평균 수명 (66.9세)을 넘어서는 터무니없는 예측에 대해서 이게 대체 무슨 숫자놀음인가 하는 의심이 들 수 있다. 실제로 1993년 고트 교수의 네이처 페이퍼가 나온 이후 많은 비판이 쏟아졌었다⁽⁴⁾. 실제로 영화 상영 일수나 인간의 평균 수명처럼 수많은 이전 사례들을 통해 이미 충분히 많은 것을 알고 있는 대상의 경우에는 코페르니쿠스 원리가 매우 불합리해 보인다. 즉 100세 노인이 앞으로 200세까지 살 것이라는 예측 대신, 우리에게 주어진 인간 수명에 대한 충분한 정보를 이용해서, 그 노인이 몇년 내로 죽게 될 것이라고 더 정확하게 예측할 수 있다. 마찬가지로 이제 겨우 36년을 살아온 김정은 위원장이 벌써 죽었다는 예측 또한, 확률이 턱없이 작은 시나리오라고 판단할 수 있을 것이다. 

이와는 달리, 우리가 휴전선의 수명을 예측할 때처럼 어떤 시간 단위가 적절한지조차 확신할 수 없는 경우가 존재한다. 휴전선과 비슷한 이전 사례들을 통해 그 수명에 대해 우리에게 알려진 사전 정보가 전혀 없다면, 우리가 할 수 있는 최상의 추측은 지금까지 존재한 만큼 앞으로도 존재한다고 믿는 것이다. 이처럼 코페르니쿠스 원리는 전혀 모르는 상황, 그러니까 사전 정보가 전혀 없는 상황에서 매우 합리적인 추론이다. 즉 미래를 예측할 때, 우리의 관심은 어떤 미래 가설, 즉 어떤 미래 시나리오가 맞는지 알고 싶은 것인데, 여기서 우리가 평가해야 하는 가설들은 당면한 현상의 모든 지속 시간들이 될 것이다. 예를 들어 휴전선은 앞으로 1분, 1주일, 한달, 1년, 혹은 10년 동안 지속될 것인가라는 질문에 대해, 코페르니쿠스 원리는 다음과 같은 답을 줄 수 있다. 휴전선의 수명처럼 사전 분포가 뭔지 모르는 경우엔 신뢰구간에 속한 모든 가능한 지속 시간이 동일한 확률을 갖게 된다. 즉, 휴전선이 앞으로 1분만 지속할 것이라는 예측과, 100년 동안 지속할 것이라는 예측은 동일한 확률을 갖는다. 그리고 바로 이 방법이 우리의 무지함을 반영한 최선의 합리적 추론이다. 그리고 최근 인지 과학 연구에 따르면, 코페르니쿠스 원리는 우리의 무지함을 인정하고 그 무지함을 사전 정보로 이용하여 세상을 통계적으로 이해하는 방식의 한 사례라는 사실이 밝혀졌다^(5,6). 

무지에 대한 자각만이 너희를 자유롭게 하리라

8월 15일 사랑제일교회를 위시한 극우단체들의 광화문 집회로 인해, 한국은 다시 코로나19가 재확산되는 추세에 접어든 후 고비를 넘기는 상황이고, 이미 많은 사람들이 위기감에 사로잡혀 있다. 코로나19의 첫 국내 환자 발생일이 2020년 1월 8일인데, 2월 12일자로 30일째 접어들고 있을 무렵 3월초 종료된다는 분석이 실린 기사가 나온 적이 있다. 코로나19가 이전에는 한번도 사람에게는 나타난 적이 없었다는 점, 그리고 다른 코로나 바이러스보다 전염력이 매우 높다는 점 등을 고려했을 때, 난생 처음 보는 코로나에 대해 우리의 무지함을 인정하고 코페르니쿠스 원리를 적용했다면 2월 12일로부터 최소 약 0.8일 후 그리고 최대 1170일 후에 종료될 것이라고 예상하는 것이 가장 합리적인 예측이 된다. 즉, 코페르니쿠스 원리만 제대로 지켰어도, 한 물리학자가 코로나19의 3월초 종료라는 섣부른 희망으로 사람들에게 혼란을 주는 일은 생기지 않았을 것이다. 한 국가 체제의 존속 기간도 마찬가지다. 우리는 북한 내부 사정에 대해 잘 알지 못하기 때문에, 그 무지함을 북한 체제에 대한 나의 배경 지식으로 설정하고 코페르니쿠스 원리로 예측하는게 오히려 합리적인 예측이 된다. 즉 북한 정권처럼 실제 무슨 일이 일어났는지에 대한 정보 접근도 매우 어렵고, 사전에 기대할 수 있는 정보가 없는 경우에는 대상의 모든 가능한 지속 기간을 감안하여 미래를 대비하는 것이 가장 합리적인 선택인 것이다. 코페르니쿠스 원리를 무시하고, 섣불리 가능한 시점 중 어느 한 시점이라고 못을 박아 미래 대비를 하는 것은 비합리적인 선택이 된다.

냉정하게 생각해보자. 코페르니쿠스 원리는 단지 이미 존재하고 있는 것에 대해서만 미래의 가능한 모든 지속 기간들이 동일한 확률로 일어날 수 있음을 알려준다, 즉, 이미 지속된 기간이 매우 클 경우 그에 비례해 가능한 지속 시간의 신뢰 구간이 너무 커져서, 마치 델피 신전의 신녀가 환각 상태에서 아폴로 신의 말을 듣고 내뱉는 수수께끼같은 말의 모호함 정도의 예측을 할 수 있을 뿐이다. 이는 마치 포커 카드 52장이 손에 쥐어져 있고 그 중 어느 것이든 동일하게 뽑힐 확률이 있다는 예측과 같은 종류의 예측이다. 사전 정보가 없는 경우, 우리의 대상에 대한 무지 덕분에 미래에 대한 예측력을 더 증가시킬 방법은 사라진다. 사전 정보가 없는 사태에 대해 예측을 내놓는 일은 과학적으로 불가능하다.

자, 이제 우리 중 어느 누구도 코로나19 이후의 세계를 제대로 예측할 수 있는 위치에 있지 않다는 사실이 과학적으로 증명되었다. 매일 언론에 나와 코로나19 이후의 세계를 예측하는 전문가들은 사실 무당과 똑같은 일을 하고 있는 셈이다. 어차피 도박인데 자신의 명예를 걸고 이런 예측을 하는 전문가들을 탓할 이유도 없다. 하지만 지식인이 발언이 사회에 미치는 영향을 생각해볼 때, 예측에 대한 사회적 책임이라는 문제는 한번 생각해볼 만하다. 사실 고대의 점성술사와 예언가는 고위험 직업군이었다. 그들의 예언이 틀리기라도 하면 군주에게 처형당하거나 성난 군중들에게 사지가 뜯겨 나가기 일쑤였기 때문이다. 이런 고위험을 감수하던 점성술사들처럼 언론에 등장하는 지식인들이 사회적 책임을 질 생각이 있다면, 아주 쉬운 시험방법이 있다. 주식으로 누가 돈을 제일 많이 버는지를 보고 최고의 미래학자를 정하기면 된다. 그들의 미래 기술 예측대로 산업 경제가 움직인다면, 미래학자는 주식으로 최고의 수익률을 자랑해야할테니 말이다.

코페르니쿠스 원리는 이미 존재하고 있지 않은 것에 대해서라면 그것의 미래에 대해 입을 다물고 있으라는 도덕적 원칙이기도 하다. 예를 들어 20세기 전자 컴퓨터 문명시대를 만든 아이디어들을 창조한 앨런 튜링(Alan Turing)이 1950년 철학 저널 Mind에 썼던 인공 지능의 개념⁽⁷⁾은 아직도 존재하지 않는다. 하지만 미래학자들은 너나 없이 앞으로의 미래는 인공지능의 시대가 될 것처럼 이야기하고 있다. 범용 컴퓨터라는 물리적 실재가 생기기도 전인 10년 전, 그에 해당되는 튜링 기계라는 수학적 개념이 튜링의 머리 속에서 나왔다⁽⁸⁾. 튜링이 머릿 속에서 튜링 머신, 기계 지능이라는 것을 생각해내기 50년전, 45년전, 10년전, 또는 1년전에는, 이런 예측은 언급조차 된 적이 없다는 점을 명심해야 한다. 튜링은 미래를 예측한 것이 아니라, 만들어낸 것이다.

잉그마르 베르히만 감독의 영화 <화니와 알렉산더>의 뒷 부분에는, 할머니가 아이들에게 동화책을 읽어주는 장면이 등장한다. “어떤 일이든 일어날 수 있고, 무엇이든 가능하고, 그럴 수 있단다. 시간과 공간은 존재하지 않는단다. 어설픈 현실의 땅에서 상상력이 튀어나와 새로운 패턴을 엮는 것이지. (Anything can happen, anything is possible and likely. Time and space do not exist. On a flimsy ground of reality, imagination spins out and weaves new patterns)”. 이렇게 우리의 20세기가 탄생한 것이다. 아무도 예측하지 못했던 기술문명의 세기는 정확한 예측이 아니라, 더 나은 세상을 상상했던 사람들에 의해 만들어진 것이다.

“나는 미래에 대해 생각하지 않는다. 어차피 곧 올 것이기 때문에.”

- 아인슈타인

언젠가 아인슈타인은 이렇게 말한 적이 있다. 정말 미래에 대해 합리적이고 정확한 예측을 하고 싶다면, 아무 것도 모르는 미래에 대해 끊임없이 떠들게 아니라 우리 삶의, 사회의, 인류의 이전 경험에 대한 지식을 더욱 정확하게 다듬어 세상에 대한 우리의 사전 정보를 풍요롭게 하는 것이 가장 합리적이고 과학적이며 상식적인 대안일 것이다. 우리가 이미 경험한 역사에 대한 지식을 더욱 정확하게 하는 일이 미래를 조금이라도 엿볼 수 있는 유일한 방법이다. 우리의 미래는 우리가 깊고 치밀하게 파헤친 역사에 의해 열리는 문이다. 진정 코로나19 이후의 세계를 알고 싶은 사람이라면, 지금이라도 더욱 치밀하고 치열하게 역사를 돌아볼 일이다. 그리고 바로 그 역사들을 우리가 사용할 수 있는 빅데이터로 구축해야만 한다. 언론에 등장하는 미래학자들 대부분은 틀릴 것이다. 왜냐하면 그들은 항상 틀려왔기 때문이다.

1. (1) Philip E. Tetlock. Expert political judgement: How good is it? How can we know? (2006). Princeton University Press
2. (2) J. Richard Gott III. Implications of the Copernican principle for our future prospects. (1993). Nature 363:315-319.
3. (3) Christopher Ingraham. We have a pretty good idea of when humans will go extinct. (2017). The Washington Post
4. (4) Peter Coles. Future prospects discussed. (1994). Nature 368:106-107
5. (5) Thomas L Griffiths & Joshua B Tenenbaum. Teacakes, trains, taxicabs and toxins: A Bayesian account of prediction the future. (2000). Proceedings of the annual meeting of the cognitive science society. 
6. (6) Thomas L Griffiths & Joshua B Tenenbaum. Predicting the future as Bayesian inference: People combine prior knowledge with observations when estimating duration and extent. (2011). Journal of Experimental Psychology:General 140.4:725-743.
7. (7) Alan M. Turing. Computing machinery and intelligence. (1950). Mind LIX.236:433-460
8. (8) Alan M. Turing. On computable numbers, with application to the Einscheidungsproblem. (1936). Proceedings of the London Mathematical Society, Series 2. 42(1):230-265.

*필자 김이준은 물리학과에 입학했는데 인간의 심리현상에 매력을 느껴 인지신경과학으로 대학원을 졸업했다. 지금은 생각하는 것에 대해 생각하며 지내는 인지 전기생리학자로 살아가고 있다.