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AI는 인간의 뇌를 대체할 수 있을까?

도서출판 길벗

2026. 01. 16. 16:08

💁 미래학자들은 우리 모두가 AI 혁명의 벼랑 끝에 서 있다고 말합니다. 일자리가 없어진다고 해서 개인의 자유가 없어지는 건 아닌데 말이죠. 어렸을 때부터 터미네이터를 너무 많이 본 사람들은 이런 말에 혹할 수도 있지만, AI가 갑자기 의식을 갖고 우리에게 핵을 쏟아붓는 일은 일어나지 않을 것입니다. 제가 어떻게 단언할 수 있는지, 인간의 뇌와 컴퓨터를 비교하여 설명해 보겠습니다.

| 뉴런, 인간의 뇌


현재까지 우리가 알고 있는 바로는 인간의 뇌 인지 활동은

뉴런이 약 160억 개 상호 작용하는 것으로 이루어집니다.


각각의 뉴런은 마치 아날로그 컴퓨터처럼 동작합니다.

입력 신호를 수천 개 받아들이고

이를 단일 출력 신호로 변환합니다.


이때 뉴런이 사용하는 신호는

펄스(pulses)의 빈도(frequency)를 이용하기 때문에

디지털이 아닌 아날로그적인 특성을 띱니다.

예를 들어 보겠습니다.

🫵 우리가 손가락을 들어 올릴 때,


천천히 들고 싶다면

뇌는 그에 맞추어 낮은 빈도의 펄스들을 해당 근육에 보내고,

더 빠르게 들고 싶다면

높은 빈도의 펄스를 보냅니다.


💭 감각 신경도 마찬가지로,


피부에 가벼운 압력이 가해지면

낮은 빈도의 펄스가 뇌로 보내지고,

압력이 커지면

높은 빈도의 펄스를 뇌로 보냅니다.

뉴런이 입력을 출력으로 변환하는 과정은

복잡하며 동적으로 이루어집니다.


학자들은 이 변환 과정 중에서

우리 기억과 지각 능력, 운동 능력 등이

형성된다고 보기도 합니다.

결국 인간의 뇌는 미세 아날로그 컴퓨터 160억개가

거대하게 연결되어 ‘나’라는 존재를 형성하고 있다 할 수 있습니다.


이렇게 거대하고 복잡한 인간의 뇌와 현재의 마이크로 칩을

직접 비교하기는 매우 어렵지만, 여기에서 한번 시도해 보겠습니다.



| 뉴런과 트랜지스터의 비교

| 트랜지스터의 정보 처리량

현재 가장 최신의 마이크로 칩

1,000억 개가 넘는 트랜지스터를 가지고 있습니다.


하지만 그중 대부분은 부수적인 업무를 처리하는 데 쓰이며,

실제 CPU에 사용되는 트랜지스터는 그다지 많지 않습니다.



그래도 CPU 본연의 작업에 트랜지스터가

200억 개 쓰인다고 가정해 보겠습니다.


사실 이마저도 관대한 추정입니다.

예컨대 1979년에 나온 모토로라 68000 칩은

CPU에 쓰인 트랜지스터가 고작 6만 8000개 정도였습니다.



각각의 트랜지스터는 입력 두 개와 출력 한 개를 가진

아주 단순한 on/off 스위치입니다. 💡


트랜지스터 64개가 한 번에 통신할 수 있는 버스(bus)를 통해

각각의 트랜지스터가 서로 초당 40억 번 정도

통신할 수 있다고 가정해 보겠습니다.

그렇게 대략 계산하면

초당 2 ,560억 비트의 정보를 처리할 수 있습니다.

이 정도면 꽤 괜찮아 보입니다.



하지만 이는 매우 단순하게 계산한 것뿐입니다.



| 뉴런의 정보 처리량

그렇다면 뉴런 하나가 처리할 수 있는 비트는 몇 개일까요?

사실 뉴런과 트랜지스터를 단순 비교하기는 어렵습니다.


뉴런은 디지털 비트가 아니라

다양한 주파수 범위를 다루는

아날로그적인 신호를 처리하기 때문입니다.


🙋 그래서 우리는 이렇게 가정해 볼 겁니다.

  1. 대략 아날로그적인 신호를 200단계 정도(약 8비트에 해당)로 나눌 수 있다.

  2. 뉴런이 신호의 변화에 반응하는 데 약 0.01초가 걸리고,

  3. 그래서 초당 100번 정도 새로운 신호를 생성한다.

그러면 뉴런 하나가 받는 정보량

연결된 뉴런이 5,000개라고 할 때

5,000×8비트×100= 초당 400만 비트가 됩니다.


그리고 인간의 뇌에는 이런 뉴런이 160억 개 있으므로

초당 128경 비트의 정보를 처리할 수 있습니다.



이는 대략 애플 M3 칩이 처리할 수 있는 양보다

100만 배쯤 많습니다. 😳



| 맺음말

물론 이런 계산은 대단히 부정확한 계산입니다.


실제로는 M3 칩의 중앙 프로세싱에

트랜지스터 200억 개가 전부 쓰이지 않기도 하고,

각 뉴런 내부의 화학적/기계적 변환 과정도

전혀 고려하지 않았기 때문입니다.



어쨌든 인간의 뇌가 처리할 수 있는 정보량이

마이크로 칩보다 약 100만 배 정도 더 많다고 합시다.


그러면 M3 칩 100만 개를 100Gb(기가비트) 네트워크로 묶어서

인간의 뇌를 흉내 낼 수 있을까요?




그럴 수 없습니다.



네트워크 자체가 초당 100기가비트밖에 처리하지 못하기 때문에

일종의 병목 현상을 일으키기 때문입니다.



즉, 정보 처리 장치에서는 얼마나 많은 양의 정보를

보다 넓은 범위로 보낼 수 있는가도 중요합니다.



이제 이만하면 충분히 요점은 전달된 듯합니다.

현재 기술은 인간 뇌가 가지고 있는 정보 처리 능력에

전혀 미치지 못합니다.


따라서 스카이넷이 갑자기 자의식을 갖게 될 일도 없으며,

AI가 전 세계의 기아 문제를 단번에 해결해 주거나

LLM이 모든 일자리를 대체하는 상황도 일어나지 않을 것입니다.



본 포스팅은 <우리 프로그래머들> 도서 중 일부를 발췌하여 제작 되었습니다.

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