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개미는 하노이의 탑 퍼즐을 해결할 수 있었다.
(Towers of Hanoi No Match for Puzzle-Solving Ants)
Brian Thomas

    많은 사람들을 난처하게 해온 한 전통적인 게임이 개미(ants)들에게는 전혀 난제가 아니었음이 밝혀졌다. 개미들에게는 이전의 해결책이 막혔을 때 새로운 해결책들을 발견하는 것조차 가능했다. 과학자들은 이 초라한 개미들의 놀라운 퍼즐 찾기 능력이 곧 인간이 만들어낸 네트워크들을 개선하는데 새로운 길들을 제시할 수 있을 것이라고 기대하고 있었다.

하노이의 탑(Towers of Hanoi) 퍼즐의 목적은 세 개의 말뚝에서 크기가 점점 작아지는 디스크들을 다른 편 말뚝으로 옮겨 큰 것부터 작은 것으로 다시 쌓는 것이다. 두 가지 중요한 규칙이 있는데, 한 번에 단 하나의 디스크만을 옮겨야 하고, 큰 디스크가 작은 디스크 위에 놓여서는 안 된다.

4개의 디스크로 하는 이 고전적인 퍼즐은 15번의 움직임으로 해결될 수 있다. 많은 다른 움직임들이 추가될 수 있지만, 단지 디스크를 뒤섞는 것 밖에는 되지 않는다.

Journal of Experimental Biology에 게재된 한 연구에 의하면, 과학자들은 이 퍼즐을 사용하여 개미들의 최적화 능력을 테스트했다.[1] 개미들은 디스크를 들거나 밀어서 쌓을 수 없음으로, 과학자들은 육각 미로 위에 하노이의 탑을 해결하는 다른 방법을 고안했다. 먹이가 있는 곳까지의 가장 단거리 경로가 퍼즐을 해결하는 가장 최소 단계와 일치하도록 했다. 그리고 선두에서 먹이를 발견한 개미가 그의 동료 개미에게 그 경로를 신호로 알려준다.

그러나 연구자들은 한 단계를 더 나아가서, 개미들이 원래 통로가 막혔을 때, 새로운 통로를 만들어 갈 수 있는지를 테스트했다. 물론 가장 최단의 경로를 찾아낸 것만큼의 시간이 걸려서 개미들은 두 번째 짧은 경로를 찾아냈다. 이 결과는 이전의 연구들이[1] 동적인 환경에서 개미들은 이러한 퍼즐을 절대로 풀 수 없을 것이라고 추정했던 것과 반대되는 것이었다.

어떻게 개미가 이것을 풀어낼 수 있었을까? 아직 아무도 알지 못한다. 그러나 알 수 있는 것은 컴퓨터 시뮬레이션이 개미들의 문제해결 능력을 복사하려고 시도했을 때, ”그것들은 지속적으로 변동하는 네트워크를 통해 경로를 찾아내는 데에 개미들과 경쟁할 수 없었다.”는 것이다.[2]

개미들은 페로몬(pheromone)이라 불리는 매우 특별한 화학물질을 소량 사용하여 의사소통을 함으로써 퍼즐을 일부 풀어갔다. 각각의 개미는 단지 몇 개(아마도 오직 한 개)의 어떤 종류의 개별적 페로몬 분자를 감지할 수 있는 것으로 보인다.

연구자들은 개미들이 경로를 계산하는데 단지 페로몬만이 아니라 더 많은 메커니즘들이 사용되어, 능률적이고 적응력 있는 문제 해결사가 될 수 있었을 것이라고 말했다. 마치 ”개미에게는 내장된 나침반이 있어서 목표에 도달하도록 돕는 것처럼 보인다”는 것이다.[3]

어떻게 개미들은 다른 화학적 페로몬들과 나침반 입력으로부터 데이터들을 구성하고 모으는 능력을 습득하고 그것들을 해석하고 통합하여 하노이의 탑 퍼즐을 해결하는데 사용했던 것일까? 또한 (원래 통로가 막혔을 때의 해결 능력과 같은) 그러한 놀라운 교통체증 문제의 해결 능력은 어디서 온 것일까?[4] 진화론자들이 주장하는 한 가지 답변은 그들이 수천만 년에 걸친 우연한 돌연변이와 자연선택에 의해서[3] 그렇게 진화되었다는 것이다.[1] 또 다른 대안적 답변은 그들의 특별한 능력은 초월적 지성에 의해서 의도적으로 설계되었다는 것이다. 전자와 다르게 후자는 이 놀라운 개미의 능력에 대한 충분한 원인을 제공하고 있다.

개미들이 이런 특별한 기술들을 진화시켰을 것이라고 간단히 말해버리는 것은 신념에 가득 찬 단정으로 밖에 볼 수 없다. 페로몬 생산자, 페로몬 감지자, 데이터 가공 처리, 하노이의 탑 해결 알고리즘 등이 무에서부터 우연히 생겨났다는 어떠한 알려진 자연적 메커니즘도 없다. 

그러한 신념은 꽤 강한 믿음을 가져야만 한다. 자연적 시스템들은 시간이 흐름에 따라 복잡성과 정교함이 계속 증가하기 보다는 부서지고 낡아진다는 사실을 고려할 때, 이것을 설명하는 데에 ‘수천만 년’에 호소하는 것은 역효과를 낳는 것이다.

하노이의 탑 퍼즐을 푸는 개미의 능력이 인간이 만든 컴퓨터의 능력을 능가하는 것처럼, 분명히 개미들과 그들의 모든 놀라운 능력들은 창조주에 의해서 창조된 것이다


References 

1. Reid, C. R., D. J. T. Sumpter and M. Beekman. 2011. Optimisation in a natural system: Argentine ants solve the Towers of Hanoi. Journal of Experimental Biology. 214 (1): 50-58.
2. Wall, T. Puzzle Solving Ants Inspire Programmers. Discovery News. Posted on news.discovery.com December 16, 2010, accessed December 20, 2010.
3. Knight, K. 2011. Ant Strategies for Negotiating Obstacles. Journal of Experimental Biology. 214 (1): iii.
4. Thomas, B. Ant Algorithms Argue Against Evolutionary Origins. ICR News. Posted on icr.org February 17, 2009, accessed December 20, 2010.


*참조 : 하노이의 탑 퍼즐과 이를 해결하는 방법.
http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Tower_of_Hanoi_4.gif

 

출처 : ICR News, 2010. 12. 29.
URL : http://www.icr.org/article/towers-hanoi-no-match-for-puzzle-solving/
번역자 : 이연규

관련 자료 링크:

1. 개미는 고등 수학으로 자신의 길을 찾아간다. (Ants find their way by advanced mathematics)
2. 개미의 뇌 : 고도로 압축된 소프트웨어 (Ant Brain : Software Compression Extreme)
3. 개미의 보행계측기가 발견되었다. (Ant Pedometer Discovered)
4. 1천5백만 년 전(?) 멸종된 개미가 살아서 발견되었다! (Fossil ant found alive!)
5. 초식성 개미와 소화관 내의 공생하는 미생물들 (Bacterial Gut Symbionts Are Tightly Linked with the Evolution of Herbivory in Ants).
6. 개미들의 집단 영양 : 창조의 강력한 증거. (Communal Nutrition in Ants: Strong Evidence for Creation)
7. 농부들이여, 개미에게로 가서 : 자연선택은 전체 집단에 대해서도 작동된다? (Go to the Ant, Thou Farmer)  
8. 다윈의 흰개미 (Darwin's termites)
9. 영리한 까마귀에 대한 이솝 우화는 사실이었다. (Crow Fulfills Aesop Story)
10. 까마귀는 도구를 얻기 위해 도구를 사용한다. : 도구를 사용하는 동물들의 지능은 어디서 왔는가? (Crows Use Tools on Tools)
11. 앵무새의 박자를 맞추는 능력은 어떻게 진화되었는가? (Some Birds Were Created to Boogie)
12. 춤추기로 의사 전달을 하고 있는 벌들 (Dancing bees)
13. 무척추동물인 문어도 도구를 사용한다. (Octopus Snatches Coconut and Runs)
14. 벌레들이 사람보다 현명할 수 있을까? : 미적분을 계산하고, 초강력 물질을 만드는 벌레들 (Can Worms Outsmart Humans?) 
15. 병정 개미는 1억 년(?) 동안 진화하지 않았다 (Army Ants Haven't Evolved for 100 Million Years)
16. 소리로 의사소통을 하는 개미는 창조를 증거한다. ('Talking' Ants Are Evidence for Creation)
17. 과학자들은 개미의 인터넷을 발견하였다. (Scientists Discover the 'Anternet')
18. 생물들의 정교한 공학기술과 최적화. : 박쥐, 말벌, 물고기, 꿀벌, 개미, 얼룩말과 생체모방공학 (Life Shows Exquisite Engineering and Optimization)
19. 5200만 년(?) 전의 한 딱정벌레는 오늘날과 너무도 유사했다. : 개미와 공생 관계도 동일했다. (Amazing Ant Beetle Same Today as Yesterday)
20. 개미는 고등수학과 물리학을 사용한다. : 그리고 개미의 시각은 포유류보다 우수할 수 있다. (Ants : Invertebrate Designs)
 
 
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