뇌 세포가 'Doom'을 플레이하는 시대에――“살아있는 컴퓨터”가 보여준 AI의 다음 가능성

인간의 뇌 세포가 실리콘 칩 위에서 게임을 플레이한다.
이렇게 쓰면, 싸구려 SF 영화의 도입부처럼 들릴지도 모른다. 하지만 호주의 바이오테크 기업 Cortical Labs가 진행하고 있는 연구는, 바로 그 경계선을 현실 쪽으로 끌어당기고 있다.

이 회사의 연구팀은 실험실에서 배양한 인간의 뇌 세포를 실리콘으로 만든 컴퓨터 칩에 결합하여, 1993년에 등장한 고전적인 슈팅 게임 'Doom'을 플레이하게 했다. 배양된 세포는 약 20만 개. 줄기세포에서 만들어진 뉴런이 특수한 칩 위에 퍼져, 전극을 통해 게임 세계의 정보를 받아들이고, 신경 활동으로 반응을 돌려준다.

물론, 이것은 인간 플레이어가 키보드나 마우스를 조작하는 의미에서의 "플레이"는 아니다. 뇌 세포 덩어리에 눈이나 손이 있는 것도 아니고, 게임 화면을 보고 상황을 판단하는 것도 아니다. 연구자는 게임 내에서 적이 나타났을 때, 벽에 가까워졌을 때, 이동이 필요해졌을 때 등의 정보를 뉴런이 이해할 수 있는 전기 자극 패턴으로 변환한다. 그리고 뉴런 측의 발화 패턴을 읽어, 이동, 방향 전환, 사격 등의 게임 내 입력으로 변환한다.

즉, 게임과 뇌 세포 사이에 "전기 신호의 번역기"를 끼워 디지털 가상 공간과 살아있는 신경 세포를 연결하고 있는 것이다.

Cortical Labs는 이 장치를 "CL1"이라고 부른다. CL1은, 이 회사가 "코드를 전개할 수 있는 생물학적 컴퓨터"로 위치 짓는 시스템으로, 뉴런을 영양이 풍부한 액체 환경에서 유지하면서, 실리콘 칩을 통해 전기 신호를 송수신한다. 칩 위의 뉴런은 단순히 자극을 받는 것만이 아니라, 반응의 결과가 다음 자극에 영향을 미치는 닫힌 루프 환경에 놓인다. 간단히 말하면, 뉴런이 어떤 반응을 돌려주면, 그 결과가 게임 세계에 반영되고, 다시 새로운 자극으로 돌아온다.

이 "반응하면 세계가 변한다"는 구조야말로 학습의 기초가 된다.

Cortical Labs는 이전에도 배양한 뇌 세포에 간단한 게임 'Pong'을 학습시킨 것으로 주목을 받았다. 'Pong'은 위아래로 움직이는 패들로 공을 되돌리는 매우 단순한 게임이다. 그것에 비해 'Doom'은 훨씬 복잡하다. 3D 공간을 이동하고, 적을 인식하고, 방향을 바꾸고, 공격하고, 벽이나 장애물을 피해야 한다. 게임으로 보면 고전이지만, 뉴런의 배양 접시에 있어서는 꽤 가혹한 세계다.

실제로 초기의 뇌 세포 플레이어는 꽤 어색했다고 한다. Cortical Labs의 연구자는, 처음 단계에서는 초보자가 처음 게임에 접한 상태로, 벽에 부딪히거나, 벽을 향해 쏘거나, 의미 없이 뒤돌아보거나 했다고 설명하고 있다. 그럼에도 불구하고, 점차 적을 더 자주, 더 정확하게 겨냥하게 되었다.

이 묘사만 들으면, 마치 작은 의식이 게임을 배우고 있는 것처럼 느껴질지도 모른다. 그러나 여기서 중요한 것은 신중함이다. 이 실험이 보여주는 것은, 배양 뉴런이 "의식을 가졌다"거나 "게임을 즐기고 있다"는 것이 아니다. 보여준 것은, 신경 세포의 네트워크가 외부로부터의 자극에 대해 실시간으로 적응하고, 어느 정도의 목표에 따라 반응 패턴을 형성할 수 있다는 점이다.

그럼에도 불구하고, 이 한 걸음은 크다. 왜냐하면 현재의 AI나 컴퓨터가 안고 있는 근본적인 문제 중 하나가 "에너지 효율"이기 때문이다. 대규모 AI 모델은 막대한 계산 자원과 전력을 필요로 한다. 한편, 인간의 뇌는 약 20와트 정도의 전력으로, 인식, 운동, 기억, 예측, 창조 등의 놀라운 처리를 해낸다. Cortical Labs가 목표로 하는 것은, 현재의 AI를 단순히 대체하는 것이 아니라, 생물학적 신경 네트워크가 가진 저소비 전력성, 유연성, 적응력을 컴퓨팅에 응용하는 것이다.

이 발상은 단순한 기발한 데모에 그치지 않는다. 연구팀은, 장래의 응용으로서, 신약 개발, 질환 모델, 개인화 의료, 로보틱스, 기계 학습과 유사한 실시간 학습 작업 등을 들고 있다. 예를 들어, 어떤 약물이 신경 활동에 어떤 영향을 미치는지를 살아있는 인간 유래 뉴런의 반응으로 관찰할 수 있다면, 동물 실험과는 다른 각도에서 뇌 질환이나 약효를 조사할 가능성이 있다.

또한, 로봇 제어에의 응용도 생각할 수 있다. 디지털 AI가 대량의 데이터에서 패턴을 학습하는 것에 비해, 생물학적 네트워크는 적은 자극에서 빠르게 적응하는 성질을 가질 가능성이 있다. 만약 그 특성을 잘 읽고 쓸 수 있게 된다면, 유연하고 저전력인 제어 시스템의 일부로 사용할 수 있을지도 모른다.

하지만 과제는 산더미처럼 많다. 현재의 CL1에 탑재되는 세포는 유지할 수 있는 기간이 제한되어 있다. Phys.org의 기사에서는, 세포의 수명은 약 6개월로 되어 있다. 또한, 안정적으로 같은 결과를 내는 것도 아직 어렵다. 실리콘 칩이라면, 같은 코드를 같은 조건에서 실행하면 기본적으로 같은 결과가 기대된다. 하지만 살아있는 세포는, 개체 차이, 성장 상태, 환경, 시간 경과에 따라 행동이 변한다. 생물을 계산 자원으로 삼는다는 것은, 동시에 "변동"이나 "예측 불가능성"을 받아들이는 것이기도 하다.

거기에, 바이오 컴퓨팅의 재미와 어려움이 있다.

SNS상에서도, 이 뉴스는 강한 반응을 불러일으켰다. X에서는, 20만 개의 뇌 세포를 실리콘 칩에 올려 'Doom'을 플레이시켰다는 사실에 대해, "너무 와일드하다", "정말 SF 같다"는 놀라움의 게시물이 보였다. AI나 테크 계열의 게시자들은, 뉴런이 전기 자극을 받아들이고, 발화 패턴을 게임의 명령으로 변환하는 구조에 주목하며, "이것은 단순한 Doom 이야기가 아니라, 뉴럴 인터페이스의 실험이다"라고 받아들이고 있다.

한편, Reddit에서는 반응이 더욱 다층적이었다. 기술 커뮤니티에서는, "이것은 Doom을 '움직이고 있는' 것인가, 아니면 Doom을 '플레이하고 있는' 것인가"라는 질문이 제기되었다. 이는 꽤 본질적인 의문이다. 게임기나 계산기, 임신 테스트기, 심지어 가전제품에까지 'Doom'을 이식해 온 인터넷 문화에서, "Doom이 움직인다"는 일종의 기술 농담으로 정착되어 있다. 하지만 이번 경우, 단순히 하드웨어 상에서 게임을 실행한 것이 아니다. 살아있는 뉴런이 입력에 반응하고, 그 반응이 플레이 조작으로 사용되고 있다. 그래서 "움직이고 있는" 것인가 "놀고 있는" 것인가라는 표현의 경계가 논의되었다.

또한, 농담도 잇따랐다. 자신의 뇌 세포보다 잘할지도 모른다, 드디어 "고기의 컴퓨터"가 나타났다, 이해를 초월한 새로운 공포다, 등의 반응이다. 이러한 농담은 인터넷다운 가벼움을 띠고 있지만, 그 속에는 불안도 있다. 살아있는 인간 유래의 세포를 컴퓨터에 결합하여, 게임이나 작업을 학습시키는 것에 대해, 어딘가 윤리적인 불안을 느끼는 사람은 적지 않다.

Reddit의 AMA에서는, Cortical Labs의 연구자에게 의식이나 윤리에 관한 질문도 제기되었다. 뉴로컴퓨터가 장래에 서버처럼 사용된다면, 거기에 윤리적인 문제가 없는가. 세포는 어떤 주관적 경험을 갖는가. 살아있는 뉴런을 도구로 취급하는 것이 어디까지 허용되는가. 연구자 측은, 현시점에서는 대규모 AI를 대체하는 단계가 아니라, 오히려 뉴런의 작용이나 인터페이스 방법을 배우는 초기 기술이라고 설명하고 있다. 또한, 새로운 기술은 이해되기까지 두려워 보일 수 있으며, 투명성과 윤리적인 논의가 중요하다는 취지의 답변도 보였다.

이 점은, 앞으로 더욱 중요해질 것이다.

왜냐하면, 바이오 컴퓨터는 "고성능 반도체"나 "신형 AI 칩"과는 다른 사회적인 의미를 갖기 때문이다. GPU의 성능이 올라가는 것에 윤리적인 불편함을 느끼는 사람은 적다. 하지만, 인간 유래의 신경 세포가 학습하고, 반응하고, 환경과 상호작용한다면, 이야기는 달라진다. 비록 의식이 없다고 해도, 사람들은 거기에 "살아있는 것"을 본다. 하물며, 그것이 게임 내에서 적을 겨냥하고, 쏘고, 학습하고 있다면, 과학의 성과일 뿐만 아니라, 문화적인 임팩트도 크다.

'Doom'이 선택된 것도 상징적이다. 'Doom'은 단순한 게임이 아니라, 컴퓨터 문화에서 하나의 밈이다. 오래된 PC, 계산기, 스마트워치, 프린터, ATM 등 다양한 기기에서 'Doom'을 움직이려는 시도는, 기술자들의 장난기와 능력 증명의 장이 되어왔다. 거기에 "살아있는 뇌 세포"라는 궁극적으로 기묘한 플랫폼이 더해져, 뉴스는 과학 기사의 틀을 넘어 확산되었다.

하지만, 이번 연구를 "뇌 세포가 인간처럼 생각하고 게임을 공략했다"고 과장하는 것은 위험하다. 실험의 핵심은, 전기 자극과 신경 활동의 대응 관계를 만들고, 닫힌 루프 환경에서 반응의 변화를 관찰한 점에 있다. 뉴런은 게임의 의미를 이해하고 있는 것이 아니다. 적의 모습을 "보고 있는" 것도 아니다. 연구자가 설계한 신호 변환 속에서, 자극에 대한 발화 패턴이 행동으로 해석되고 있다.

그럼에도 불구하고, 이 차이를 염두에 둔 상태에서도 연구는 충분히 자극적이다.

왜냐하면, 생명의 기본 단위인 세포가 외부의 디지털 환경과 연결되어, 거기에 적응하는 모습을 관찰할 수 있기 때문이다. 이것은 AI의 미래라기보다는, 지능이란 무엇인가, 학습이란 무엇인가, 신경 네트워크는 어디까지 환경에 맞춰 행동을 바꿀 수 있는가, 라는 근본적인 질문에 가깝다.

현재의 AI는, 거대한 데이터 세트와 막대한 계산량으로 능력을 키우고 있다. 한편, 뇌 세포는 생물로서의 자기 조직화 능력을 가진다. 어느 쪽이 우수한가라는 단순한 비교가 아니라, 양자는 다른 지능의 형태를 보여주고 있다. 실리콘의 AI는 고속으로 재현성이 높고, 대규모화하기 쉽다. 생물학적 네트워크는 불안정하고 다루기 어렵지만, 적은 에너지로 적응적으로 행동할 가능성이 있다.

장래에는, 양자가 상호 보완할지도 모른다. 대규모 계산이나 기억은 기존의 반도체가 맡고, 유연한 적응이나 실시간의 신경 응답은 생물학적 시스템이 맡는다. 혹은, 신약 개발이나 질환 연구처럼, 인간의 신경 세포 그 자체의 반응을 조사하는 분야에서, CL1과 같은 장치가 연구 기반이 될지도 모른다.

물론, 실용화까지는 멀다. 현시점에서 'Doom'의 실력은, 숙련된 플레이어와는 비교할 수 없다. 세포는 안정된 프로그램이 아니라, 살아있는 실험 대상이다. 유지에도 전문 지식과 환경이 필요하다. 게다가, 윤리적인 가이드라인, 규제, 사회적 합의도 필수적이다.

그럼에도 불구하고, 이번 뉴스가 사람들의 상상력을 강하게 자극한 것은, 단순히 "뇌 세포가 게임을 했기 때문"이 아니다. 우리가 당연하다고 생각했던 경계선――생물과 기계, 뇌와 컴퓨터, 학습과 프로그램, 생명과 도구――이 조금 흔들렸기 때문이다.

배양 접시 위의 뉴런은, 'Doom'의 세계에서 벽에 부딪히고, 방향을 바꾸고, 적을 겨냥한다. 거기에 인간과 같은 의식이 있는 것은 아니다. 하지만, 그 신경 활동은 확실히 디지털 세계에 영향을 미치고 있다.

AI의 다음에 오는 것은, 더 거대한 모델일지도 모른다. 더 빠른 GPU일지도 모른다. 하지만 동시에, 영양액 속에서 살아가는 작은 뉴런의 네트워크일지도 모른다.

'Doom'을 플레이하는 뇌 세포는, 아직 미래의 입구에 서 있을 뿐이다.
그것은 섬뜩하고, 우스꽝스럽고, 조금 무섭고, 그리고 틀림없이 재미있다.

출처 URL

• Cortical Labs가 배양 뇌 세포를 실리콘 칩 위에서 'Doom'에 연결한 실험, 약 20만 개의 뇌 세포, 연구자 코멘트, CL1의 용도, 소비 전력이나 과제에 관한 주요 정보.
  https://phys.org/news/2026-05-brain-cells-play-doom.html
• Cortical Labs 공식 CL1 페이지. CL1의 구조, 뉴런과 실리콘 칩의 연결, 닫힌 루프 환경, 최대 6개월의 유지, 의료·연구 용도에 관한 설명.
  https://corticallabs.com/cl1
• Cortical Labs 공식 Doom 페이지. CL1 위에서 'Doom'을 움직이거나/플레이시키는 데모에 관한 공식 페이지.
  https://corticallabs.com/doom.html