(3분 50초 읽기)
- 시물레이션될 수 있는 가능성 과학적 계산
- 앨런 머스크는 10억 분의 1 가능성 제시
- 지금까지 외계인이 발견되지 않은 것은 좋은 예

우리는 시뮬레이션에 살고 있을까?
과학자들은 "매트릭스" 시나리오의 가능성을 계산했다.

모든 것이 가상일까?
"Matrix" 또는 "Simulacron"과 같은 공상 과학 작품에서는 모두 시뮬레이션 속에서만 살고 있다. 과학자들이 최근 이것이 기술적으로 가능하고 가능성이 있는지 조사했다.
너무나 많은 지적인 존재와 그들의 지적 능력과 환경을 설득력 있게 시뮬레이션하려는 노력은 고도로 발전된 문명에게도 거대할 것이며 그 결과는 완벽하지 않을 것이다. 

▲ 우리는 시뮬레이션된 세계에 있는 가상의 존재일까?

우리 세계, 우주 및 그 안의 모든 것이 얼마나 현실적일까?
우리의 우주는 2차원 필드와 매개 변수의 투영인 홀로그래피일까?
아니면 우리는 인지적으로나 기술적으로 훨씬 뛰어난 문명의 컴퓨터 시뮬레이션에 살고 있을까?
사람들은 수 세기 동안 이 질문에 관해 토론해 왔다.
공상 과학 소설에서도 이 시나리오의 수많은 변형이 있다.

철학자 닉 보스트롬(Nick Bostrom)은 진보된 문명이 필요한 기술 능력에 도달하기 전에 스스로 소멸하지 않는 한 시뮬레이션 된 세계를 창조하는 것이 거의 불가피하다고 생각한다.
한 회의에서 SpaceX 설립자 앨런 머스크(Elon Musk)는 우리가 10억분의 1에 불과할 가능성을 제시했다.

시뮬레이션 된 우주는 얼마나 가능성이 있을까?

몬트리올 대학의 알렉사드 비보-델리슬레(Alexandre Bibeau-Delisle)과 길레 브라사르(Gilles Brassard)는 최근 새로운 확률 추정을 수행했다. 이전 접근 방식과 달리 수학적 모델에서 그들은 우리의 사고 과정과 환경과의 상호 작용이 양자 컴퓨터 및 양자 연산을 사용하여 시뮬레이션 될 가능성을 조사한다. 

▲ SpaceX 설립자 Elon Musk는 우리가 10억분의 1에 불과할 가능성을 제시했다.

연구원들은 "컴퓨터 과학의 많은 것들과 마찬가지로 우리 세계가 시뮬레이션이 될 수 있다는 생각은 양자 컴퓨팅의 발전에 비추어 재고될 필요가 있다"고 말한다. "고전적인 자원만으로 우리의 전체 물리학을 시뮬레이션하려는 것은 불가능 해 보인다.“
그들은 또한 에너지 소비가 필요한지 그리고 시뮬레이션 된 존재가 시뮬레이션을 수행 할 수 있는지 여부도 확인한다.

첫 번째 요구 사항 : 지능적인 존재 시뮬레이션

첫 번째 중요한 질문은 ”인간 두뇌의 성능을 스스로 시뮬레이션하는 데 얼마나 많은 컴퓨팅 파워가 필요한가?”이다. 무게가 약 1.4kg인 뇌의 연산 능력은 초당 10^14 번에서 10^16 번까지 다양하다”고 연구원들은 설명한다.

순전히 이론적인 용어로, 적절한 기술을 가정하면 초당 최대 10^50 작업 및 킬로그램의 컴퓨팅 용량을 달성 할 수 있다.
문명이 물질에 저장된 에너지의 10억분의 1이상을 컴퓨팅 파워로 변환할 수 있을 정도로 발전한다면, 그들은 뇌 크기의 컴퓨터만으로 1.4 x 10^25개의 가상 뇌의 발달을 시뮬레이션 할 수 있다고 과학자들은 설명했다.

두 번째 요구 사항 : 상호 작용 및 자연법칙

그러나 가상의 두뇌만으로는 충분하지 않다.
시뮬레이션은 시뮬레이션 된 존재와 환경과의 모든 상호 작용을 기록해야 하며 시뮬레이션 된 자연법칙에서 발생하는 모든 프로세스도 기록해야 한다.
Bibeau-Delisle과 Brassard는 "지능적인 존재가 살고 상호 작용하는 세계만 만들고 싶다면 지능을 허용하지만 환경 시뮬레이션 비용을 최소화하는 자연법칙을 선택하는 것이 유리할 것이다"고 썼다.

문명이 물리적 법칙이 현실의 법칙과 일치하는 가상 세계를 만들고자 한다면, 그 노력은 훨씬 더 클 것이다.
“이 환경을 가장 작은 미세한 수준까지 시뮬레이션하는 것은 매우 시간이 많이 걸릴 것이다”라고 연구원들은 설명한다. 그들의 계산에 따르면, 이것에 대한 컴퓨팅 파워는 너무 높아서 최대 컴퓨팅 밀도조차도 이러한 세부 사항까지 많은 개인을 시뮬레이션하기에 충분하지 않을 것이다.

그러나 시뮬레이터가 복잡성을 다양하게 조정하는 것은 상상할 수 있다.
예를 들어 양자 물리학 테스트 또는 천문학 탐험과 같이 현재 사람들이 높은 수준의 세부 사항이 필요한 실험을 수행하고 있다면 "정밀도"가 증가한다. 이러한 복잡한 프로세스에 주의를 집중하지 않으면 세부 수준이 줄어들 수 있다.

재귀 시뮬레이션의 문제

또 다른 요인은 세계 시뮬레이션을 위한 계산 노력을 상당히 증가시킬 수 있다.
시뮬레이션 된 존재가 차례로 컴퓨터를 사용하고 자신의 시뮬레이션을 수행하기 시작하는 경우. 그런 다음 실제 수준의 컴퓨터는 첫 번째 수준의 시뮬레이션을 유지해야 할 뿐만 아니라 시뮬레이션도 유지해야 한다. 이러한 재귀 시뮬레이션을 통해 필요한 컴퓨팅 용량이 기하급수적으로 증가할 수 있다.

▲ 재귀 시뮬레이션을 통해 필요한 컴퓨팅 용량이 기하급수적으로 증가할 수 있다.

Bibeau-Delisle과 Brassard는 "시뮬레이션 된 문명이 자체 시뮬레이션 외에도 다양한 다른 목적을 위해 많은 양의 컴퓨팅 성능을 사용할 때 훨씬 더 극적이다"고 설명한다.
그렇다면 실제 문명의 컴퓨팅 능력은 더이상 가상 개인의 많은 수를 시뮬레이션하기에 충분하지 않다.

연구진은 "추가 증거가 없는 경우 시뮬레이션 된 존재의 수는 우리가 시뮬레이션에서 살 확률에 대한 좋은 지침이 된다"고 말했니다.

"50%보다 훨씬 낮은 확률"
외계 문명의 존재 확률을 계산할 수 있는 유명한 드레이크 방정식과 유사하게 이러한 모든 요소를 ​​결합하여 세계 시뮬레이션을 할 수도 있다. 이 계산을 통해 Bibeau-Delisle과 Brassard는 결론에 도달했다. 우리가 순수 가상 세계에서 살 가능성은 다소 적고 어떤 경우에도 50% 미만이다.

과학자들은 "이 낮은 확률의 주요 요인은 문명의 환경을 설득력 있게 시뮬레이션하려는 엄청난 노력, 모든 컴퓨터 작업의 필연적으로 불완전한 효율성 및 시뮬레이션이 반복적일 수 있다는 사실"이라고 썼다.

▲ 그림 2. 시뮬레이션된 과학자 Alice가 암호화된 양자 계산 시스템을 사용해 외부 감시로부터 일부 정보(시뮬레이션된 존재의 생각 포함)를 보호하려고 한다. 불행히도 시뮬레이터는 양자 정보를 자신이 선택한 회로로 리디렉션하여 이러한 시도를 방해할 수 있다. 실제로 그는 시뮬레이션의 진화를 일시적으로 중단하고 양자 컴퓨터에서 적절한 와이어를 가져와 다른 회로(Alice의 암호화 프로토콜을 구현하지 않음)에 연결할 수 있다. 그는 이 전략을 사용해 Alice의 자신의 회로 뿐만 아니라 Alice의 키와 데이터를 자신의 회로로 대체 할 수 있다. (출처: 관련 논문:Probability and consequences of living inside a computer simulation)

실종된 외계인은 용의자

우리가 시뮬레이션에 살고 있음을 시사할 수 있는 한 가지 요소가 있다.
우리가 아직 외계 생명체 나 그 탐사선을 발견하지 못했다는 사실이다.
Bibeau-Delisle과 Brassard는 "물리가 단순화된 시뮬레이션에 살고 있다면 그러한 프로브를 결코 만나지 못할 것이다"고 말했다. 그러한 시뮬레이션은 시뮬레이션 된 지구에서 멀리 떨어진 존재를 창조하는 노력을 절약할 수 있기 때문이다.

연구진은 "우리가 아직 외계 문명의 증거를 발견하지 못했다는 사실은 시뮬레이션 이론에 대한 가장 설득력 있는 주장으로 볼 수 있다"고 말했다.
(Proceedings of the Royal Society A: Mathematical and Physical Sciences, 2021; doi: 10.1098/rspa.2020.0658)
출처: Royal Society

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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