I had brain surgery 18 years ago, and since that time, brain science has become a personal passion of mine. I'm actually an engineer. And first let me say, I recently joined Google's Moonshot group, where I had a division, the display division in Google X, and the brain science work I'm speaking about today is work I did before I joined Google and on the side outside of Google.
저는 18년 전에 뇌 수술을 받은 적이 있습니다. 그 후로, 뇌 과학은 저의 개인적인 관심 분야가 되었죠. 사실 저는 공학자입니다. 먼저, 저는 최근에 구글 문샷 그룹에서 자리를 맡게 되었습니다. 구글 X의 디스플레이 부문이죠. 오늘 제가 발표하려는 뇌 과학은 제가 구글에 합류하기 전에 구글 밖에서 일하던 주제였습니다.
So that said, there's a stigma when you have brain surgery. Are you still smart or not? And if not, can you make yourself smart again?
자, 그걸 전제로, 뇌 수술을 받으면 한가지 낙인이 찍히게 됩니다. 여전히 똑똑한가? 아니면 더이상 똑똑하지 않은가?의 문제죠. 만약 더이상 똑똑하지 않다면 다시 똑똑하게 만들 수 있을까요?
After my neurosurgery, part of my brain was missing, and I had to deal with that. It wasn't the grey matter, but it was the gooey part dead center that makes key hormones and neurotransmitters. Immediately after my surgery, I had to decide what amounts of each of over a dozen powerful chemicals to take each day, because if I just took nothing, I would die within hours. Every day now for 18 years -- every single day -- I've had to try to decide the combinations and mixtures of chemicals, and try to get them, to stay alive. There have been several close calls.
저는 뇌 수술을 받고 뇌의 일부분을 잃었습니다. 저는 그것을 감수해야 했어요. 그것은 회백질은 아니었지만 중요 호로몬과 신경 전달 물질을 생산하는 이미 괴사한 끈적끈적한 부위였죠. 수술 직후, 저는 열두 개도 넘는 강력한 화학 물질 중 매일 무엇을 얼마만큼 복용해야 하는지 결정해야 했습니다. 왜냐하면 그 화학 물질들을 먹지 않으면 저는 불과 몇시간 안에 죽게 되니까요. 지금까지 18년간--하루도 빼지않고-- 살아남기 위해 제가 섭취해야 할 화학 물질들의 적절한 배합과 혼합 비율에 대해 결정을 내려야 했습니다. 여러 번 저 세상으로 갈 뻔한 적도 있었지요.
But luckily, I'm an experimentalist at heart, so I decided I would experiment to try to find more optimal dosages because there really isn't a clear road map on this that's detailed. I began to try different mixtures, and I was blown away by how tiny changes in dosages dramatically changed my sense of self, my sense of who I was, my thinking, my behavior towards people. One particularly dramatic case: for a couple months I actually tried dosages and chemicals typical of a man in his early 20s, and I was blown away by how my thoughts changed. (Laughter) I was angry all the time, I thought about sex constantly, and I thought I was the smartest person in the entire world, and —(Laughter)— of course over the years I'd met guys kind of like that, or maybe kind of toned-down versions of that. I was kind of extreme. But to me, the surprise was, I wasn't trying to be arrogant. I was actually trying, with a little bit of insecurity, to actually fix a problem in front of me, and it just didn't come out that way.
다행히 저는 실험가 기질도 있고 이 화학 물질의 섭취량에 대한 명확한 지침도 없었기에 저는 최적의 섭취량을 찾기 위해 실험을 해보기로 마음 먹고 여러 가지 혼합을 시도했습니다. 저는 어떻게 복용량의 작은 변화가 저의 자아 의식, 제가 누구인지에 대한 인식 정도, 그리고 다른 사람을 향한 저의 행동을 그렇게 극적으로 변화시킬 수 있는지에 매우 놀라게 되었습니다. 특히 한 가지 극적인 경우를 든다면, 실제로 저는 몇 달 동안 전형적인 20대 남자의 몸에서 생산되는 화학 물질만을 복용한 적이 있습니다. 저는 이것이 저의 생각을 얼마나 많이 바꿔놓는지에 매우 놀라게 되었죠. (웃음) 저는 항상 화가 나 있었습니다. 저는 끊임없이 섹스에 대한 생각을 했고 제가 이 세상에서 가장 똑똑한 사람이라고 생각했습니다. -(웃음)- 물론 저는 지난 몇 년 동안 그런 류의 남자들 또는 어쩌면 정도만 조금 약한 남자들도 만난 적이 있었습니다. 저는 그 정도가 심한 수준이었죠. 하지만, 놀라웠던 점은 제가 의도적으로 거만하게 보이려는게 아니었다는 것이었습니다. 저는 실제로 약간의 불안감을 가지고 제 앞에 닥친 문제들을 바로잡으려 노력하고 있었습니다. 그것이 말처럼 쉽지는 않았어요.
So I couldn't handle it. I changed my dosages. But that experience, I think, gave me a new appreciation for men and what they might walk through, and I've gotten along with men a lot better since then.
결국 저는 그걸 포기했습니다. 저는 복용량을 바꾸었지요. 하지만 그 경험은, 제가 생각에, 제가 남자라는 것과 또 남자들이 어떤 일들을 겪어야 할지 더욱 잘 이해할 수 있도록 해주었습니다. 그 후로 저는 남자들과 더 잘 지낼 수 있게 되었지요.
What I was trying to do with tuning these hormones and neurotransmitters and so forth was to try to get my intelligence back after my illness and surgery, my creative thought, my idea flow. And I think mostly in images, and so for me that became a key metric -- how to get these mental images that I use as a way of rapid prototyping, if you will, my ideas, trying on different new ideas for size, playing out scenarios. This kind of thinking isn't new. Philiosophers like Hume and Descartes and Hobbes saw things similarly. They thought that mental images and ideas were actually the same thing. There are those today that dispute that, and lots of debates about how the mind works, but for me it's simple: Mental images, for most of us, are central in inventive and creative thinking.
이렇게 호로몬과 신경 전달 물질 그리고 다른 화학 물질들의 복용량을 조정함으로써 제가 이루고자 했던 것은 저의 지성과 창의성, 생각의 흐름을 병을 앓고 수술 받기 전의 상태로 되돌려놓는 것이었습니다. 저는 주로 이미지를 떠올리며 생각을 하는데 그래서 머릿속에 떠오르는 이미지가 바로 저의 사고 방식이 됩니다. 떠오른 이미지들로 재빨리 프로토타입을 만들어 그 아이디어들을 여러 가지 방식으로 실험해보고 시나리오를 펼쳐나가는 겁니다. 이런 사고 과정은 듣도 보지 못한 새로운 것이 아닙니다. 흄이나 데카르트, 홉스와 같은 철학자들은 이와 유사한 사고 과정을 사용하였습니다. 그들은 심상과 아이디어는 실제로 같은 것이라고 믿었죠. 오늘날 마음이 작동하는 방법에 대해 많은 이들이 여러 논쟁과 토론을 하고 있습니다. 하지만 저게 이것은 간단합니다. 우리들 대부분에게 심상은 독창적이고 창의적인 생각에 매우 중요합니다.
So after several years, I tuned myself up and I have lots of great, really vivid mental images with a lot of sophistication and the analytical backbone behind them. And so now I'm working on, how can I get these mental images in my mind out to my computer screen faster? Can you imagine, if you will, a movie director being able to use her imagination alone to direct the world in front of her? Or a musician to get the music out of his head? There are incredible possibilities with this as a way for creative people to share at light speed. And the truth is, the remaining bottleneck in being able to do this is just upping the resolution of brain scan systems.
그래서 몇년 후, 저는 힘을 되찾아 분석에 기반한 매우 생생한 정신적 이미지들을 여러 개 갖게 됩니다. 이제 저는 어떻게 마음속의 정신적인 이미지들을 컴퓨터 화면에 더욱 신속하게 표현할 수 있는지를 연구하고 있습니다. 여러분은 자신의 상상력 하나에만 의존해 자기 앞에 펼쳐진, 세상이라는 영화 한 편을 감독하는 감독을 상상해 보신 적이 있습니까? 혹는 머리 속에서 음악을 떠올리려는 음악가에 대해 상상해 보신적이 있습니까? 그런 것에는 창의적인 사람들의 마음속에서 일어나는 생각을 빛의 속도로 공유할 수 있는 엄청난 가능성이 내재되어 있습니다. 사실, 이런 작업을 수행하는 데에 남아있는 장애물이라고는 뇌 스캔 시스템의 해상도를 높이는 정도 뿐입니다.
So let me show you why I think we're pretty close to getting there by sharing with you two recent experiments from two top neuroscience groups. Both used fMRI technology -- functional magnetic resonance imaging technology -- to image the brain, and here is a brain scan set from Giorgio Ganis and his colleagues at Harvard. And the left-hand column shows a brain scan of a person looking at an image. The middle column shows the brainscan of that same individual imagining, seeing that same image. And the right column was created by subtracting the middle column from the left column, showing the difference to be nearly zero. This was repeated on lots of different individuals with lots of different images, always with a similar result. The difference between seeing an image and imagining seeing that same image is next to nothing.
자, 여러분과 두 개의 최고 신경 과학 그룹이 실행한 실험 2건을 통해서 왜 우리가 이런 것을 성취해내는데 매우 가까워 졌다고 생각하는지를 설명드리겠습니다. 두 실험 모두 fMRI 기술을 사용했습니다. 참고로, fMRI는 뇌를 스캔하는 기능성 자기 공명 영상 기술입니다. 이 사진은 조르지오 개니스와 그의 하버드 대학 동료들이 찍은 뇌 스캔 사진입니다. 왼쪽 열은 이미지를 보고 있는 사람의 뇌 스캔 사진입니다. 중간 열은 동일한 실험 대상이 동일한 사진들을 보며 상상하고 있을 때의 뇌 스캔 사진이며, 오른쪽 열은 왼쪽 열에서 중간 열을 뺀 그림입니다. 둘의 차이가 거의 0에 가깝다는 것을 보여주죠. 이 실험은 이들 뿐만 아니라 많은 사람들에게 다양한 이미지들을 이용하여 수행되었고 결과는 항상 비슷했습니다. 이미지를 그저 보는 것과 그와 같은 이미지를 보고 상상하는 것의 차이는 거의 없습니다..
Next let me share with you one other experiment, this from Jack Gallant's lab at Cal Berkeley. They've been able to decode brainwaves into recognizable visual fields. So let me set this up for you. In this experiment, individuals were shown hundreds of hours of YouTube videos while scans were made of their brains to create a large library of their brain reacting to video sequences. Then a new movie was shown with new images, new people, new animals in it, and a new scan set was recorded. The computer, using brain scan data alone, decoded that new brain scan to show what it thought the individual was actually seeing. On the right-hand side, you see the computer's guess, and on the left-hand side, the presented clip. This is the jaw-dropper. We are so close to being able to do this. We just need to up the resolution. And now remember that when you see an image versus when you imagine that same image, it creates the same brain scan.
다음으로 캘리포니아 버클리대의 잭 갤란트 교수가 수행한 다른 실험을 보겠습니다. 그들은 뇌파를 눈으로 볼 수 있도록 해독할 수 있었습니다. 자, 여러분께 이 실험 과정을 말씀드리겠습니다. 실험에서는 실험 대상자들에게 수백 시간 동안 유튜브 비디오만 보게 했습니다. 그동안 이들의 뇌 스캔 사진을 찍었어요. 이를 통해 뇌가 연속된 영상에 어떻게 반응하는지 관찰하고자 했죠. 그런 다음, 새로운 이미지, 새로운 사람들 그리고 새로운 동물들이 포함된 새로운 영화를 실험 대상자들에게 보여주었습니다. 그리고 또 한번 실험 대상자들의 뇌 스캔 사진을 찍었습니다. 컴퓨터는 뇌 스캔 자료만을 사용하여 그 실험 대상자들이 각각 무엇을 생각하고 있었을 것이라고 예상한 것을 보여주었지요. 오른쪽은 컴퓨터의 추측이고 왼쪽은 실제로 대상자들에게 보여준 동영상입니다. 결과는 매우 놀랍습니다. 우리는 이런 것을 가능하게 하는데 매우 가까이 와 있습니다. 이제 우리에게 필요한 건 더 나은 해상도일 뿐이죠. 자, 이제 같은 이미지를 그냥 볼 때의 뇌 스캔 이미지와 동일한 이미지를 보며 상상할 때의 뇌 스캔 이미지가 동일하다는 것을 기억하세요.
So this was done with the highest-resolution brain scan systems available today, and their resolution has increased really about a thousandfold in the last several years. Next we need to increase the resolution another thousandfold to get a deeper glimpse. How do we do that? There's a lot of techniques in this approach. One way is to crack open your skull and put in electrodes. I'm not for that. There's a lot of new imaging techniques being proposed, some even by me, but given the recent success of MRI, first we need to ask the question, is it the end of the road with this technology? Conventional wisdom says the only way to get higher resolution is with bigger magnets, but at this point bigger magnets only offer incremental resolution improvements, not the thousandfold we need. I'm putting forward an idea: instead of bigger magnets, let's make better magnets. There's some new technology breakthroughs in nanoscience when applied to magnetic structures that have created a whole new class of magnets, and with these magnets, we can lay down very fine detailed magnetic field patterns throughout the brain, and using those, we can actually create holographic-like interference structures to get precision control over many patterns, as is shown here by shifting things. We can create much more complicated structures with slightly different arrangements, kind of like making Spirograph.
이 실험은 오늘날 가능한 최고의 고화질 영상을 이용해 수행되었습니다. 그리고 영상 화질은 최근 몇 년동안 실제로 천 배 정도 발전했죠. 앞으로는 더 자세히 관찰하기 위해 해상도를 다시 천 배 정도 높일 필요가 있습니다. 이것을 어떻게 이뤄낼 수 있을까요? 이런 접근 방법에는 수많은 기술들이 있습니다. 첫번째 방법은 사람의 두개골을 열고 전극을 넣는 것입니다. 저는 그 방법엔 별로 찬성하지 않아요. 새로운 영상화 기법들이 많이 제시되고 있습니다. 일부는 제가 제안한 것도 있어요. 하지만 MRI의 최근 성공을 감안할 때, 우리는 일단 과연 이것이 기술 발전의 끝인가? 라는 질문을 먼저 던져 보아야 합니다. 통념에 따르면, 더 높은 해상도를 얻기 위한 유일한 방법은 대형 자석입니다. 하지만 이 시점에서 더 큰 자석은 우리가 필요로 하는 1,000 배의 화질 향상을 보다는 약간의 해상도 개선만 제공해줄 뿐입니다. 저는 새로운 아이디어를 제시합니다. 더 큰 자석 대신 더 나은 자석을 만들어 봅시다. 나노 과학에는 자석 구조에 적용했을 때, 아주 상세한 뇌의 자기장 패턴을 수 놓을 수 있는, 완전히 새로운 품질의 자석을 만들어 낸 몇가지 기술 혁신이 있었습니다 그런 것들을 이용해, 우리는 홀로그램과 같은 추론 구조를 만들어 낼 수 있습니다. 이 그림으로 보여진 것처럼, 이러한 추론 구조를 통해 더 정확한 패턴을 파악할 수 있습니다. 약간의 다른 배열을 통해 더욱 복잡한 구조를 만들 수 있습니다. 마치 스피로그래프를 만드는 것과 같아요.
So why does that matter? A lot of effort in MRI over the years has gone into making really big, really huge magnets, right? But yet most of the recent advances in resolution have actually come from ingeniously clever encoding and decoding solutions in the F.M. radio frequency transmitters and receivers in the MRI systems. Let's also, instead of a uniform magnetic field, put down structured magnetic patterns in addition to the F.M. radio frequencies. So by combining the magnetics patterns with the patterns in the F.M. radio frequencies processing which can massively increase the information that we can extract in a single scan. And on top of that, we can then layer our ever-growing knowledge of brain structure and memory to create a thousandfold increase that we need. And using fMRI, we should be able to measure not just oxygenated blood flow, but the hormones and neurotransmitters I've talked about and maybe even the direct neural activity, which is the dream.
그럼 이것이 왜 중요할까요? 수 년에 걸쳐 MRI에 들인 노력은 모두 크고, 거대한 자석을 생산하는데 집중되었습니다. 하지만 MRI 에서 최근 해상도 발전의 대부분은 F.M. 라디오 주파수 전송기 및 수신기의 영리한 인코딩 및 디코딩 솔루션을 통해 이루어 낼 수 있었죠. 균일한 자기장 대신에 F.M. 라디오 주파수와 구조화된 자기 패턴을 이용하는 겁니다. 그래서 자기 패턴을 F.M. 라디오 주파수 패턴과 결합시키면 한 번의 스캔에서 우리가 추출할 수 있는 정보를 엄청나게 증가시킬 수 있는 해상도를 생산해 낼 수 있습니다. 뿐만 아니라, 여기에 매일 발전하는 우리의 두뇌 구조와 기억 구조에 대한 지식을 더하면, 우리가 필요로 하는 1,000배의 해상도 증가를 가능하게 할 수 있습니다. 그리고 fMRI를 사용하여 우리는 산소화된 혈액의 흐름 뿐만 아니라, 제가 얘기했던 호르몬과 신경 전달 물질 아니면 심지어는 우리의 꿈이나 마찬가지인 직접적인 신경 활동의 흐름 또한 관찰할 수 있을 것입니다.
We're going to be able to dump our ideas directly to digital media. Could you imagine if we could leapfrog language and communicate directly with human thought? What would we be capable of then? And how will we learn to deal with the truths of unfiltered human thought? You think the Internet was big. These are huge questions. It might be irresistible as a tool to amplify our thinking and communication skills. And indeed, this very same tool may prove to lead to the cure for Alzheimer's and similar diseases.
우리는 우리의 생각들을 디지털 미디어를 통해 직접적으로 표현할 수 있을 것입니다. 여러분들은 우리가 언어를 넘어서 생각을 통해 직접적인 의사소통을 할 수 있는 세상을 상상할 수 있습니까요? 그땐 도대체 무엇이 가능할까요? 그리고 제대로 걸러지지 않은 생각의 진실을 다루는 법을 어떻게 배우게 될까요? 여러분은 인터넷이 엄청난 발전이었다고 생각하시겠죠. 이것들도 매우 중요한 질문들입니다. 이 새로운 발명품은 우리의 사고와 의사소 통 능력을 증폭시키기 위해서는 거부할 수 없는 도구일지도 모릅니다. 그리고 참으로, 이 도구가 치매와 유사한 질병들의 치료를 도울 수 있을지도 모릅니다.
We have little option but to open this door. Regardless, pick a year -- will it happen in five years or 15 years? It's hard to imagine it taking much longer. We need to learn how to take this step together.
우리에겐 이 문을 여는 것 말고는 다른 선택권이 없습니다. 그냥 찍어 보세요. 이런 발명이 과연 5 년에서 15 년 사이에 일어날까요? 그보다 더 오래걸릴 것이라고 상상하기는 어렵습니다. 우리는 이 단계를 함께 넘어가는 방법을 배워야만 합니다.
Thank you.
감사합니다.
(Applause)
(박수)