JANGUN


용어 정리



출처 : 인터넷 백과사전, 위키피디아 등등



목차

- 감각질
- 관념
- 함수형 프로그래밍
- 범주 / 범주화
- 추상화
- 자기조직화
- 복잡계
- 창발
- 세포
- 세균
- 바이러스
-


감각질 (感覺質) qualia


감각의 질 또는 속성으로 감각질은 시각에서만이 아니라 미각, 후각, 청각, 피부감각 등 모든 감각에서 찾아 볼 수 있다.
빨간색에는 진홍빛도 있고 연분홍도 있으며, 꼭두서니 빛도 있다. 또, 밝은 빛깔도 있고 어두운 빛깔을 가진 것도 있다.
그러나 우리가 이것을 모두 빨강이라고 말할 때에 그 빨강을 감각질이라고 한다.
즉, 감각의 속성을 말한다. 이와 같은 감각질은 시각에서만이 아니라 미각· 후각· 청각· 피부감각 등 모든 감각에서 찾아볼 수 있다.

감각질(感覺質) 또는 퀄리어(qualia)는 어떤 것을 지각하면서 느끼게 되는 기분, 떠오르는 심상 따위로서, 말로 표현하기 어려운 특질을 가리킨다.
일인칭 시점이기에 주관적인 특징이 있으며 객관적인 관찰이 어렵다.

감각질은 영어로 Qualia이며 이는 “질(quality)”을 의미하는 라틴어, “quale”의 복수형이다.
이 단어는 4세기부터 사용되어왔지만 이 단어를 현대적 의미와 유사하게 사용한 것은 1929년에 철학자 크라렌스 어빙 루이스(Clarence Irving Lewis)에 의해서였다.
그는 그의 책,『정신과 세계의 질서』에서 감각질을 다음과 같이 정의내린다.

어떤 대상에 의해 의식에 야기된 감각 (소여(所與),the given)에는 식별 가능한 질적 특징들이 있다.
이 특징들은 여러 경험들에서 반복될 수 있으므로 보편적이다. 나는 이 특징들을 “감각질(qualia)"이라 부른다.
감각질은 보편적이지만 서로 다른 경험에서 인식된다는 점에서, 그것은 대상의 특성과는 구분되어야 한다.
많은 전통적 개념들, 그리고 현대의 이론들에서도 이 둘(감각질과 대상의 특성)을 혼동해서 쓴다.
감각질은 바로 직감되고, 주어지며, 순수하게 주관적이기 때문에 어떠한 오류의 가능성도 가질 수 없다.

감각질에 대한 일반적인 정의를 Stanford Encyclopedia of Philosophy에서는 이렇게 이야기하고 있다.
당신이 페인트가게에서 밝은 청록색의 천 조각을 응시하는 시각경험을 한다고 한번 생각해 보아라. 당신에겐 주관적으로 그 경험을 겪는다는 게 어떤 것인지에 대한 느낌이 있다.
그 경험을 겪는 다는 것이 어떤 것인지는 흐린 갈색의 천 조각을 보는 것이 당신에게 어떤 것인지 와는 매우 다르다.
이 차이는 “현상적 특징(phenomenal character)”이라고 종종 불리는 것의 차이이다. 경험의 현상적 특징은 주관적 경험이 어떠한지에 관한 특징을 일컫는다.
당신이 당신의 경험의 현상적 특징들에 집중해 본다면 그렇게 하는 동안에 어떤 특정한 질(質)들을 인식하게 될 것이다.
이러한 질들 - 당신이 내적으로 접근가능하고 합쳐졌을 때 어떤 경험의 현상적 특징을 구성하게 되는 것들-을 일반적으로 “감각질(qualia)”이라고 부른다.

감각질의 정의에 대해서는 아직까지도 많은 논란이 있으며 그것을 정확히 무엇이라고 규정할 수 있는지 그 특성은 어떠한지 등에 대해 감각질을 연구하는 연구자들 사이에서 합의된 바는 없다.
감각질이 논란이 되는 이유는 감각질이 의식과 관련해서 난해하고 도전적인 문제를 던지기 때문이다.
데이비드 차머스(David Charmas)에 의하면 의식에 관한 문제는 어려운 문제(hard problem)와 쉬운 문제(easy problem)로 나눌 수 있다.
심리학과 신경과학이 대답할 수 있는 문제, 예를 들면 “뇌는 정보를 어떻게 통합하는가?”나 “인간은 어떻게 외부의 자극을 분별하여 이에 적절히 반응할 수 있는가?”와 같은 인지체계의 객관적 메커니즘과 관련된 문제가 쉬운 문제이다.
(여기서 ‘쉽다'는 의미는 사소하거나 중요하지 않다는 의미가 아니다.)
반면, 심리학과 신경과학이 대답할 수 없는 문제, 예를 들면 “뇌의 물리적 작용이 어떻게 주관적인 감각경험을 일으키는가?” “왜 뇌의 물리적 작용에 감각이 동반되는가?” 와 같은 생각과 인식의 내적 측면에 관한 문제가 어려운 문제이다.
감각질은 어려운 문제를 제기하기 때문에 논쟁의 대상이 되는 것이다.


- 감각질에 관한 사고실험
역전 감각질(전도된 스펙트럼 혹은 역전 스펙트럼)
동일한 물리적 현상에 대해서 이질적인 감각질을 가지고 있는 가능성을 상정해 본 사고실험이다.
색상에 대한 논의가 가장 알기 쉽기 때문에 색상에 대해 논해지는 것이 가장 많다.
A와 B라는 사람이 자신의 앞에 있는 동일한 빨간 대상을 보고 있다고 상상해보자.
그런데 내가 이 대상을 보면서 ‘빨강’이라는 경험을 가질 때, 나와 동일한 대상을 보고 있는 B는 내가 파랑색을 볼 때와 동일한 경험을 갖는다고 하자.
역으로 A와 B가 파랑색의 물체를 보고 있을 때 B는 A가 빨강색을 볼 때와 동일한 경험을 한다.
즉 A와 B는 모든 색의 경험에 있어서 완전히 반대되는, 전도된 경험을 하게 되는 것이다.
그런데 우리는 태어날 때부터 그런 식으로 색의 경험을 해왔으며 색 표현도 나의 내적 경험에 의하여 배워왔기 때문에 이 둘은 자신들이 그렇게 전도된 경험을 하고 있다는 사실을 전혀 알지 못한다.
이는 서로가 확연히 다른 내적 경험을 하고 있음에도 불구하고 이론적으로는 그러한 경험과 관련된 모든 상황에서 동일한 방식으로 행동할 수 있음을 시사한다.
이 논의는 전통적으로는 로크에 의해서 얘기된 바 있다.
우리가 어떤 날 아침에 일어나서 이 세상에 있는 색상들이 모두 역전되어 있다는 사실을 알아차렸다고 하자.
또한 우리는 그러한 현상을 설명할 뇌나 신체의 어떠한 변화도 찾을 수 없다.

감각질의 존재에 대해 지지하는 사람들은 우리가 이러한 상상에서 어떠한 모순도 찾아볼 수 없으며, 위의 방식대로 감각질이 역전되어 있음에도 우리에게 아무런 신체적 변화를 찾을 수 없을 것이라 말한다.
이러한 논증은 형이상학적 동일성 원칙을 따른다. 어떤 것이 거짓이라는 것을 우리가 생각할 수 있다면 그것은 필수적이지 않다.
그러나 우리는 감각질이 물리적인 뇌의 특정한 상태와는 다른 관계를 가지고 있음을 상상할 수 있다.
그러므로 감각질이 물리적인 상태와 같은 상태인 것은 필수적이지 않을 것이다.
또한 우리가 상상할 수 있다면 그것은 가능하다. 그렇다면 물리적인 뇌의 상태와 다른 관계를 가진 감각질을 상상하는 것이 가능하므로, 그것이 뇌의 상태와 동일할 수 없을 것이다.
그러므로 감각질은 비 물질적인 것이다. 이 논증은 감각질이 물질적인 상태와는 다른 비 물질적이라는 것을 사고실험으로써 증명하려한다.
그러나 이 논증이 올바르기 위해서는 ‘상상할 수 있는 것은 가능하다’라는 상위전제가 필요하며 그 때문에 여러 비판에 열려있다.


- 철학적 좀비
위의 논의를 조금 더 확장시켜보자. 우리는 겉으로 보기에는 정신적인 작용을 하고 있는 나와 똑같이 행동하지만 실제로는 어떠한 의식적인 내용도 경험하지 않는 존재를 상상할 수 있을 것이다.
이러한 존재는 ‘철학적 좀비’라고 불린다. 우리가 철학적인 좀비라고 부르는 존재는 우리와 전혀 겉모습에서 차이가 나지 않으며, 단지 다른 것은 의식적 내용만을 결여하고 있다는 점이다.
그런데 이런 존재가 겉모습이나 행동하는 부분에서 나와 똑같은 존재라고 말하는 것은 비록 의식적 경험을 결여하고 있다고 하더라도 나와 동일한 기능적, 계산적 상태를 취할 수 있다는 것이다.
만일 이러한 가능성이 실제로 존재할 수 있다면 기능이나 계산적 본성을 통하여 정신을 규정하고자 하는 계산적 기능주의 입장은 상당한 타격을 입게 될 것이다.
이런 사례들이 보여주고자 하는 바는 기능적으로 규정된 정신적 상태라는 것이 정신적 상태가 지녀야 할 중요한 특성을 포착하는 데에 실패하고 있다는 것이다.
이러한 논의는 심리철학에서 감각질의 개념을 상세하게 논의하기 위해 사용되고 있다.

네이글의 논변 - 박쥐가 된다는 것은 무엇과 같은 것일까?
이 사고실험은 토마스 네이글의 논문 “박쥐가 된다는 것은 무엇과 같은 것일까?”에서 유래한다.
박쥐는 눈이 퇴화되어 우리와 같은 시각적 경험을 할 수 없는 대신에 음파탐지를 통하여 대상을 인식하고 길을 찾는다.
우리의 시각에 해당하는 기관이 박쥐의 경우, 청각인 것이다. 박쥐는 높은 음조의 소리를 발산한 다음 그 반향을 이용하여 대상의 위치를 파악한다.
우리는 질문할 수 있다. 박쥐가 음파 탐지를 이용하여 대상을 분별한다는 것은 어떤 것일까? 분명 그것은 우리가 경험하는 것과는 아주 다른 것으로 보인다.
그렇다면 그것은 어둠 속에서 높은 음조의 소리가 사방으로 빗발치는 모습일까? 그것도 아니다.
그것은 우리가 관찰하는 범위 내에서 상상해 본 것일 뿐, 박쥐의 입장에서 직접 겪어보지 않고서는 결코 이러한 경험이 어떨지 알 수 없다.

위의 여
러 사고실험에서 알 수 있는 사실은, 바로 감각질의 ‘특권화된 접근(privileged access)이다.
감각질은 1인칭적으로만 접근할 수 있는 본질적으로 주관적인 접근이라는 것이 특권화된 접근이 말하고자 하는 함의이다.
우리가 타인의 마음에 대해서 혹은 동물의 인식과정에 대해서 말하는 것은 단지 우리가 알고 있는 자신의 인식과정 하에서 추측하는 것일 뿐이며 그 본질적인 것에 대해서는 알 수 없다.
이는 자칫 불가지론으로 빠져들 수 있지만 다르게 생각하여 보면 정신의 작용, 즉 마음의 방식이 나와 같은 것이라고 생각하는 것은 잘못일 수 있으며 여러 가지 방식이 존재할 수 있다는 가능성에 대해서도 말해주고 있다.


- 설명적 간극 논변(explanatory gap argument)
조셉 레빈(Joseph Levine)은 근본적으로 주관적 경험의 질적 차원을 뇌로부터 분리하는 과정에서의 설명적 간격이 있을 수밖에 없다는 직관을 가졌다.
또한 이러한 논의가 속성 이원론을 옹호하는 사람들과 물리학자 간의 논쟁을 위해서 중요하다고 강조했다. 그의 주장은 이러하다.
첫 번째 단계 만약 유물론이 참이라면 물질적인 것으로부터 어떻게 정신적인 것이 나오는지 설명해야만 한다.
유물론자들이나 자연주의자들이 주장하는 것처럼 자연이 하나의 크고 법칙적이며 질서 있는 체계라면 하나의 큰 전체로서의 자연을 관리하는 그 기초적인 원리에 의하여 그러한 체계 안의 어떤 부분의 발생이라도 설명하는 것이 가능해야 한다.
두 번째 단계에서는 뇌의 과정(어떠한 물리적 발생에 의해서도)에 의해서는 감각질의 존재에 대해 설명할 수 없는 것으로 보이는 점을 지적한다.

두 번째 단계 그러나, 문제는 감각질이 우리에게 주어질 때 다른 거대한 영역을 상정하지 않더라도 그것을 생각할 좋은 이유들이 있다는 것이다.
즉, 물리적인 것과 정신적인 것들 사이에 설명적인 간극이 존재한다. 레빈은 이처럼 자신의 시각을 확장한다.
세 번째 단계 내가 나의 빨간 디스켓 케이스를 보고 있을 때, 나는 문자적으로 붉음이라는 시각적 경험을 갖는다.
디스켓으로부터 나오는 특정한 구성의 빛은, 또한 특정한 방식으로 나의 망막을 자극한다. 그것은 결국 나의 시각피질에서 다양한 신경적 사건을 발생시킨다.
그런데 이 사건들을 모두 본다하여도 내가 처음에 느꼈던 붉음이라는 시각 경험은 어디에 있는가?
이것은 마치 물리적인 것과 정신적인 것 사이에는 우리가 보고 알 수 있는 관계가 없으며 전자에 의한 후자의 설명은 불가한 것으로 보인다.
이처럼 신경상태와 의식 간에 맺는 관계에 대하여 설명하는 것이 불가능한 것이라고 주장하는 것이 설명적 간극이다.
그러나 레빈은 이러한 간격이 존재론적인 차이가 아니라 인식론적인 차이일 수 있다는 의견으로서 본질적으로는 의식과 물질적인 것이 완전히 같을 수 있다는 시각을 가지고 있다.


매리의 방
프랭크 잭슨(Frank Jackson)에 의해 1980년대에 쓰여 진 것으로서 물리주의에 대한 반대 개념으로 많이 쓰이곤 한다.
흑백의 방에 있으면서 흑백 텔레비전을 통해 세계를 탐구한 색 과학자 매리는 이 세계와 자신에 대한 모든 정보를 가지고 있다.
그런데 어느 날 매리는 이 흑백의 방에서 나오게 되고 세계에 대한 어떤 것과 그것에 관한 시각적 경험을 배우게 된다.
이는 매리의 이전 지식이 불완전했음을 보여주며, 그녀는 모든 물리적 정보를 가지고 있었으므로 물리적 정보 이상의 것이 있다는 것이다.

논증은 이렇게 정리할 수 있다.
메리가 흑백의 방을 떠나기 전, 그녀는 색과 색 지각에 대한 모든 물리적 사실들에 대해 알고 있었다. (그녀는 모든 물리적인 사실을 알고 있다.)
그녀가 아직 알지 못하는 색에 대한 다른 사실(붉은 대상들이 특정한 방식으로 보이는 사실)이 존재한다. (그러므로 그녀가 모든 사실들을 알았던 것은 아니다.)
(결론) 따라서 물리적이지 않은 사실. 즉, 비 물리적인 것이 존재한다.
매리의 방에 대한 Jackson의 지식 논변은 특정한 색의 감각질에 고려되는 것으로 보이지만, 이는 쉽게 청각이나 후각, 미각에도 확장할 수 있다. 즉, 모든 감각질에 적용할 수 있다.


차머스의 분류
의식(consciousness)의 형이상학에 관련해 이제까지 철학자들이 내 놓은 입장들은 매우 다양한데 이 입장들에 따라 감각질에 대한 입장도 달라진다.
데이비드 제이 차머스(David J. Chalmers)는 그의 논문 “Consciousness and its place in nature(2002)”에서 심신문제에 대한 지난 75년간의 논의들을 크게 6가지의 타입(타입A~타입F)으로 분류하였다.
이중 세 개의 타입(타입A~타입C)은 환원주의적 입장을 취하고 있고 나머지 세 개의 타입(타입D~타입F)은 비환원주의적 입장을 취하고 있다. 이를 정리하여 소개한다.

타입 A 유물론: 인식론적 간극(epistemic gap)이 존재함을 부정하거나 존재한다고 하더라도 이는 쉽게 매워질 수 있다고 주장한다.
존재론적 간극(ontological gap)또한 부정한다. 이 관점에 따르면 의식의 쉬운 문제들(easy problem)이 다 해결되면 어려운 문제(hard problem)도 없어진다.
Type A는 의식이란 존재하지 않는다는 소거주의(eliminativism)적 관점을 취하기도 하고 의식이란 존재하지만 오직 기능적/행동적으로만 설명될 수 있다는 기능주의적(functionalism)/행동주의적(behavioralism) 관점을 취하기도 한다.
대표적 철학자- 데넷(Dennett), 드레츠키(Dretske), 하만(Harman), 루이스(Lewis), 레이(Rey), 라일(Ryle) 등.

타입 B 유물론: 인식론적 간극은 긍정하지만 존재론적 간극은 부정한다.
마치 H2O의 개념과 물(water)의 개념은 다르지만 그 두 개념이 가리키는 것이 결국 같은 것인 것처럼, 현상적인 특징과 물리적/기능적인 특징은 그 개념이 서로 달라 이로부터 인식론적 간극이 발생할 수 밖에 없지만 그 둘이 가리키는 대상은 결국 같다는 것이다.[12] 따라서 현상적인 특징과 물리적/기능적인 특징 사이에 존재론적 간극은 없다.
이에 따르면 메리의 방에서 메리가 나왔을 때 메리가 새로이 얻는 것은 없다.[12] 원래 알고 있던 것을 새로운 방식으로 알게 된 것 뿐이다.
대표적 철학자- 블락(Block), 힐(Hill), 레빈(Levine), 로어(Loar), 리칸(Lycan), 파피뉴(Papineau), 페리(Perry), 타이(Tye) 등

타입 C 유물론: 인식론적 간극을 긍정하지만 이는 인간이 가진 능력의 한계 때문이라고 이야기한다.[12] 인식론적 간극은 궁극적으로 끝에 가서는 해결된다는 입장이다.
예로 네이글(Nagel) 같은 경우는 우리가 의식이 어떻게 물리적일 수 있는지 지금은 설명해낼 수 없지만 개념적 혁명(conceptual revolution)이 발생하면 가능해질 것이라고 얘기하고, 맥긴(McGinn)같은 경우는 더 극단적으로 나아가 이 간극의 문제는 인간의 인식능력의 한계 때문에 인간이 해결할 수 없을 뿐 원칙상으로는 해결책이 있는 문제라고 이야기한다.
(차머스는 타입 C가 결국 밀고 나갔을 때 다른 타입들에 융합되어 버릴 거라고 이야기한다.
예를 들어 차머스는 멕긴의 주장같은 경우 타입F로 빠져나갈 수 있고, 네이글은 타입 B나 타입 F가 될 수 있다고 한다. 대표적 철학자- 네이글(Nagel), 처칠랜드(Churchland), 맥긴(McGinn) 등
이상의 유물론 타입 A,B,C가 현상적인 것을 물리적인 것으로 환원해서 생각해 내려고 하였던 것과 달리 이하의 타입 D,E,F는 물리적인 것으로 환원될 수 없는 현상적인 것 또는 현상적인 것을 이루는 더 근원적 “X(물리적인 것에서 비롯되지 않는)”의 존재를 긍정한다.

타입 D 이원론: 타입 D의 D는 데카르트(Descartes)의 D이다.[12] 즉 데카르트의 심신이원론(substance dualism)이 이에 속한다.
여기서 현상적 특징들은 물리적 세계에 영향을 줄 수 있으며 서로 상호작용(interaction)한다. 대표적 철학자- 포스터(Foster), 파퍼(Popper), 셀라스(Sellars) 등.

타입 E 이원론: 타입 E의 E는 현상부수설(epiphenomenalism)의 E이다. 현상적인 것들은 물리적인 것에 영향을 주며 인과적으로 작용할 수는 없다.
따라서 현상적인 특징들은 부수적인 것에 불과하다는 입장이다. 대표적 철학자- 캠프벨(Campbell), 헉슬리(Huxley), 잭슨(Jackson), 로빈손(Robinson)

타입 F 일원론: 타입 F엔 차머스 본인이 속해있다. 현상적인 특징을 물리적 현실세계의 더 이상 환원될 수 없는 근본적이고 내재적인 구성요소(property)로 생각한다.
대표적 철학자- 러셀(Russell), 맥스웰(Maxwell), 락우드(Lockwood), 차머스(Chalmers) 등.


감각질에 대한 철학적 입장들

물리주의
감각질 물리주의(간단하게 ‘물리주의적 입장’이라 하자)는 감각질이 물질적인 속성으로 환원될 수 있다는 시각이다.
‘물리적인’이라는 표현은 물리학의 영역에 있는 종류의 속성으로 꽤 넓게 쓰인다. 그러나 이것은 또한 생물학의 영역의 속성에서도 적용된다.
즉 물질적인 속성은 신경과학에 의해 연구되는 속성까지도 포함한다.
이러한 물리주의적 입장에는 소거주의로 가장 유명한 철학자인 Daniel Dennett, ‘능력 가설’을 통해 매리의 방(잭슨의 지식 논변)에 대응하는 David Lewis, 인공지능 연구자로 알려져 있는 Marvin Minsky, 저명한 신경철학자인 P. churchland(부부가 함께 활동) 등이 있다.
물리주의의 대표적인 철학자들을 통해 여러 물리주의자들이 어떠한 방식으로 감각질에 대해 생각하는 지에 대해 알 수 있을 것이다.

- 다니엘 데넷(Daniel Dennett)

데넷에 의하면 감각질이란 존재하지 않는다. 감각질에 관련한 데넷의 공격을 이해하려면 우리는 한 가지를 정리해야 한다.
감각질은 단순히 대상의 느낌이라는 속성을 지시하는 일반적인 이름이 아니며 이 용어는 문제가 되는 현상의 본성에 관한 특수한 시각을 갖는다.
대략적으로 말하자면 이 시각이란 ‘감각질’은 한 표상에 대해 하나로 나타난다는 것이다. 이때 표상이란 그 자체는 마음/두뇌의 실재하는 상태, 분명한 독립적 상태이다.
이처럼 내가 달리는 사람을 볼 때 그 지각은 나의 실재하는, 분명하고 독립적인 상태이며 이와 밀접하게 관련한 상태가 있는데 이것이 달리는 사람으로 ‘보여짐’이다.
데넷이 비판하고자 하는 것은 감각질에 대한 ‘보여짐’의 부분이다. 그는 그의 논문“Quining Qualia”에서 ‘전도된 스펙트럼 사고실험’에서의 ‘보여짐’에 의문을 가진다.
나는 처음 맥주를 맛보았을 때, 그것이 하수구 물 맛(보통 사람들의 경험)이 난다고 생각했다. 나중에 맥주는 매우 맛있는 것으로 바뀌었다. 맛이 여전히 같은 것인가 아니면 바뀌었는가? (Dennett. 1988)

데넷은 이처럼 우리가 상식적 직관으로 알고 있는 것과는 달리, ‘보여짐’의 변화나 불변이 어떤 것인지에 대해 우리가 분명한 생각을 전혀 가지고 있지 않다고 말한다.
우리가 한 종류의 ‘보여짐’과 다른 종류의 ‘보여짐’을 구분할 수 없다면 우리는 어느 것에도 적용할 수 없는 ‘보여짐’의 개념을 가지고 있는 것이 될 것이다.
데넷은 전통적인 철학에서의 ‘보여짐’의 개념으로서의 환상을 지지하지 않는다. 그에게 감각질은 말로 표현할 수 없고, 본래적이고, 개인적이고, 자체가 개별적인 표상 상태나 사전의 속성이 아니다.
오히려 그것은 복잡한 관계적 속성이다. 다시 말해 타인현상적 또는 자기현상적 판단, 즉 주어진 상황, 역사, 두뇌 그리고 행위에 의해 대상이 어떻게 느껴지는가 하는 판단의 순수한 산물인 어떤 속성일 뿐이다.
데넷에 의하면 지각 입력은 순수하게 질적인 것이 될 수 없다. 데넷은 ‘감각질’을 지각과정의 산물이나 출력으로도 믿지 않는다.
의식의 무대에서는 감각에 의해 제공되는 감각질, 즉 선호되거나 혐오되거나 판정되거나 검토되거나 기억에 저장되거나 자아에 의해 다른 인지 목적에 사용되거나 하는 감각질이란 존재하지 않는다.
그러나 1인칭 시각에서 본다면 당신에게는 ‘냄비수프를 내가 처음 먹었을 때의 맛’이라는 질적인 상태는 존재하지 않는 것처럼 보일 것이다.
당신이 즉각적으로 싫어할, 당신의 미각 경험에서부터 자기 발생적으로 판정을 내릴, 그 맛의 여러 질적인 부분들에 대해 여유를 갖고 검토할(그것이 정확히 ‘무엇이었지?’), 그리고 미래의 냄비 수프의 경험을 기대하면서 기억에 저장할 그런 맛이란 존재하지 않는다.
보다 정확하게 한다면, 데넷의 시각에서는 우리의 지향적 지각 경험은 ‘질적인 측면’을 전혀 가지고 있지 않다(경험론자들에 따른다면).
지각과정의 입력들은 현상적 상태들이 아니므로 (애초에는 아무것도 없을) 지각과정의 현상적 ‘잔여물’만이 존재할 수 있을 - 또는 존재하지 않을 - 뿐이다.
따라서 적절한 주의 집중과 추상화를 통해 접근할 수 있는 나의 지향적 지각 경험에는 질적인 상태가 존재하지 않는다.
그렇다면 시각경험이나 후각경험과 같은 것이 ‘질적인’ 경험이 아니라면 도대체 그것은 무엇인가.
데넷의 표준 답변은, 감각의 질적 속성들이 두뇌 상태의 성향적 속성들 이외에 아무것도 아니며, 이 질적인 속성은 일정한 관련 효과를, 그런 두뇌 상태를 지닌 속성의 경험자에게 일으킨다(1998,p. 146)는 것이다

- 데이비드 루이스(David Lewis)
데이비드 루이스(David Lewis)는 지식의 유형과 감각질의 경우에서 지식이 넘어가는 과정에 대한 새로운 가설을 소개하였다.
루이스는 “매리의 방 사고실험”에서 매리가 그녀의 흑백의 방에서 붉은색이 어떻게 보이는 지에 대해 학습할 수 없을 것이라는 사실에 동의한다.
그러나 그는 그러한 사실이 전혀 문제되지 않는다고 말한다. 그의 주장에 따르면, 학습은 정보를 전달하지만 감각질을 경험하는 것은 정보를 전달하지 않는다.
대신에 감각질 경험은 능력을 전달한다. 매리가 붉은 색을 볼 때, 그녀는 어떠한 새로운 정보도 얻을 수 없다. 대신에 그녀는 새로운 능력을 얻는다.
- 지금 그녀는 붉음이 어떻게 보이는지에 대해 기억할 수 있고, 다른 붉은 것들이 어떻게 보일지에 대해 상상할 수 있으며 붉음의 더 나아간 사례까지 알아볼 수 있다.
루이스는 잭슨의 사고실험(매리의 방)이 “현상적인 정보 가설”을 사용한다고 말한다.
- 즉, 매리가 붉음을 보고 얻는 새로운 지식은 현상적 지식이다. 루이스는 지식의 두 유형 사이를 구별 짓는 “능력 가설”을 새로이 제안 한다 
: 지식은 know-that(정보)과 know-how(능력)으로 나뉜다. 평소에 두 지식은 엉켜있다. 평범한 학습은 또한 그 대상의 경험과 동반된다.
그리고 사람들은 정보를 학습하는 동시에(예를 들어, ‘프로이트는 심리학자였다’는 사실) 능력도 얻는다(‘프로이트의 이미지를 알아볼 수 있는 능력’).
그러나 사고실험에서, 매리는 평범한 학습을 통해 오직 know-that 지식만을 얻는다. 그녀는 기억하거나, 상상하거나 붉은 색을 알아보는 등의 know-how 지식을 갖는 것으로부터는 단절되어 있다.
우리는 매리가 붉음에 대한 경험을 동반하여 도출된 몇몇의 필수적인 데이터들을 새로이 학습하였다는 직관을 갖고 있다. 그것은 또한 어떤 것들은 방 안에서 학습되지 않는다는 점에서 논쟁적이다;
예를 들어, 우리는 방 안에서 스키를 타는 방법을 배웠다는 것을 기대하지 않는다. 루이스는 정보와 능력이 잠재적으로 다른 것이라는 것을 정교화한다.
이러한 방법으로, 물리주의는 아직도 메리가 새로운 지식을 얻었다는 결론과 양립가능하다. 그리고 이러한 생각은 또한 감각질의 다른 예들을 고려하는 데에 유용하다; 박쥐로 사는 것”은 능력, 즉 know-how 지식이다.

- 마빈 민스키(Marvin Minsky)
베테랑 인공지능 연구자인 마빈 민스키는 감각질의 문제가 본질적으로 복잡성, 더 정확히 말하면 단순성을 위한 복잡성의 실수인 것으로 보았다.
지금, 철학적인 이원론자들은 불평할지도 모른다.: “당신은 다치는 것이 당신의 마음에 어떻게 영향을 주는지 설명 했어요
- 그러나 당신은 아직도 다쳤다는 느낌을 어떻게 표현해야할지 모르는군요.” 이것은 아주 큰 문제를 유지시킨다.
- 독립된 것으로서 ‘느낌’을 구체화 하는 시도는 즉, ‘설명할 수 없는 것’의 본질이다. 내가 그것을 볼 때, 느낌은 이상한 괴물과 같은 것이 아니다. 그것은 간단하게 ‘다치는 것’을 구성하는 그들의 인지적인 변화이다.
- 그리고 이것은 또한 이러한 변화를 표현하고 요약하기 위해서 하는 서투른 시도들을 포함한다. 그 큰 실수는 자원(심적 변화를 불러일으키는)에 대한 우리 성향의 복잡한 재배열을 위해 우리가 언어를 사용하는 것을 인지하기보다는, ‘다치는 것’의 ‘본질’, 그리고 단순하고 단일한 것으로서 그것(감각질)을 보는 데에서 온다.
민스키는 의식에 대하여, 그것이 많은 숫자의 자동적이고 상당히 단순한 작동체들의 복잡한 상호작용에서 등장한다고 생각하였다.

- 폴 처치랜드(Paul Churchland)
폴 처치랜드에 따르면, 의식은 두뇌의 생물적 속성이다. 처치랜드에게 ‘매리의 방’에서의 매리는 야생의 아이처럼 여겨질 것이다.
야생의 아이는 어린 시절 동안에 극단적인 고립을 겪는다. 기술적으로 메리가 방을 떠날 때, 붉은 색깔이 어떤 것인지를 알거나 보는 능력을 가지고 있지 않을 것이다.
뇌는 색을 보는 방법을 발달시키고 배워야 한다. 뇌가 그러한 능력을 갖기 위해서는 시각피질의 v4 섹션에서의 패턴 형성이 필요하다.
이러한 패턴들은 빛의 파장의 노출을 톨해 형성되는데, 이러한 노출은 이른 시기에 뇌의 발달을 필요로 된다.
매리의 경우에, 색에서의 식별과 범주화는 오직 흑백의 표상에 관하여만 있을 것이다.

매리의 방 논변(잭슨의 지식논변)을 다시 정리하면,
(A1) 매리는 (석방 이전에) 물리적인 모든 것을 알고 있다.
(A2) 매리는 (석방 이전에) 모든 것을 알고 있지는 않다. (매리는 석방 시에 무언가를 배운다.)
(A3) 그러므로, 물리적이지 않은 사실이 있다.
(A4) 그러므로, 물리주의는 틀렸다.
가 될 것인데, 물리주의자인 처칠랜드는 (A1)과 (A2)의 안다가 같은 것이 아니라, 전자는 명제적 지식을 안다는 것이며 후자는 비명제적 지식을 안다는 것이라고 주장했다.

기능주의
기능주의는 "심적 상태(mental state)의 본질이 감각자극의 입력과 행동결과의 출력을 연결하는 인과적 역할(role, function)에 있다"고 주장한다.
기능주의에 따르면 모든 정신적 특징들은 기능적 특징들로 설명될 수 있다. 기능주의는 감각질의 문제를 제대로 설명해낼 수 없다는 비판을 받는다.
기능주의자에 대항하는 근거로서 흔히 거론되는 것이 역전 퀄리아(inverted qualia)와 철학적 좀비(philosophycal zombie)이다.
즉, 기능주의가 주장하는 바와 달리 감각질은 기능(function)이나 원인적 역할(causal role)과는 동떨어져 있는 것이라는 반박이다.

- 김재권의 기능적 환원주의
김재권은 물리주의를 옹호하며, 정신적인 속성에 대하여 적어도 당위적인 차원으로라도 ‘환원주의’를 받아 들여야한다는 강한 주장을 한다.
그는 “실재한다는 것은 인과적 힘을 갖는 것”이라는 알렉산더의 논제를 주장하며 인과적 힘을 갖지 않는 존재는 진정한 실재가 아닌 부수현상이라고 말한다.
이때 감각질은 지향성/인과적 기능을 하지 못하므로 부수현상이 된다. 이 때문에 그는 그의 강력한 환원주의적 입장에서 한걸음 물러나 비교적 문제에 대한 소극적 태도를 보인다.
그는 물리현상에서는 찾아볼 수 없는 의식의 주관성 문제에 대해 깊게 생각하는 듯 보이며 감각질을 중요하게 생각하는 최근 철학자들의 동향은 이와 유사하다.
김재권은 심신환원주의가 갖는 설명의 부담에 대해 최근 저서인 『물리주의, 또는 거의 충분한 물리주의』[28] 에 담고 있으며, 이와 함께 「극단에 선 물리주의」에 나타난 그의 생각은 다음과 같다.
1) 물리주의는 극복해야 할 두 가지 주요한 어려움들이 있는데, 이는 정신 인과의 문제와 의식의 문제이다.
첫째 문제는 정신성이 어떻게 인과적으로 폐쇄된 물리적 세계에서 영향력을 가질 수 있는가를 설명하는 문제이다.
둘째는 근본적으로 그리고 본질적으로 물리적인 세계에 의식과 같은 것이 있을 수 있는가를 설명하는 문제이다.
2) 한 정신적인 항목이 물리적 세계 내에서의 그 실현자로 기능적으로 환원될 때 오직 그때에만 그 항목과 관련된 정신 인과의 문제는 해결될 수 있다.
3) 지향적/인지적 속성은 기능화될 수 있으며, 따라서 기능적으로 환원될 수 있다고 믿을 만한 이유가 있다.
반면에 의식은 기능화될 수 없으며, 따라서 환원 불가능하다. 그러므로, 정신 인과의 문제는 지향적/인지적 속성에 관하여는 해결 가능할지라도, 의식 속성들 또는 감각질에 관하여는 해결 불가능하다.
4) 의식이 기능화될 경우에 오직 그때에만 의식의 문제는 해결가능하다 또는 설명적 간극이 메워질 수 있다.
5) 그렇다면 감각질은 물리적 도식 내에 편입될 수 없는 잔여가 된다.
감각질은 물리적인 것에 환원될 수 없으며, 그런 이유 때문에 (ⅰ)감각질은 부수현상이며, (ⅱ) 그들의 존재 그리고 특정한 신경적 또는 물리적 과정과의 관찰된 연관성은 설명될 수 없다.


표상주의
표상주의(representationalism)는 지향주의(intentionalism)라고도 할 수 있다. 표상주의자들은 경험의 현상적 특징들(감각질)이 경험의 표상적 특징들로 설명될 수 있다고 주장한다.
마이클 타이(Michael Tye)와 같은 환원주의적 표상주의자들은 심지어 감각질은 표상적 특징들과 동일한 것이라고 이야기한다.
마이클 타이(Michael Tye)와 유사한 주상을 하는 사람들로는 프레드 드레츠키(Fred Dretske),하만(Harman), 리칸(Lycan), 멕도웰(McDowell), 레이(Rey), 화이트(White) 등이 있다.
다음은 마이클 타이가 감각질에 대해 이야기하는 부분을 인용한 것이다.

지금 당신의 눈앞에 펼쳐져 있는 광경에 주목해서 그것이 당신에게 어떻게 비춰지는 지에 집중해 보아라.
당신이 당신의 눈앞의 여러 대상들을 보게 되는 것은 그 대상들의 외관(surfaces)을 봄으로써 이다.
(중략)
당신이 직관적으로 보는 그 외관들은 보편적으로 관측되는 그 대상들의 외관이다.
(중략)
당신은 그 외관들을 보면서 즉각적으로 그리고 직접적으로 그것들의 질적 특징들(qualities, 여기서 감각질과 같은 의미) 통째를 인식하게 된다.
(중략)
당신은 그것들을 대상들의 질적 특징들로서 경험하는 것이지 자신의 경험의 질적 특징들로서 경험하는 것이 아니다.

마이클 타이는 통증의 감각질에 대해서 이렇게 이야기 한다.

손가락에 통증을 느낄 때, 당신은 그 통증이 손가락에 있다는 걸 알아차리지 못하고 그 고통을 느낄 수 있다.
예를 들면, 당신이 다른 무언가에 정신이 팔려 고통의 감각에 집중하지 못할 때 그럴 수 있다.
하지만 당신이 고통을 알아차리고 이에 집중한다면 당신은 당신의 고통이 느껴지는 그 곳으로 정신을 집중하게 될 것이다.(이 경우에는, 손가락으로)
(중략)
당신이 고통에 집중할 때, 당신은 즉각적이고 직접적으로 당신의 손가락에 있는 그 질적 특징들(고통의 감각질)을 인식한다.
(중략)
여기서 당신의 통증은 상상통일 수도 있다. 하지만 여전히, 당신은
(중략)
손가락이 실제로는 존재하지 않는다고 하여도 그 질적 특징이 손가락에 있는 것으로 지각한다. 이는 우리가 직접적이고 내적으로 인식하는 고통의 경험들(고통의 감각질)이 (오류 가능성이 없는 것으로 가정되는)주관적 경험의 질적 특징들이 아니라 “고통이 있는 것으로 느껴지는 특정 부위의 신체적 손상”의 질적 특징들이라는 점을 분명하게 보여준다.

하지만 과연 감각질이 어떤 특정 지향성(intentionality;“마음이 어떤 물체나 세계의 상태를 지시하거나 지향하는 특징”)을 갖는지에 대해서는 논란이 있다.
표상주의의 주장에 오류가 있다고 주장하는 사람들은 그들의 주장과는 달리 현상적 특징이 표상적 특징들과 동일하지 않은 경우가 있다고 주장한다.
한 예로 우리가 어떤 것이 머리 위를 날아가는 것을 보는 경험과 머리 위로 날아가는 소리를 들은 경험에서, 이 두 경험은 현상적으로 서로 다른 특징을 가지고 있지만 우리는 그것들이 표상하는 바를 “방금 머리 위를 무엇이 지나갔어.” 라고 동일하게 이야기한다.
그 둘을 구분하는 것은 그것들이 표상되는 방식을 설명해야 가능할 텐데 이는 표상과는 다른 무언가(여기서는 방식(way))을 불러들이는 게 된다.
이러한 반박 사례들은 어떤 현상적 특징들이 반드시 표상적 특징과 동일하거나 그로부터 수반(supervene)되는 것은 아님을 보여준다.

표상주의에서 새로운 영역을 개척하는 사람들도 있다.
데이비드 찰머스(David Chalmers)는 감각질(현상적 특징들)이 표상적 특징들과 관계가 깊다는 표상주의에는 동의하지만 마이클 타이(Michael Tye)처럼 환원주의적 표상주의를 택하지는 않는다.
존 설(John Searle) 의 경우 현상적 의식과 지향성(intentionality)이 매우 밀접한 관계가 있음에는 동의하지만 그는 표상주의자들처럼 의식을 지향성으로 설명하지 않고 지향성을 의식으로 설명해야 한다고 주장한다.
조지 그라헴(George Graham), 테리 호겐(Terry Horgen), 존 티엔슨(John Tienson)도 이에 비슷한 입장이다.


신비주의
신비주의는 의식에 문제에 관한 심리철학의 입장 중 하나로서, 감각질이 현재의 물리학에 포함되어 있지 않고 '어려운 문제Hard problem'도 여전히 남아 있기 때문에, 그 문제를 해결하는 것은 불가능하다고 생각한다.
이러한 입장에 서 있는 학자들은 물질인 뇌로부터 어떻게 주관적인 의식 체험이 생겨나게 되는지에 대한 문제는 해결 불가능하며, 그런 이유로 심신의 문제는 역시나 해결 불가능하다는 입장이다.
이 입장의 대표적인 학자에는 '토마스 네이글(Thomas Nagel)'과 '콜린 맥긴(Colin McGinn-1950. 3. 10. 영국의 철학자. 현재 마이아미대학 교수)' 그리고 '스티븐 핑커(Steven Arthur Pinker-1954. 9. 18-. 캐나다 몬트리올 태생. 미국의 실험심리학자, 인지심리학자. 2009년 현재, 하버드대학에서 심리학 교수로 근무하고 있다)' 등이 있다. 
이러한 입장에서 네이글은, 감각질의 문제가 해결되기 위해서는 우리들이 가지고 있는 세계에 관한 견해가 근본적인 수준으로부터 바뀌지 않으면 무리일 것이라고 생각하였다.
토마스 네이글은 ‘박쥐로 사는 것은 어떤 것인가?’라는 사고실험을 통하여, 어떤 존재가 의식을 갖는다는 것은 ‘something it is like to be that being’(그것임, 그 존재가 된다는 것은 어떤 것인가)의 문제라고 보았다.
그러나 인간이 세계를 보는 현재의 수준은 자신의 입장에서 세계를 바라보는 관찰 형태이며 이러한 현재의 방식으로는 타인의 감각질이 어떠한 것인지, 다른 동물의 의식경험이 어떠한 것인지에 대해 알 수 없다고 보았다.
맥긴은 인간이라는 종(種)이 가지는 고유의 인지적 메커니즘은 뇌의 구조로 인해, 일정한 정도의 능력적 한계를 지니고 있기에 그러한 능력을 넘은 문제가 인간에게서는 절대 파악될 수 없다고 하는 ‘인지적 폐쇄’ 개념을 주장하였다.
철학자 콜린 맥긴은 이렇게 말했다.
내가 당신의 두뇌에 대해 모든 것을 안다고 가정해보자. 나는 당신 두뇌의 해부학적 구조, 두뇌의 화학적 구성성분, 다양한 두뇌영역의 전기자극 패턴을 안다.
심지어 모든 원자의 위치와 그보다 하위단위인 전자구조까지도 안다. 그렇다면 내가 당신의 정신에 관해 모든 것을 아는 것인가? 분명 그렇지 않을 것이다.
나는 당신의 정신에 관해 모른다. 당신의 두뇌에 관한 지식을 안다고 해도, 나는 당신의 정신에 대해서는 전혀 알지 못한다.


이원론
심신(心身)문제와 관련해서 이원론(二元論)을 주장하는 사람들이 있다. 데카르트의 경우 실체이원론(substance dualism)을 주장하였는데 이에 따르면 몸과 마음이 두 독립적인 개별적 실체로 존재한다.
하지만 데카르트의 실체이원론을 따르자면 몸과 마음이 어떤 상호작용을 해서 서로 연관을 갖는지를 설명해내야 한다.
여기서 어떤 이원론자들은 그 연관관계를 설명해내기 보다는 부수현상론(epiphenomenalism)을 선택해 그 연관관계를 설명할 이유를 말소해버린다.
부수현상론에 따르면 마치 우리가 움직일 때 그림자가 생기는 것처럼 현상적인 것(심적인 것들)은 물리적인 것의 그림자 같은 것일 뿐 물리세계에 어떤 영향도 줄 수 없는 것이다.

일원론
감각질과 물리적 현상의 사이를 잇기 위하여 정보에 주목하는 일련의 연구적 흐름이 있다.
그것은 '존 휠러John Archibald Wheeler(1911.7.9-2008.4.13. 미국의 물리학자)'가 주장했던 "it from bit(모든 것은 비트로부터 형성된다)"라는 형이상학에 영향을 받아서 주장을 핀,
'데이비드 존 찰머스(David John Chalmers)'의 'Dual-aspect Theory of Information(정보의 이중 양상 이론)'과 '쥬리오 토노니(Giulio Tononi)'의 '의식의 정보통합이론' 같은 수학적인 구성을 가진 이론이다.
데이비드 찰머스의 ‘정보의 이중 양상 이론’은 중립적 일원론으로서, 이 이론에 따르면 심적 속성과 물질적 속성은 하나의 단일한 실체(정신적인 것도 아니고 물질적인 것도 아닌 정보일 뿐)의 두 가지 다른 양상이다.
이러한 시각은 정신과 물질이 단일하게 존재하는 신(자연)의 수많은 ‘양태들modes’이라고 한 ‘베네딕트 두 스피노자’의 형이상학과 유사하다.
이러한 입장에 따르면 감각질도 현상적 속성으로 나타나는 일련의 정보로 보아야 할 것이다.


감각질에 대한 과학적 입장들

- 프란시스 크릭(Francis Crick)과 크리스토프 코흐(Christof Koch)
프랜시스 크릭[Francis Crick: 솔크 생물학 연구소(Salk Institute for Biological Studies)샌디 에이고 소재]과 크리스토프 코흐(Christof Koch: 캘리포니아 공과대학)는 시지각(visual perception)에서부터 의식을 탐구하기 시작한다.
그들은 “합해졌을 때 특정한 의식적 지각체나 경험을 일으키기에 충분한 신경적 기제나 사건들의 최소 집합,” 즉, 의식의 ‘분자적이고 신경적인 상관물’(NCC, neuronal correlates of consciousness)을 찾는다면 우리가 의식에 관한 아주 유용한 설명 틀을 갖게될 것이라 생각한다.
크릭과 코흐는 정신적 사건과 그것의 신경상관물 사이에는 분명한 대응관계가 있어야 한다고 믿으며, 다시 말해 이는 물질이 없으면 마음이 존재할 수 없다는 것이다.
이들은 의식을 인과적 힘을 갖지 않는 부수현상이나 환상일 것이라고 생각하지 않았다.
그들은 유기체가 주관적인 느낌(날 느낌(raw feel): 감각질)을 갖게 됨으로써 일종의 진화적인 관점에서 더욱 향상된 삶을 살 수 있게 되었다고 말한다.
그는 “주관적인 경험을 기정사실로 여기고, 뇌의 활동은 생물학적 존재가 무언가를 경험하는 데 필요하고도 충분한 조건이라고 가정”하는 데서 출발한다.
그들에게 ‘감각질’은 기억에 필수적이며, 자아를 형성하며, 주체가 미래를 계획하고 선택하는 데 영향을 미치는 것이다. 감각질은 의미와 연관된다.
(부수현상론자들이 주장하는 것과는 달리) 또한 지각체와 관련된 많은 개념과 경험들을 재빠르게 부호화하는 ‘기호(symbol)’의 역할을 한다.
이들의 이론에 따르면, 감각질은 전전두와 전대상피질에 위치한 계획 단계에 밀접한 연관이 있다.

- 로저 펜로즈(Roger Penrose)와 스튜어트 하메로프(Stuart Hameroff)
감각질과 양자역학 사이에 어떤 관계가 있다고 여겨 이를 연구하는 사람들이 있다. 대표적 인물로 로저 펜로즈(Roger Penrose)가 있다.
그가 양자역학에 주목한 까닭은 의식의 계산불가능성에 기반을 둔다. 그는 그의 책 "황제의 새 마음 (The Emperor's New Mind)(1989)"에서 수학의 형식화에 대한 한계를 증명한 괴델의 불완전성 원리(Gödel's incompleteness theorems)을 바탕으로 뇌에도 알고리즘적이고 계산적인 것을 넘어서는 능력이 있다고 주장한다.
그래서 의식을 이루는 근본 물질도 계산 불가능적(non-computable)인 특성을 지닐 것이라 여겨, 계산불가능성을 지닌 양자의 세계에 주목하였다.[37] 로저 펜로즈는 스튜어트 하메로프(Stuart Hameroff)와 함께 각자의 이론을 합쳐서 “조화로운 객관적 파동수축”(Orchestrated Objective Reduction, 줄여서 Orch-OR 또는 ORR)이론을 만들었다.
이 이론에 따르면 뇌의 미세소관(microtubule)을 구성하는 단백질인 튜블린(tubulin)의 파동함수가 수축할 때에 의식체험(감각질)이 생성된다.
"주관적 수축(Subjective reduction)"과 달리 "객관적 수축(Objective reduction)"이라고 한 것은 관측(observation)이나 환경적 영향에 의해 수축이 일어난다고 하는 양자역학의 일반이론과 달리 튜블린의 파동함수는 스스로 수축(self-collapse)한다고 보았기 때문이다.
하지만 이 이론은 아직 매우 개념적인 것이며 아직 가설단계에 있는 양자중력 등과 결합되어 있기 때문에 많은 난점을 가지고 있다.

- 라마찬드란(Ramachandran)
라마찬드란은 감각질의 존재를 부정하거나 감각은 부수적인 현상일 뿐이라고 하는 생각(부수현상론;epiphenomenalism)에 반대한다.
그는 “어떻게 뇌 속 뉴런에서 발생한 이온과 전류의 흐름이 차가움, 따뜻함, 빨강과 같은 주관적 감각을 만들어내는가?”와 같은 문제가 있기 때문에 감각질은 분명 존재하며 감각질의 문제는 매우 중요하다고 생각한다.
그는 감각질을 지닌 감각의 특징을 3가지 정도로 이야기 한다. 먼저 그 인식(입력)은 비가역적(irrevocable)이고 반응(출력;response)은 유연적(flexibile)이며 그 감각질은 어느 정도 순간기억에 보관된다고 한다(endurance).
그는 감각질이 측두엽에서 발생한다고 주장한다.[40] 이 주장은 의식작용의 초기단계(early stage)도 의식작용의 마지막 단계(final stage)도 아닌 의식작용의 중간단계(intermediate stage)에 관련되는 측두엽이 인식(perception)과 행동(action)의 중간영역인 감각질에 관여할 거란 생각에서 비롯한 것이다.
그는 또한 감각질의 문제는 자기(self)의 문제와 동전의 양면처럼 서로 결부되어 있다고 한다.[40] 감각질이 없는 자기(self)란 없고 자기(self)없이 둥둥 떠다니는 감각질도 없기 때문이다.



관념이란


관념의 정의 – 존 로크

그것(관념, idea)은 우리가 생각할 때 무엇이든 지성의 대상이 되는 것을 가장 잘 표현할 수 있는 용어(term)이므로, 나는 환상(phantasm), 개념(notion), 종(species) 또는 그 어떤 것이든 그것을 생각할 때 마음이 작동한 것 등을 표현하기 위해 '관념'이라는 말을 사용해 왔다.
여기서 사용한 관념이라는 말은 넓은 의미로 사용한 것으로서 그것이 가지고 있는 관념에 대한 마음의 작용뿐만 아니라, 어떤 생각에서 일어나는 불안이나 만족 등, 그들 마음의 작용에서 때때로 일어나는 어떤 종류의 감정도 아울러 포함한다.
적어도 그 적용 범위만 놓고 본다면, 마음이 떠올리는 모든 것(감각에서부터 사고에 이르는 모든 것)을 지칭하고 있다는 점에서 로크의 '관념'은 칸트의 '표상(Vorstellung)'과 거의 등가어라 할 수 있다. 이는 바꾸어 말하자면, 로크의 관념에 대한 언급이나 정의는 너무나 폭이 넓고 애매하여 이를 정확히 정의한다는 것 자체가 매우 어려움을 의미한다. 그럼에도 불구하고 그가 '관념'이라는 말로써 표현하고자 하였던 바를 정리하자면, 일단 다음과 같은 해석이 유력할 것이다.
"현대 철학자 암스트롱도 로크의 관념이 지극히 다양한 방식으로 사용되고 있음을 지적한 바 있다.
그는 로크의 저서에서 '관념'이 가진 최소한 다음의 네 가지 다른 의미를 읽어낼 수 있다고 하였다.
1) 감각 지각sense-perception 또는 감각 인상sense-impression,
2) 신체적 감각bodily sensation(고통이나 간지러움 같은 것),
3) 심적 이미지 즉 심상mental image,
4) 사고와 개념thoughts and concepts"
(김효명, 『영국 경험론』, 29쪽. 각주 14).

그러나 이와 같은 네 가지 정도의 의미 분류 외에 로크의 관념을 이해함에 있어서 문제가 되는 것 중 하나는 과연 로크가 관념을 '심적 작용 또는 그 작용의 결과'라고 생각하였는지 아니면, '심적 작용의 대상'이라고 생각하였는지가 불투명하다는 점이다.
예를 들어 로크는 지각이나 기억 등을 관념이라고 부르기도 하고, 감각이나 지각의 결과로 마음에 획득되는 것을 관념이라고 부르기도 한다.
그리고 위의 인용문에서 보듯이 관념을 지성의 대상이라고도 말한다.
"'phantasm'은 홉스의 글에 나오는 용어로서 이 말로 로크가 의미하는 바는 아무런 외적인 원인도 없이 마음속에 생겨난 심상을 말하며, 'notion'은 17세기 아리스토텔레스 철학을 추종하는 사람들에 의해 사용된 말로서 현재 우리가 '개념'이라는 말로 이해하고 있는 뜻에 가깝다. 그리고 'species'라는 것은 좀 복잡하다.
스콜라 철학에서 주로 사용되었던 용어로서 감각적인 species도 있고, 지적 species도 있다. 로크가 말한 species는 감각적인 종류의 것, 즉 외적 대상이나 성질이 마음에 나타남을 뜻한다.

단순 감각 관념이 그 대표적인 예에 속한다. 예컨대 내가 사과를 지각할 때 생기는 '빨강'이라 불리는 단순 관념은 species에 속하고 '사과'라 불리는 복합 관념은 notion에 속한다.
그런가 하면 일단 지각하였던 그 사과를 머릿속에 다시 기억해낼 때라든지 아니면 아직 한번도 지각한 적이 없는 괴상한 동물을 머릿속에 상상해 볼 때 생기는 관념은 phantasm에 속한다고 할 수 있다."(김효명, 『영국경험론』, 아카넷, 28-9쪽)

그리스어의 이데아(idea)에 유래하는 영어의 아이디어(idea)나 독일어의 이데(Idee)에 상당하는 말(단, 독일어의 이데는 '이념'으로 번역되어서 특별한 의미를 지니는 경우가 있다). 이데아는 원래 보이는 것의 형태, 모습 등의 경험적, 구상적인 대상을 의미했다.
그러나 플라톤에 의해서 그것은 경험적인 개물을 초월한 불변, 영원한 존재의 의미를 지니기에 이르렀다.
이데아에는 수학적 대상이나 오늘날 일반적으로 추상개념이라고 불리는 것도 포함되는데, 특히 플라톤에서는 윤리적 개념이 중시되어 그 정점에 있는 것이 만인이 궁극적으로 추구하는 선의 이데아로서, 이데아는 이상, 이념의 의미도 지닌다.
또한 이데아적 존재를 중시하는 철학이 관념론의 중요한 한 형태로 보는 까닭도 플라톤에 있다.
플라톤의 전통을 계승한 고대 그리스 말기의 신플라톤파에서 이데아는 만물의 유출과 창조의 근원인 일자(一者, to hen, 절대자)의 정신에 영원히 존재한다는 만물의 원형의 의미를 지니기에 이르렀다.
또한 중세 사상에서도 그것은 유일 절대의 창조주인 신 안의 물체의 원형으로 생각되었다. 이 종류의 초월적이며 비경험적인 이데아의 의미가 역전해서 다시 인간 정신의 직접적인 대상으로서 경험적, 구체적인 존재를 의미하게 된 것은 근세철학에서이다.

데카르트는 관념에 다음의 3종류를 구별했다.
첫 번째는 사람이 선천적으로 소유하고 있는 생득적, 또는 본유적인 관념(생구 관념)이며, 공리적인 여러 진리, 인과 등, 특히 신의 관념이 그것이다.
두 번째는 외래적, 즉 외부에서 필연적으로 수용이 강요되는 형태로 감각에 들어오는 열, 음 등의 관념이며,
세 번째는 가상적, 즉 반신반어의 여신과 같이 상상이나 공상이 만들어낸 대상이다.
이상에서 알 수 있듯이 데카르트적 관념의 중요한 일부는 선천적으로 존재하며 그 내용은 형이상학적 성격을 가지는 것으로, 특히 신의 관념이 포함됨으로써 신의 존재의 본체론적 증명에 활용되었다.
그리고 일반적으로 이성론의 철학에서는 형이상학 등에서의 중요한 관념은 선천적인 관념으로 인정되었다.

관념을 진정한 경험적인 의미에서의 인지 대상으로 본 것은 근세의 영국고전 경험론이었다.
로크는 인간의 지식이나 신념의 가능성, 한계를 탐구한다는 인식론, 지식철학의 창시자인데, 그는 정신의 직접적인 대상인 관념의 탐구가 필요하다고 하여, 관념의 박물학, 관념이론이라고 하는 방법을 주창하였다.
로크의 관념은 마음이 대상이 되는 모든 것을 말하는 최광의의 존재로서 개념도 포함하는데, 로크는 관념의 발생원상의 분류로서 감각과 반성의 2종을 구별했다.
감각의 관념이라는 것은 오관이 외부에서 받아들이는 색, 맛, 냄새, 한열 등이나 형태, 운동 등의 관념이며, 반성의 관념이라는 것은 사람이 자신의 마음을 반성함으로써 얻어지는 마음의 기능이나 감정의 관념인데 이 구분에 로크는 다시 단순과 복합의 구분을 교차시킨다.
단순관념이라는 것은 그 이상으로 분할되지 않는 궁극의 단위이며, 복합적인 관념은 단순관념으로부터의 합성에 의해서 성립하고, 단순관념으로 해체되는 관념을 말한다.
로크는 아무리 숭고하며 복잡, 추상적인 관념도 모두 감각, 반성 두 개의 창구를 통해서 얻어진 단순관념에 유래한다고 하여 데카르트가 인정한 생구(生具)관념을 부정하고, 경험론의 입장을 적극적으로 표명하였다.
그러나 복합관념이라는 합성설의 구상은 인식의 발생적 시원과 지식의 논리적 단위와의 혼동에 의한 요소심리학적 착오의 원천도 되었다.
그렇지만 경험적 관념의 이론에 의해서 실체 등의 관념도 여러 가지 경험적 단순관념의 복합체 이외에는 생각할 수 없게 되어서, 그들 배후에 있어서 통일을 주는 기본이라는 전통적 실체개념은 비판되기에 이른다.

로크의 관념의 용법이나 사고방식은 개념의 의미는 제외하고 G. 버클리에게도 계승되었다.
버클리는 능동적 작용으로서의 정신과 그 유일한 대상인 관념만을 인정해서 추상관념을 비판하고, 특히 로크는 타협적으로 허용된 물체적 실체를 철저하게 배제했다.
그러나 한편으로 그는 정신을 유일한 실체로 인정하고, 궁극적으로는 그것을 신으로 생각해서 피조물에 의해서 지각되지 않을 때의 관념의 원형을 신의 마음 안에 영원히 존재한다고 보는 신플라톤파적인 만유재신론의 일면도 보였다.
버클리에 이은 흄은 마음의 대상을 지각이라고 명명하고, 그것을 인상과 관념으로 이분하였는데, 전자는 외적감각에서 얻은 직접적인 여건이며, 후자는 기억, 상상에서의 재생인데, 전자에서 직접적으로, 또는 후자에서 간접적으로 마음 속에 발생하는 것이 반성의 인상이라고 한다.
관념과 인상과의 차이는 힘과 생기의 점에서 후자가 전자보다 우수한 것에서 구해진다. 흄은 버클리의 부정합을 교정해서, 물체적 실체만이 아니라 정신적 실체도 '지각의 다발'로 규정했다. 관념적 실체를 기본으로 한 철학은 일반적으로 경험론, 실증주의적 경향을 나타내며, 각종 변형을 받아서 현상학이나 현대 논리실증주의 등에도 계승되었다.
한편, 관념에 상당하는 현상과 그 배후의 물체 자체라는 사고방식은 칸트에게 계승되며, 또한 이성론적이며 형이상학적인 관념의 이론은 독일 관념론의 발전으로 나타나고 있다.


관념이란 – 원불교 대사전

불교어로서의 '관념'불교어로서는 진리나 불명(佛名)이나 정토 등에 마음을 집중하고, 그것을 관찰해서 생각하는 것.
불교에서는 원래 삼매를 추구하는 것이 기본으로 되어 있는데 삼매라는 것은 선정(禪定)이라고도 하며, 마음을 집중해서 마음이 안정된 상태에 들어가는 것이다.
선정의 추구가 계승되는 중에 그 방법이 구체적으로 형성되고, 관불ㆍ관법 등의 수행 방법이 확실해진다.
관불이라는 것은 석가나 아미타 등 불의 모습이나 그 공덕을 마음에 떠올려서 선정에 들어가는 것이며, 관법이라는 것은 마음을 집중해서 진리를 마음에 떠올리고, 그것을 관찰해서 염하는 것이다.
관념이라는 것은 이와 같이 선정(禪定)의 방법이 중국ㆍ일본에서 구상적인 것에 입각해서 미묘하게 변화한 것이라고 할 수 있을 것이다.

일반적으로 생각과 견해(見解)를 의미하며 심리학에서는 대상을 표시하는 심리내용, 철학에서는 대상을 표시하는 심적 형상을 총칭한다.
관념론은 인식론의 한 입장으로 우리가 인식하려는 세계는 외계 현상계가 아니라 영원불변한 관념 세계라고 본다.
소태산대종사는 ‘천지보은의 조목’에서 “천지의 응용무념(應用無念)한 도를 체받아서 동정 간 무념의 도를 양성할 것이며, 정신ㆍ육신ㆍ물질로 은혜를 베푼 후 그 관념과 상(相)을 없이 할 것이며”(《정전》 천지 보은의 조목)라고 하여 은혜를 베풀었다고 하는 생각 또는 집착하는 마음의 상태를 관념이라 사용하고 있다.
소태산이 제자들과 함께 방언 일을 진행할 때에 이웃 마을의 부호 한 사람이 이를 보고 곧 분쟁을 일으켜 토지 소유권 문제가 발생할 때도, ‘자타의 관념을 초월하고 오직 공중을 위하는 본의’(《대종경》 서품9)로 일에 힘쓰라고 했다.
소태산은 이공주에게 잘못하면 지은 복이 죄로 변화하는 이치를 설명했다.
“범상한 사람들은 남에게 약간의 은혜를 베풀어 놓고는 그 관념과 상을 놓지 못하므로 저 은혜 입은 사람이 혹 그 은혜를 몰라주거나 배은망덕(背恩忘德)을 할 때에는 그 미워하고 원망하는 마음이 몇 배나 더하여 지극히 사랑하는 데에서 도리어 지극한 미움을 일어내고, 작은 은혜로 도리어 큰 원수를 맺으므로, 선을 닦는다는 것이 그 선을 믿을 수 없고 복을 짓는다는 것이 죄를 만드는 수가 허다하나니”
(《대종경》 인도품17)라고 하여, 달마(達摩)의 ‘응용 무념(應用無念)을 덕’, 노자(老子)의 ‘상덕(上德)은 덕이라는 상이 없다’는 가르침을 우리가 배워 상 없는 덕과 변함없는 복을 짓도록 당부했다


관념이란 – 위키백과)

관념(觀念)은 다음과 같은 의미가 있다.
이데아(idea) 또는 이데에(독일어: Idee)의 역어.
심리학 용어로는 표상(表象). 마음의 내용, 의식의 내용을 말한다.
집의 관념, 선악의 관념이라는 식으로 심적 형상(心的 形象). 또한 사람의 생각, 의견 등.
원래는 마음을 가라앉혀 진리를 관찰하고 사념(思念)하는 일이란 불교 용어였다.

- 이데아
이성의 작용으로 얻은 최고의 개념이다. 여기에는 모든 경험을 통제하는 것이란 뜻도 있다.
그리스어의 이데아(Ιδέα) 혹은 에크도스(ecdos)에서 나온 말로 원래는 모습이라든가 형태라는 의미였다.
플라톤은 개개의 이데아, 즉 1의 이데아, 삼각형의 이데아와 유일한 선(善)의 이데아로 나누었다. 선의 이데아는 철학의 최고 목표이며, 변증법으로써 겨우 포착된다고 했다.
더구나 그것은 계속해서 파악할 수는 없는 것이었다. 언어, 정의(定義), 그림자, 진실 등의 다섯 단계를 거친 제5의 지식이라 했다.
그러나 일반적으로 말하는 이데아는 시간과 공간을 초월한 것, 정말로 늘 있는 것이다.
또한 감각적으로 포착할 수 있는 것은 이데아에 의탁해서 관여한다. 그려진 삼각형은 지우면 없어지나 삼각형이란 것은 없어지지 않는다. 이러한 뜻에서 개물은 이데아를 모방하고 분유(分有)한다고 했다.
이 이데아는 근대에 와서 심리적인 관념의 뜻으로 쓰인다. 그리고 헤겔은 이념을 절대적 실재라고 했다.

흔히 실제의 일을 고려하지 않고 머리 속에서만 생각하며 여러 가지로 주장하는 것을 관념론이라고 하는데, 철학에서 말하는 관념론(觀念論)은 이런 뜻과 전혀 관계가 없는 것은 아니나 본질적으로 이런 뜻을 가진 개념이 아니다.
철학에는 세계관과 인식론이라는 두 측면이 있으며 이 두 측면에서 마음 · 정신 · 의식과 자연 · 물질과의 관계가 논의되고 있다. 이 경우 마음 · 정신 · 의식 쪽에 중점을 두고서 철학설을 주장하는 것이 관념론이다.
세계관 또는 우주론의 측면에서는, 마치 종교에서 신이 세계를 창조했다고 하듯이, 관념론에서는 마음, 정신 또는 의식에 의해 또는 이들을 바탕으로 물질 세계, 즉 자연과 물질이 전개되고 형성되고 구성된다고 설명한다.
인식론 또는 지식론 측면에서는, 세계에 관한 인간의 지식은, 반드시 인간의 의식이 관계하여 성립되는 것으로, 의식에서 독립하여 존재하는 사물(事物)의 세계에 관한 지식은 아니라고 관념론에서는 주장한다.
마음 · 정신 · 의식이 물질 세계를 형성하는 기초 또는 근원이라고 주장하기 때문에 관념론을 유심론(唯心論) 또는 비물질론(非物質論)이라고도 한다.
또한 물질 세계가 마음, 정신 또는 의식이 현재 가지고 있는 생각 또는 상념의 현현 또는 표상이라는 입장과 물질 세계가 원인의 세계가 아닌 결과의 세계라는 입장을 가지기 때문에 사물의 세계가 "본질적인" 실체(實體) 또는 실재성(實在性)을 가지고 있지 않으며 다만 "임시적인" 실제성(實際性)만을 가진다고 본다.
이런 점에서 관념론 또는 유심론에서는 세계를 환영이라고도 말하기 때문에 관념론을 환영설(幻影說)이라고도 한다.
대표적인 관념론으로는 힌두교의 우파니샤드 철학과 삼키아 철학, 불교의 중관론과 유식설, 유대교의 카발라, 피타고라스 학파의 모나드설, 플라톤주의의 이데아론, 신피타고라스주의, 기독교 신학, 영지주의, 헤르메스주의, 신플라톤주의, 원효의 일심 사상, 유교의 성리학, 칸트의 비판철학, 헤겔의 절대정신 및 시대정신론, 신지학 등이 있다.

- 사변철학(思辨哲學)
오감(五感)에서 획득되는 경험상의 사실에서 출발하여 철학의 학설을 수립할 때 경험론의 철학이라 하나, 이에 반하여 인간의 머리로 궁리하고, 즉 이성의 활동으로 사변(思辨)하여 철학의 학설을 세울 때 사변철학이라 한다. 이는 이성이 생각하는 능력(사변을 한다는 것)으로서, 세계 전체에 관해서나 인간 지식의 형성에 관해서도 진실을 밝혀낸다고 보는 견해이다.

- 아이디얼리즘(Idealism)
이데알리스무스(독일어: Idealismus)혹은 이데알리즘(프랑스어: Idéalisme)이라고도 한다. 우리나라에서는 관념론 및 이상주의라고 번역된다. 이 하나의 말에 두 뜻이 있기 때문에 관념론과 이상주의가 혼동, 혼용되어 자주 올바른 이해를 그르치기도 한다.

- 주관적 관념론(主觀的觀念論)
관념론의 일종으로서 객관·대상, 즉 우리를 둘러싼 세계는 주관(인간의 의식)의 관념에 불과하며, 주관에서 독립하여 존재하는 세계를 시인하지 않는 견해이다. '내재철학(內在哲學)'이라 불리는 것도 이것의 하나이다.

- 객관적 관념론(客觀的觀念論)
관념론의 일종으로 절대적 관념론이라고 부르는 경우도 있다.
관념론은 정신을 세계의 기초에 두는 견해를 취하는 철학이나 이 정신을 인간 의식, 즉 주관으로서의 정신을 초월한, 객관적으로 존재하는 정신(신이라든가 절대정신)이라 하여, 이에 바탕을 두고 세계관을 수립하는 철학이다.
또한 개인적인 주관(의식)이 아니라 인간 일반(一般)의 의식을 생각하여 이것이 세계를 만든다는 생각도 객관적 관념론이라 하는 수도 있으나 이러한 입장은 오히려 주관적 관념론이라고 하는 것이 적절하다.

- 함께 보기 : 실재론 유물론 독일 관념론 발출론 이데아론 플라톤주의 신플라톤주의



함수형 프로그래밍


프로그래밍 패러다임
프로그래밍 패러다임(programming paradigm)은 프로그래밍의 패러다임 형태이다. 소프트웨어 공학을 할 때의 패러다임 형태인 방법론과 비교된다.
프로그래밍 패러다임은 프로그래머에게 프로그래밍의 관점을 갖게 해 주고, 결정하는 역할을 한다. 예를 들어 객체지향 프로그래밍은 프로그래머들이 프로그램을 상호작용하는 객체들의 집합으로 볼 수 있게 하는 반면에, 함수형 프로그래밍은 상태값을 지니지 않는 함수값들의 연속으로 생각할 수 있게 해준다.
소프트웨어 공학의 서로 다른 무리가 서로 다른 방법론을 지원하듯이, 서로 다른 프로그래밍 언어는 서로 다른 프로그래밍 패러다임을 지원한다. 어떤 언어들은 하나의 특정한 패러다임을 지원하기도 하는데, 스몰토크와 자바가 객체지향 프로그래밍을 지원하는 반면에, 하스켈과 스킴은 함수형 프로그래밍을 지원한다. 여러 가지 패러다임을 지원하는 언어들도 있는데, 커먼 리스프, 파이썬, 오즈가 이런 언어들이다.
많은 프로그래밍 패러다임은 어떤 기법을 금지하거나 어떤 것을 가능하게 하는 것으로 널리 알려져 있다. 예를 들어, 순수 함수형 프로그래밍은 부작용의 사용을 허용하지 않는다. 구조적 프로그래밍은 GOTO문의 사용을 제한한다. 부분적으로 이런 이유로 인하여 새로운 패러다임들은 종종 과거의 것에 길들여진 사람들에게 교조주의적이거나 지나치게 엄격한 것으로 간주되기도 한다. 하지만 특정 기법을 피하는 것은 프로그래밍 언어의 범용성을 제한하지 않으면서 프로그램의 올바름에 대한 정리를 증명하는 것을 더 쉽게 하고, 더 간단하게 이해할 수 있기도 하다.
프로그래밍 패러다임과 프로그래밍 언어와의 관계는 프로그래밍 언어가 여러 프로그래밍 패러다임을 지원하기도 하기 때문에 복잡할 수도 있다. 예를 들어서 C++는 절차적 프로그래밍, 객체기반 프로그래밍, 객체지향 프로그래밍, 제네릭 프로그래밍의 요소들을 지원하도록 설계되었다. C++에서는 순수하게 절차적 프로그램을 작성할 수 있고, 순수하게 객체지향 프로그램을 작성할 수 있으며, 두 가지 패러다임 모두의 요소를 포함한 프로그램을 작성할 수도 있다.

함수형 프로그래밍
함수형 프로그래밍은 자료 처리를 수학적 함수의 계산으로 취급하고 상태와 가변 데이터를 멀리하는 프로그래밍 패러다임의 하나이다.
명령형 프로그래밍에서는 상태를 바꾸는 것을 강조하는 것과는 달리, 함수형 프로그래밍은 함수의 응용을 강조한다.
함수형 프로그래밍은 1930년대에 계산가능성, 결정문제, 함수정의, 함수응용과 재귀를 연구하기 위해 개발된 형식체계인 람다 대수에 근간을 두고 있다.
다수의 함수형 프로그래밍 언어들은 람다 연산을 발전시킨 것으로 볼 수 있다.
수학적 함수와 명령형 프로그래밍에서 사용되는 함수는 차이가 있는데,
- 명령형의 함수는 프로그램의 상태의 값을 바꿀 수 있는 부작용이 생길 수 있다. 이 때문에 명령형 함수는 참조 투명성이 없고, 같은 코드라도 실행되는 프로그램의 상태에 따라 다른 결과값을 낼 수 있다.
- 반대로 함수형 코드에서는 함수의 출력값은 그 함수에 입력된 인수에만 의존하므로 인수 x에 같은 값을 넣고 함수 f를 호출하면 항상 f(x)라는 결과가 나온다. 부작용을 제거하면 프로그램의 동작을 이해하고 예측하기가 훨씬 쉽게 된다.
이것이 함수형 프로그래밍으로 개발하려는 핵심 동기중 하나이다.
Hope같은 최초의 순수 함수형 언어는 상업적 소프트웨어 개발보다는 학계에서 많은 관심을 받았다. 하지만 커먼 리스프, 스킴, ISLISP, 클로져, Racket, 얼랭, OCaml, 하스켈, 스칼라, F# 같은 주요 함수형 언어들은 광범위한 기관에서 산업적이고 상업적인 응용 프로그램 개발에 사용되고 있다. 함수형 언어는 R (통계), 매스매티카 (기호와 수론 수학), J, K 와 Kx 시스템 기반 (재정 시스템)에서 나온 Q, XQuery/XSLT (XML), Opal 같은 특정 분야 프로그래밍 언어(Domain Specific Language)에서도 사용되고 있다. 많이 쓰이는 특정 분야 선언 언어인 SQL과 lex/Yacc는 특히 가변값을 회피하는데 있어 함수형 언어의 요소들을 사용한다.
함수형 스타일의 프로그래밍은 함수형 언어로 별도로 설계되지 않은 언어에서도 가능하다. 예를 들어, 명령형인 펄 프로그래밍 언어는 함수형 프로그래밍 개념을 적용하는 법을 설명하는 책에서 주제로 다루기도 했다. C# 3.0은 함수형 스타일의 쓸 수 있는 구문을 추가했다.

역사
알론조 처치가 1930년대에 개발한 람다 대수는 함수에 대한 이론적 기반을 세웠다. 이것은 프로그래밍 언어가 아니라 수학적 추상화였지만, 이것은 함수형 프로그래밍의 근간을 이루었다.
처음으로 만들어진 함수형 프로그래밍 언어는 IPL이었다. 존 매카시가 만든 리스프는 훨씬 향상된 함수형 프로그래밍 언어였고, 이것은 현대적 함수형 프로그래밍의 여러 특징을 가지고 있었다. 리스프를 발전시키고 간단하게 만든 언어로 스킴도 있다.
1970년대에 로빈 밀너는 ML을 개발하였고, 데이비드 터너는 미란다를 개발하였다. ML의 여러 "방언"이 개발되었고, 현재 가장 많이 쓰이는 방언은 OCaml이다.
1980년대에는 그동안의 함수형 프로그래밍에 대한 연구를 바탕으로 순수 함수형 언어인 하스켈이 만들어졌다.

순수한 함수
순수한 함수(pure function)란, 부작용(side-effect)이 없는 함수, 즉, 함수의 실행이 외부에 영향을 끼치지 않는 함수를 뜻한다. 따라서 순수한 함수는 스레드 안전하고, 병렬적인 계산이 가능하다.
다음과 같은 코드에서 f는 순수한 함수라고 하자.
y = f(x) * f(x);
이 때, f가 두 번 중복되는 것을 다음과 같이 최적화할 수 있다.
z = f(x);
y = z * z;
이렇게 하면, f(x)를 계산하는 과정이 두 번에서 한 번으로 줄어들지만 두 코드의 결과는 항상 같게 된다.
하지만, f가 순수하지 않은 함수인 경우에는 이러한 방식을 사용할 수 없다. 다음의 코드에서 random이 임의의 값을 주는 함수라고 하자.
y = random() * random();
함수 random은 호출할 때마다 결과가 달라질 수 있는, 즉 부작용을 발생시키는 함수다. 따라서, 이 코드는
z = random();
y = z * z;
와는 다른 결과를 갖게 된다. 마찬가지로
y = printf("x") * printf("x");
에서 printf가 화면에 글자를 출력하는 함수라면, 이 함수는 부작용을 발생시키며 따라서 순수한 함수라고 볼 수 없다. C의 printf 함수는 "x"가 정상적으로 출력되었느냐 여부에 따라 0이나 1 값을 반환한다. 따라서 정상적인 경우 y는 1이 되겠지만, printf 함수가 제대로 출력하지 못하는 경우 0이 될 수도 있으므로 순수한 함수라고 볼 수 없다.

익명 함수
익명 함수(anonymous function)란, 이름이 없는 함수를 뜻한다. 전통적인 명령형 언어에서는 모든 함수에 이름이 부여되어야만 한다. 예컨대 인수를 제곱하는 함수를 C 언어로 작성한다면 다음과 같이 작성할 수 있을 것이다.
int square(int x) { return x * x; }
그러나 함수형 언어에서는 이 함수를 익명함수로 작성할 수 있다.
다음은 하스켈로 작성한 제곱 함수이다.
\ x -> x * x
여기서 \x의 역빗금 \은 람다 계산법의 람다를 의미한다.
위 함수를 람다 표현으로 나타내면 λ x . x × x {\displaystyle \lambda x.\,x\times x} {\displaystyle \lambda x.\,x\times x}가 된다.
C++11에서는 다음과 같이 작성한다.
[ ](int x) -> int { return x * x; }

고계 함수
고계 함수(higher-order function)란, 함수를 다루는 함수를 뜻한다. 사실 함수형 언어에서는 함수도 '값(value)'으로 취급한다. 그러므로 정수 1이나 인수를 제곱하는 함수나 동등한 입장에서 다룰 수 있다. 정수를 함수의 인수로 전달할 수 있듯이 어떤 함수도 다른 함수의 인수로 전달할 수 있다. 마찬가지로 함수의 결과 값으로 정수를 반환할 수 있듯이 함수를 반환할 수도 있다.
예를 들어서 1에서 10까지 숫자로 이루어진 리스트의 각 원소를 제곱하고 싶다고 하자. 명령형 언어에서는 반복문을 이용하여 리스트를 훑어 가며 각 원소를 제곱하겠지만, 함수형 언어에서는 리스트를 다루는 고계 함수로 이를 처리할 수 있다. 다음은 하스켈을 이용하여 이를 수행한 예를 보여준다.
map (\x -> x * x) [1..10]
여기서 [1..10]은 1에서 10까지 숫자로 이루어진 리스트다. 고계 함수 map은 첫 번째 인수로 주어진 함수(여기서는 제곱을 수행하는 익명함수)를 두 번째 인수로 주어진 리스트의 각 원소에 적용한 결과 리스트를 반환한다. 위 코드를 수행하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.
[1,4,9,16,25,36,49,64,81,100]

객체 지향 프로그래밍
객체 지향 프로그래밍(영어: Object-Oriented Programming, OOP)은 컴퓨터 프로그래밍의 패러다임의 하나이다. 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러 개의 독립된 단위, 즉 "객체"들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다. 각각의 객체는 메시지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다.
객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다. 또한 프로그래밍을 더 배우기 쉽게 하고 소프트웨어 개발과 보수를 간편하게 하며, 보다 직관적인 코드 분석을 가능하게 하는 장점을 갖고 있다. 그러나 지나친 프로그램의 객체화 경향은 실제 세계의 모습을 그대로 반영하지 못한다는 비판을 받기도 한다.

기본 구성 요소
- 클래스(Class) - 같은 종류(또는 문제 해결을 위한)의 집단에 속하는 속성(attribute)과 행위(behavior)를 정의한 것으로 객체지향 프로그램의 기본적인 사용자 정의 데이터형(user define data type)이라고 할 수 있다. 클래스는 프로그래머가 아니지만 해결해야 할 문제가 속하는 영역에 종사하는 사람이라면 사용할 수 있고, 다른 클래스 또는 외부 요소와 독립적으로 디자인하여야 한다.
- 객체(Object) - 클래스의 인스턴스(실제로 메모리상에 할당된 것)이다. 객체는 자신 고유의 속성(attribute)을 가지며 클래스에서 정의한 행위(behavior)를 수행할 수 있다. 객체의 행위는 클래스에 정의된 행위에 대한 정의를 공유함으로써 메모리를 경제적으로 사용한다.
- 메서드(Method), 메시지(Message) - 클래스로부터 생성된 객체를 사용하는 방법으로서 객체에 명령을 내리는 메시지라 할 수 있다. 메서드는 한 객체의 서브루틴(subroutine) 형태로 객체의 속성을 조작하는 데 사용된다. 또 객체 간의 통신은 메시지를 통해 이루어진다.

특징 : 자료 추상화, 상속, 다형성 개념, 동적 바인딩
- 자료 추상화: 자료 추상화는 불필요한 정보는 숨기고 중요한 정보만을 표현함으로써 프로그램을 간단히 만드는 것이다. 자료 추상화를 통해 정의된 자료형을 추상 자료형이라고 한다. 추상 자료형은 자료형의 자료 표현과 자료형의 연산을 캡슐화한 것으로 접근 제어를 통해서 자료형의 정보를 은닉할 수 있다. 객체 지향 프로그래밍에서 일반적으로 추상 자료형을 클래스, 추상 자료형의 인스턴스를 객체, 추상 자료형에서 정의된 연산을 메소드, 메소드의 호출을 메시지라고 한다.
- 상속 : 상속은 새로운 클래스가 기존의 클래스의 자료와 연산을 이용할 수 있게 하는 기능이다. 상속을 받는 새로운 클래스를 부클래스, 파생 클래스, 하위 클래스, 자식 클래스라고 하며 새로운 클래스가 상속하는 기존의 클래스를 기반 클래스, 상위 클래스, 부모 클래스라고 한다. 상속을 통해서 기존의 클래스를 상속받은 하위 클래스를 이용해 프로그램의 요구에 맞추어 클래스를 수정할 수 있고 클래스 간의 종속 관계를 형성함으로써 객체를 조직화할 수 있다.
- 다형성 개념 : 다형성 개념이란 어떤 한 요소에 여러 개념을 넣어 놓는 것으로 일반적으로 오버라이딩(같은 이름의 메소드가 여러 클래스에서 다른 기능을 하는 것)이나 오버로딩(같은 이름의 메소드가 인자의 갯수나 자료형에 따라서 다른 기능을 하는 것)을 의미한다. 다형 개념을 통해서 프로그램 안의 객체 간의 관계를 조직적으로 나타낼 수 있다.
- 동적 바인딩 : 동적 바인딩은 실행 시간 중에 일어나거나 실행 과정에서 변경될 수 있는 바인딩으로 컴파일 시간에 완료되어 변화하지 않는 정적 바인딩과 대비되는 개념이다. 동적 바인딩은 프로그램의 한 개체나 기호를 실행 과정에 여러 속성이나 연산에 바인딩함으로써 다형 개념을 실현한다.

선언형 프로그래밍
선언형 프로그래밍은 두 가지 뜻으로 통용되고 있다.
한 정의에 따르면, 프로그램이 어떤 방법으로 해야 하는지를 나타내기보다 무엇과 같은지를 설명하는 경우에 "선언형"이라고 한다. 예를 들어, 웹 페이지는 선언형인데 웹페이지는 제목, 글꼴, 본문, 그림과 같이 "무엇"이 나타나야하는지를 묘사하는 것이지 "어떤 방법으로" 컴퓨터 화면에 페이지를 나타내야 하는지를 묘사하는 것이 아니기 때문이다. 이것은 전통적인 포트란과 C, 자바와 같은 명령형 프로그래밍 언어와는 다른 접근방식인데, 명령형 프로그래밍 언어는 프로그래머가 실행될 알고리즘을 명시해주어야 하는 것이다. 간단히 말하여, 명령형 프로그램은 알고리즘을 명시하고 목표는 명시하지 않는 데 반해 선언형 프로그램은 목표를 명시하고 알고리즘을 명시하지 않는 것이다.
또 다른 정의에 따르면, 프로그램이 함수형 프로그래밍 언어, 논리형 프로그래밍 언어, 혹은 제한형 프로그래밍 언어로 쓰인 경우에 "선언형"이라고 한다. 여기서 "선언형 언어"라는 것은 명령형 언어와 대비되는 이런 프로그래밍 언어들을 통칭하는 것이다.
이 두가지 정의는 서로 겹치는 부분도 있다. 특히, 제한형 프로그래밍과 논리형 프로그래밍은 필요한 해의 특성을 설명하고(무엇) 그 해를 찾는 데 사용하는 실제 알고리즘은 설명하지 않는다(어떤 방법). 그러나 대부분의 논리형과 제한형 언어들은 알고리즘을 설명할 수 있고, 상세한 부분을 구현할 수 있어서 첫 번째 정의를 따르는 엄밀한 의미의 선언형 프로그래밍 언어는 아니다.
마찬가지로, 명령형 프로그래밍 언어로 선언형으로 프로그램을 작성할 수도 있다. 라이브러리나 프레임워크 내부의 비선언형 부분을 캡슐화하여 이렇게 할 수 있다. 이런 형태의 예가 제이유닛 유닛 테스트 프레임워크에 반영되어 쓰이고 있는데, 이것은 정의만 되어 있으면 프레임워크로 등록하여 유닛을 테스트하는 것을 가능하게 한다.
선언형 프로그램에서는 그 언어의 표준 알고리즘으로 처리되는 자료 구조를 작성하거나 선언한다. 예를 들어서 웹페이지를 작성한다고 하면, 페이지가 HTML에서 무엇을 보여주어야 하는지를 선언하고 브라우저의 절차적 알고리즘이 이것을 화면에 표시할 점들로 변환한다.
선언형 언어는 다른 언어와 같이 문법을 가지고 있고 언어의 단어들이 어떻게 결합되어야 하는지 설명하고 있으며, 어떻게 프로그램의 출력에 맞게 할 것인지를 언어의 문장으로 설명하는 의미구조가 있다.

선언형 프로그래밍은 특수 분야 언어(Domain-specific language, DSL)의 형태로 자주 사용된다. 여기서 "분야"이라는 것은 "언어의 사용 분야"(즉, 그 언어가 표현하는 소재)을 의미한다. 예를 들어, HTML은 특수 분야 언어이며, HTML의 영역은 웹페이지와 하이퍼텍스트이다. 특수 분야 언어의 다른 예로 설정 파일, 스프레드시트, 그리고 심지어는 전자 메일("보낸이:", "받는이:" 헤더는 처리문을 통하여 본다.)까지도 들 수 있다.
특수 분야 언어의 한 가지 특징은 튜링 완전성이 보장하지 않는다는 것이다. 따라서 특수 분야 언어들은 보통 범용 언어에 내장된다. 이렇게 하면 프로그래머가 특수 분야 언어가 힘을 발휘하는 분야에서 이것을 이용할 수 있고, 특수 분야 언어로 하기 어렵거나 불가능한 문제는 범용 언어를 이용할 수 있다.
범용 언어에 내장되지 않는 특수 분야 언어는 같은 프로그램을 작성할 때 내장된 언어보다 더 사용하기 쉬운 경우가 많은데 범용 언어가 지우는 복잡한 개념이 잘 추가되지 않기 때문이다.

명령형 프로그래밍
컴퓨터 과학에서 명령형 프로그래밍(Imperative programming)은 선언형 프로그래밍과 반대되는 개념으로, 프로그래밍의 상태와 상태를 변경시키는 구문의 관점에서 연산을 설명하는 프로그래밍 패러다임의 일종이다. 자연 언어에서의 명령법이 어떤 동작을 할 것인지를 명령으로 표현하듯이, 명령형 프로그램은 컴퓨터가 수행할 명령들을 순서대로 써 놓은 것이다.
명령형 프로그래밍 언어는 함수형 프로그래밍이나 논리형 프로그래밍 언어와 같은 다른 형태의 언어와 다르다. 하스켈 같은 함수형 프로그래밍 언어는 구문들을 순서대로 써 놓은 것이 아니며, 명령형 프로그래밍 언어와는 다르게 전역적인 상태가 없다. 프롤로그와 같은 논리 프로그래밍 언어는 "어떻게" 계산을 할지보다는 "무엇"이 계산될 것인지를 정의한다는 생각으로 작성된다.

거의 대부분의 컴퓨터 하드웨어는 명령형으로 구현된다. 거의 모든 컴퓨터 하드웨어들이 컴퓨터의 고유 언어인 기계어를 실행하도록 설계되어 있는데, 이것이 명령형으로 씌어 있다. 낮은 수준의 관점에서 프로그램의 상태는 메모리의 내용으로 정의되고, 구문들은 기계어의 명령어로 정의된다. 높은 수준의 언어 구현은 변수와 더 복잡한 구문을 사용하지만, 여전히 같은 패러다임을 따른다. 요리법이나, 공정 점검표같은 것들은 컴퓨터 프로그램은 아니지만, 명령형 프로그래밍과 비슷한 형태의 이해하기 쉬운 개념이다. 각각의 단계의 지시 사항들이 있고, 상태라는 것은 현실 세계에 반영된다. 명령형 프로그래밍의 기본 생각이 개념적으로 친밀하고, 직접적으로 구체화되어 있어서, 대부분의 프로그래밍 언어들은 명령형이다.
보통 할당문은 메모리에 있는 정보에 연산을 수행하고, 결과값을 나중에 사용하기 위해 메모리에 저장한다. 추가로, 고급 명령형 언어는 산술 연산, 함수연산, 결과 값을 메모리에 할당하는 연산을 결합한 복잡한 수식을 계산한다. 반복문은 이런 연속된 구문을 여러번 실행하게 한다. 반복문은 미리 정의된 횟수만큼 반복하기도 하고, 어떤 조건이 바뀔때까지 반복하기도 한다. 조건 분기문은 구문의 덩어리를 어떤 조건이 만족하는 경우에만 실행하게 할 수 있다. 그렇지 않으면, 그 구문의 덩어리를 실행하지 않고 그 다음부터 실행한다. 비조건 분기문은 실행 순서를 프로그램의 다른 부분으로 옮기는 것이다. 여러 언어에서 제공하는 GOTO문, 서브프로그램, 프로시저, 호출문들이 비조건 분기문이다.
최초의 명령형 언어는 원시 컴퓨터의 기계어였다. 기계어는 명령이 매우 간단하여 하드웨어를 쉽게 구현할 수 있게 했으나, 복잡한 프로그램을 작성하는 것은 힘들었다. 1954년 IBM의 존 배커스가 개발한 포트란은 기계어의 이런 장애물을 없애고, 복잡한 프로그램을 작성할 수 있는 최초의 주요한 언어였다. 포트란은 컴파일 언어였는데, 변수의 이름을 붙일 수 있고, 복잡한 수식을 계산할 수 있었으며, 서브프로그램과 명령형 언어의 많은 특징을 가지고 있다. 그 후 20년간 여러 가지 주요 고급 명령형 프로그래밍 언어들이 발전하였다. 1950년대 후반과 1960년대에는 수학적 알고리즘을 더 쉽게 표현하기 위하여 알골이 개발되었는데, 몇몇 컴퓨터 운영 체제의 언어로 쓰이기도 했다. 코볼(1960년)과 베이직(1964년)은 프로그래밍 구문을 더 영어와 비슷하게 표현하였다. 1970년대에는 니클라우스 버트가 파스칼을 개발하고, 데니스 리치가 벨 연구소에서 일하던 시절 C를 개발하였다. 버트는 계속해서 모듈라-2, 모듈라-3와 오베론을 개발하였다. 미국 국방부의 필요에 따라, 쟌 이시비아와 허니웰에 있는 팀이 에이다를 설계하였다. 에이다는 보안 프로그래밍 측면에 초점을 맞추었으나 1983년까지 세부 사항을 완성하지 못하였다.
1980년대에는 객체지향 프로그래밍이 빠르게 성장하였다. 객체지향 언어들은 명령형의 형태를 띠고 있으나, 객체를 지원하기 위한 특징을 추가하였다. 그 후 20세기의 마지막 20년 동안 상당히 많은 객체지향 언어들이 개발되었다. 스몰토크-80은 앨런 케이가 1969년에 처음 생각했는데, 1980년에 제록스 팔로 알토 연구센터에서 출시되었다. 시뮬라(세계 최초의 객체 지향 프로그래밍 언어로 알려졌다.) 등의 다른 객체지향 언어를 참고하여 비야네 스트롭스트룹이 C를 바탕으로 하여 C++를 설계했다. C++는 1985년 처음 구현되었다. 1980년대 후반과 1990년대에는 래리 월이 1987년 객체지향 언어의 개념을 수용한 탁월한 명령형 언어인 펄(Perl)을 출시하였다. 귀도 반 로섬이 1990년에 파이썬을 출시하였고, 래스무스 러도르프가 1994년에 PHP를 출시하였으며, 역시 1994년 썬마이크로시스템즈에서 자바가 나왔다.

제네릭 프로그래밍
제네릭 프로그래밍(영어: Generic programming)은 데이터 형식에 의존하지 않고, 하나의 값이 여러 다른 데이터 타입들을 가질 수 있는 기술에 중점을 두어 재사용성을 높일 수 있는 프로그래밍 방식이다.
제네릭 프로그래밍은 여러가지 유용한 소프트웨어 컴포넌트들을 체계적으로 융합하는 방법을 연구하는 것으로 그 목적은 알고리즘, 데이터 구조, 메모리 할당 메커니즘, 그리고 기타 여러 소프트웨어적인 장치들을 발전시켜 이들의 재사용성, 모듈화, 사용 편이성을 보다 높은 수준으로 끌어올리고자 하는 것이다.

자체 수정 코드
자체 수정 코드 (self-modifying code)는 실행 중에 자신의 명령어를 바꾸는 코드를 말한다. 주로 명령어 경로 길이 (instruction path length)를 줄이고, 성능을 향상시키거나 비슷한 반복되는 코드를 줄임으로써 유지보수를 단순화 시켜준다. 자체 수정 코드는 주로 테스트될 필요가 있는 조건의 수를 줄이는데 사용되는 조건부 프로그램 분기와 "플래그 설정" 방식의 대체재이다.
이 방식은 주로 추가적인 입출력 사이클의 오버헤드 요구 없이 조건부로 테스트/디버깅 코드를 유발시키기 위해 사용된다.
이 수정은 다음의 경우에 사용된다.
- 오직 초기화 기간에만 - 입력 파라미터에 기반한다. 프로그램의 시작 포인터 변경은 자체 수정 코드의 간접적인 방식과 동등하지만, 하나 이상의 대체 명령어 경로를 요구함으로 인해 프로그램의 크기를 증가시킨다.
- 실행 기간 동안 - 실행 기간 동안 미치게 되는 특정한 프로그램 선언에 기반한다.
다른 경우로, 새로운 명령어를 이미 존재하는 명령어에 덮어 씌움으로써, 수정은 기계어 명령어에 직접적으로 수행된다.
(예를 들면, 비교와 분기를 무조건 분기 또는 NOP으로 대체한다.)

자체 수정 코드는 프로그래밍 언어와 이것의 포인터 또는 동적 컴파일러나 인터프리터 '엔진'에 대한 지원에 의존하는 다양한 방식에 의해 성취될 수 있다.
- 존재하는 명령어들의 덮어쓰기 (또는 옵코드, 레지스터, 플래그 또는 주소 같은 명령어들의 부분들) 또는
- 전체 명령어들의 생성 또는 메모리에서 명령어들의 순서
- 소스코드 선언의 생성 또는 변경
- 전체 프로그램을 동적으로 생성하고 실행하기

관점 지향 프로그래밍
관점 지향 프로그래밍(Aspect-Oriented Programming, AOP)은 컴퓨팅에서 메인 프로그램의 비즈니스 로직으로부터 2차적 또는 보조 기능들을 고립시키는 프로그램 패러다임이다. 이것은 횡단관심사의 분리를 허용하고, 관점 지향 소프트웨어 개발의 기초를 형성하여 모듈화를 증가시키려 한다. 관점 지향 소프트웨어 개발이 모든 엔지니어링 분야에 관련되는 반면에, 관점 지향 프로그래밍은 소스코드 레벨에서 관심사들의 모듈화를 지원하는 프로그래밍 기술과 툴들을 포함한다.
관점 지향 프로그래밍은 프로그램을 명확한 부분으로 나누는 것을 수반한다. 모든 프로그래밍 패러다임은 이들 관심사들을 구현, 추상화, 구성하는 추상적 개념을 제공하는 분리되고, 독립적인 통로들을 통해 Grouping의 같은 레벨과 관심사들의 캡슐화(Encapsulation)를 지원한다. 그러나 어떤 관심사들은 구현의 이런 형태를 거역하고, 이들이 프로그램 내에서 다중 추상적 개념들에 영향을 끼치기 때문에 횡단관심사(cross-cutting concerns)라고 불린다.



범주 / 범주화

범주 :
1 . 동일한 성질을 가진 부류나 범위.
- 범주 안에 들다 / 같은 범주에 속하다
- 현대 사회에서 관찰할 수 있는 현상들은 대략 몇 가지 범주로 묶어 볼 수 있다.

2 . 철학용어
- 사물의 개념을 분류함에 있어서 그 이상 일반화할 수 없는 가장 보편적이고 기본적인 최고의 유개념(類槪念).
- 아리스토텔레스에 의하여 술어화된 것으로, 분류의 기준과 구체적인 분류 내용은 철학자들마다 다르다.
- [비슷한 말] 오성 개념.


범주화 (classification , categorization )
① 일정한 기준에 따라 모여 하나의 종류나 부류로 묶이게 되다 
② 비슷한 성질을 가진 것이 일정한 기준에 따라 모여 하나의 종류나 부류로 묶이게 됨 

▣ 사물이나 개념들이 지닌 공통적인 속성, 용도, 관계 등을 이용하여 사물이나 개념들을 조직하는 전략을 뜻한다.
- 범주화 전략은 개념의 형성에 중요한 영향을 미치며, 인간이 사상을 손쉽게 변별하고, 이해하고, 기억하는 데 많은 도움을 준다.
- 범주화는 위계적으로 이루어지는데 다음 그림은 이러한 위계적 범주화의 예를 보여 준다.

- 인간은 일반적으로 나이가 듦에 따라 범주화 전략을 사용하여 기억하는 경향이 있다. 예를 들면, 나이든 아동들은 어린 아동들보다 개개 대상을 범주별로 한데 모아서 동일 범주의 항목을 함께 학습하는 전략을 선택하는 가능성이 높다.
- 예를 들어, 사과, 배, 장미, 송아지, 강아지, 귤, 호박, 국화의 그림을 보여 주고 외워보라고 하면, 어린 아동들은 그냥 외우려는 전략을 사용하고, 나이든 아동들은 ‘과일’, ‘꽃’, ‘가축’으로 범주화하고 외우는 전략을 사용한다 (교육심리학용어사전)

▣ 개별적인 개념이나 사건, 사물들을 어떤 목적을 위해 공통적인 속성을 중심으로 분류해서 체계화하는 것을 말한다. 이것은 개별적인 개념이나 사건, 사물들을 구분하고 이해하는 데 도움이 된다.
▣ 개념이나 사물들을 여러 가지 목적을 위해 공통적인 속성이나 기능 등을 중심으로 분류하여 집단화하는 과정이다. 범주화는 개념이나 사물을 구별하여 이해하고 기억하는 데 도움이 되는 전략이다.
▣ 특정한 사례가 특정한 범주의 구성원인지 여부를 결정하는 것(예 : 창밖에 보이는 대상이 소나무인지 여부), 그리고 특정한 개념이 다른 개념의 부분 집합인지를 결정하는 것(예 : 소나무가 침엽수 또는 식물인지 여부). (실험심리학용어사전, 2008., 시그마프레스㈜)



추상화

추상화는 다음과 같은 의미로 쓰이는 말이다.
- 미술에서 추상화(抽象畫)는 대상의 구체적인 형상을 나타낸 것이 아니라 점, 선, 면, 색과 같은 순수한 조형 요소로 표현한 미술의 한가지 흐름이다.
- 추상화(抽象化)는 추상적인 것으로 만들거나 되거나 한다는 뜻이다.
- 컴퓨터 과학에서 추상화(抽象化)는 복잡한 자료, 모듈, 시스템 등으로부터 핵심적인 부분을 간추려 내는 것을 말한다. 구체적인 모든 사실이 아니라 전형적이고 필요한 부분만을 가지고 사물을 이해하고 표현하는 것
- 운영체제는 하드디스크에 대해 파일, 네트워크에 대해 포트, 메모리에 대해 주소, CPU에 대해 프로세스라는 추상화된 접근 방법을 제공한다. 이 개념은 수학적 추상화의 유추로부터 유래되었다.

추상적 자료형(Abstract Data Type, 줄여서 ADT)은 컴퓨터 과학에서 자료들과 그 자료들에 대한 연산들을 명기한 것이다.
- 추상적 자료형은 구현 방법을 명시하고 있지 않다는 점에서 자료 구조와 다르다. 비슷한 개념의 추상적 자료 구조는 각 연산의 시간 복잡도를 명기하고 있지만 추상적 자료형에서는 이것조차 명기하지 않는다.
- 추상적 자료형은 인터페이스와 구현을 분리하여 추상화 계층을 둔 것이다. 예를 들어, 전기 밥솥을 추상적 자료형에 비유한다면, 그 속에 들어가는 밥은 자료가 되고, 밥솥에 있는 취사, 예약취사 버튼들과 남은 시간을 표시하는 디스플레이에 어떤 내용들이 표시되어야 하는지를 명기한 것이다. 추상적 자료형에서는 이것들이 어떻게 구성되는지 관심이 없고, 몇 와트의 전기를 소모하는지에 대해서도 관심이 없다.
- 자료에 대한 연산은 자료에 대하여 질의를 던지는 것과 자료를 변경하기 위한 연산으로 나뉜다. 유명한 자료구조인 스택에서 자료를 변경하기 위한 연산은 기본적으로 push와 pop이 있다. 여기에 자료에 대하여 질의를 던지는 연산으로 스택의 크기를 알 수 있는 size 연산, 스택이 가득차거나 비었는지를 알 수 있는 full, empty 연산이 있고, 추가적으로 pop을 하면 제거될 자료를 볼 수 있는 peek 연산 등을 정의할 수 있다. 만약 여기에 각 연산들은 모두 상수 시간 복잡도(즉, O(1))에 일어나야 한다고 명기한다면 이것은 '추상적 자료 구조'가 된다.
- 추상적 자료 구조는 이론 컴퓨터 과학 분야에서 자료에 대한 일련의 연산이 정의되며, 각각의 연산에 대한 연산 복잡도가 정의된 가상의 자료 저장 공간이다. 이는 자료 구조의 구체적인 구현 방식과는 관련이 없다.
- 추상적 자료 구조를 올바르게 선택하는 것은 효율적 알고리즘을 설계하고, 연산 복잡도를 추정함에 있어서 필수적이다. 반면, 구체적인 자료구조를 올바르게 선택하는 것은 알고리즘의 효과적인 구현에 중요하다.
- 이러한 추상화 개념은 프로그래밍 언어 이론에서의 추상적 자료형(Abstract data type, ADT)과 매우 유사하다. 데이터 모델이라는 또 다른 유사한 추상화 개념은 데이터 요소 간의 상호 연관 패턴(이상하게 들리겠지만, 자료 구조의 구조 자체)을 나타낸다.
- 많은 추상적 자료 구조(그리고 추상적 자료형)의 이름은 구체적 자료 구조의 이름과 동일하다.
- 잘 알려진 추상 자료형에는 복소수, 리스트, 스택, 큐, 맵, 우선순위 큐, 집합 등이 있다.

Abstraction in its main sense is a conceptual process where general rules and concepts are derived from the usage and classification of specific examples, literal ("real" or "concrete") signifiers, first principles, or other methods.
"An abstraction" is the outcome of this process—a concept that acts as a super-categorical noun for all subordinate concepts, and connects any related concepts as a group, field, or category.
Conceptual abstractions may be formed by filtering the information content of a concept or an observable phenomenon, selecting only the aspects which are relevant for a particular subjectively valued purpose. For example, abstracting a leather soccer ball to the more general idea of a ball selects only the information on general ball attributes and behavior, excluding, but not eliminating, the other phenomenal and cognitive characteristics of that particular ball. In a type–token distinction, a type (e.g., a 'ball') is more abstract than its tokens (e.g., 'that leather soccer ball').

Thinking in abstractions is considered by anthropologists, archaeologists, and sociologists to be one of the key traits in modern human behaviour, which is believed to have developed between 50,000 and 100,000 years ago. Its development is likely to have been closely connected with the development of human language, which (whether spoken or written) appears to both involve and facilitate abstract thinking.

History
Abstraction involves induction of ideas or the synthesis of particular facts into one general theory about something. It is the opposite of specification, which is the analysis or breaking-down of a general idea or abstraction into concrete facts. Abstraction can be illustrated with Francis Bacon's Novum Organum (1620), a book of modern scientific philosophy written in the late Elizabethan era[3] of England to encourage modern thinkers to collect specific facts before making any generalizations.
Bacon used and promoted induction as an abstraction tool, and it countered the ancient deductive-thinking approach that had dominated the intellectual world since the times of Greek philosophers like Thales, Anaximander, and Aristotle. Thales (c. 624–546 BCE) believed that everything in the universe comes from one main substance, water. He deduced or specified from a general idea, "everything is water", to the specific forms of water such as ice, snow, fog, and rivers.
Modern scientists can also use the opposite approach of abstraction, or going from particular facts collected into one general idea, such as the motion of the planets (Newton (1642–1727)). When determining that the sun is the center of our solar system (Copernicus(1473–1543)), scientists had to utilize thousands of measurements to finally conclude that Mars moves in an elliptical orbit about the sun (Kepler (1571–1630)), or to assemble multiple specific facts into the law of falling bodies (Galileo (1564–1642)).

Abstraction is a process or result of generalization, removal of properties, or distancing of ideas from objects. Abstraction may also refer to:
Abstraction (art), art unconcerned with the literal depiction of things from the visible world
Abstraction (software engineering), a process of hiding details of implementation in programs and data
- Abstraction layer, an application of abstraction in computing
- Hardware abstraction, an abstraction layer on top of hardware
Abstraction (linguistics), use of terms for concepts removed from the objects to which they were originally attached
Abstraction (mathematics), a process of removing the dependence of a mathematical concept on real-world objects
- Hypostatic abstraction, a formal operation that transforms a predicate into a relation
- Lambda abstraction, a definition of an anonymous function that produces a valid term in lambda calculus
Abstraction (sociology), a process of considering sociological concepts at a more theoretical level
Nucleophilic abstraction, a nucleophilic attack which causes part or all of a ligand to be removed from a metal
Water abstraction, the process of taking water from any source
Abstracting electricity, the crime of diverting electricity around an electricity meter and/or using it without paying for it



자기 조직화

'자기조직화는 복잡성 과학의 이론을 토대로 하여 출현한 이론이다.
자기조직화를 행정시스템적 관점에서 바라보면, 자기조직화(self-organization)란 시스템의 구조가 외부로부터의 압력이나 관련이 없이 스스로 혁신적인 방법으로 조직을 꾸려나가는 것을 말한다.
즉, 한 시스템 안에 있는 수많은 요소들이 얼기설기 얽혀 상호관계나 복잡한 관계를 통하여 끊임없이 재구성하고 환경에 적응해 나간다.

자기조직화의 대표적인 사례로 일리야 프리고진의 사례를 들 수 있다.
그는 점균류 곰팡이를 관찰하여 자기조직화 이론을 도출해내었는데, 점균류 곰팡이는 영양분이 모자라게 되면 서로 신호를 보내어 수만 마리가 일제히 요동을 시작하여 한 곳에 모여 어떤 수준에 도달하게 되면 그들은 응집 덩어리를 형성하고 하나의 유기체가 되어 기어다니며 영양을 섭취한다.
이 후에, 환경이 다시 나아지면 다시 흩어져서 단세포 생물의 자리로 돌아가는 것이다.
이처럼 자기조직화 이론은 과학적인 측면에서뿐만 아니라 혁신을 주도하는 세계의 흐름 속에서 주목 받는 이론이라고 정의할 수 있다.

주어진 입력 패턴에 대하여 정확한 해답을 모르는 상태에서 자기 스스로 학습할 수 있는 능력. 자기 조직화를 가진 신경망은 학습 능력을 가지고 있어서 외부 환경에 맞도록 시스템을 구조화한다.

정보 처리계가 스스로 지니고 있는 처리 기능을 높이기 위해 과거의 경험에 바탕을 둔 기억과 외부로부터의 정보 입력을 기초로 하여 자발적으로 시스템 내의 조직을 개조 변경시켜 가는 것.
학습과 거의 같은 의미이나 조직 자체가 주일 경우를 자기 조직화라고 하며, 처리 기능이 주일 경우를 학습이라고 한다.


Self-organization Self-organization
Self-organization, also called (in the social sciences) spontaneous order, is a process where some form of overall order arises from local interactions between parts of an initially disordered system. The process is spontaneous, not needing control by any external agent. It is often triggered by random fluctuations, amplified by positive feedback. The resulting organization is wholly decentralized, distributedover all the components of the system. As such, the organization is typically robust and able to survive or self-repair substantial perturbation. Chaos theory discusses self-organization in terms of islands of predictability in a sea of chaotic unpredictability.
Self-organization occurs in many physical, chemical, biological, robotic, and cognitive systems. Examples of self-organization include crystallization, thermal convection of fluids, chemical oscillation, animal swarming, neural circuits, and artificial neural networks.

Overview
Self-organization is realized in the physics of non-equilibrium processes, and in chemical reactions, where it is often described as self-assembly.
The concept has proven useful in biology, from molecular to ecosystem level. Cited examples of self-organizing behaviour also appear in the literature of many other disciplines, both in the natural sciences and in the social sciences such as economics or anthropology.
Self-organization has also been observed in mathematical systems such as cellular automata. 
Self-organization is not to be confused with the related concept of emergence.
Self-organization relies on three basic ingredients:
- strong dynamical non-linearity, often though not necessarily involving positive and negative feedback
- balance of exploitation and exploration
- multiple interactions

Principles
The cybernetician William Ross Ashby formulated the original principle of self-organization in 1947.
It states that any deterministic dynamic system automatically evolves towards a state of equilibrium that can be described in terms of an attractor in a basinof surrounding states.
Once there, the further evolution of the system is constrained to remain in the attractor.
This constraint implies a form of mutual dependency or coordination between its constituent components or subsystems.
In Ashby's terms, each subsystem has adapted to the environment formed by all other subsystems.
The cybernetician Heinz von Foerster formulated the principle of "order from noise" in 1960.
It notes that self-organization is facilitated by random perturbations ("noise") that let the system explore a variety of states in its state space.
This increases the chance that the system will arrive into the basin of a "strong" or "deep" attractor, from which it then quickly enters the attractor itself.
The biophysicist Henri Atlan developed this concept by proposing the principle of "complexity from noise"
first in the 1972 book L'organisation biologique et la théorie de l'information[14] and then in the 1979 book Entre le cristal et la fumée.
The thermodynamicist Ilya Prigogine formulated a similar principle as "order through fluctuations"[16] or "order out of chaos".
It is applied in the method of simulated annealing for problem solving and machine learning.

History
The idea that the dynamics of a system can lead to an increase in its organization has a long history.
The ancient atomists such as Democritus and Lucretius believed that a designing intelligence is unnecessary to create order in nature, arguing that given enough time and space and matter, order emerges by itself.

The philosopher René Descartes presents self-organization hypothetically in the fifth part of his 1637 Discourse on Method. He elaborated on the idea in his unpublished work The World.
Immanuel Kant used the term "self-organizing" in his 1790 Critique of Judgment, where he argued that teleology is a meaningful concept only if there exists such an entity whose parts or "organs" are simultaneously ends and means.
Such a system of organs must be able to behave as if it has a mind of its own, that is, it is capable of governing itself.

In such a natural product as this every part is thought as owing its presence to the agency of all the remaining parts, and also as existing for the sake of the others and of the whole, that is as an instrument, or organ...
The part must be an organ producing the other parts—each, consequently, reciprocally producing the others...
Only under these conditions and upon these terms can such a product be an organized and self-organized being, and, as such, be called a physical end.

Sadi Carnot (1796-1832) and Rudolf Clausius (1822-1888) discovered the second law of thermodynamics in the 19th century.
It states that total entropy, sometimes understood as disorder, will always increase over time in an isolated system.
This means that a system cannot spontaneously increase its order without an external relationship that decreases order elsewhere in the system (e.g. through consuming the low-entropy energy of a battery and diffusing high-entropy heat).

18th-century thinkers had sought to understand the "universal laws of form" to explain the observed forms of living organisms.
This idea became associated with Lamarckism and fell into disrepute until the early 20th century, when D'Arcy Wentworth Thompson (1860-1948) attempted to revive it.

The psychiatrist and engineer W. Ross Ashby introduced the term "self-organizing" to contemporary science in 1947.
It was taken up by the cyberneticians Heinz von Foerster, Gordon Pask, Stafford Beer; and von Foerster organized a conference on "The Principles of Self-Organization" at the University of Illinois' Allerton Park in June, 1960 which led to a series of conferences on Self-Organizing Systems.
Norbert Wiener took up the idea in the second edition of his Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine (1961).

Self-organization was associated[by whom?] with general systems theory in the 1960s, but did not become commonplace in the scientific literature until physicists Hermann Haken et al. and complex systems researchers adopted it in a greater picture from cosmology Erich Jantsch,[clarification needed] chemistry with dissipative system, biology and sociology as autopoiesis to system thinking in the following 1980s (Santa Fe Institute) and 1990s (complex adaptive system), until our days with the disruptive emerging technologies profounded by a rhizomatic network theory.

Physics
See also: Self-assembly and Self-assembly of nanoparticles
The many self-organizing phenomena in physics include phase transitions and spontaneous symmetry breaking such as spontaneous magnetization and crystal growth in classical physics, and the laser, superconductivityand Bose–Einstein condensation in quantum physics.
It is found in self-organized criticality in dynamical systems, in tribology, in spin foam systems, and in loop quantum gravity, river basins and deltas, in dendritic solidification (snow fakes), and in turbulent structure .

Chemistry
Self-organization in chemistry includes molecular self-assembly, reaction-diffusion systems and oscillating reactions,[30] autocatalytic networks, liquid crystals, grid complexes, colloidal crystals, self-assembled monolayers, micelles, microphase separation of block copolymers, and Langmuir-Blodgett films.

Biology
Further information: Biological organisation
Self-organization in biology[3][35] can be observed in spontaneous folding of proteins and other biomacromolecules, formation of lipid bilayer membranes, pattern formation and morphogenesis in developmental biology, the coordination of human movement, social behaviour in insects (bees, ants, termites), and mammals, flocking behaviour in birds and fish.
The mathematical biologist Stuart Kauffman and other structuralists have suggested that self-organization may play roles alongside natural selection in three areas of evolutionary biology, namely population dynamics, molecular evolution, and morphogenesis.
However, this does not take into account the essential role of energy in driving biochemical reactions in cells.
The systems of reactions in any cell are self-catalyzing but not simply self-organizing as they are thermodynamically open systems relying on a continuous input of energy.
Self-organization is not an alternative to natural selection, but it constrains what evolution can do and provides mechanisms such as the self-assembly of membranes which evolution then exploits.

Computer Science
Phenomena from mathematics and computer science such as cellular automata, random graphs, and some instances of evolutionary computation and artificial life exhibit features of self-organization.
In swarm robotics, self-organization is used to produce emergent behavior.
In particular the theory of random graphs has been used as a justification for self-organization as a general principle of complex systems.
In the field of multi-agent systems, understanding how to engineer systems that are capable of presenting self-organized behavior is an active research area.
Optimization algorithms can be considered self-organizing because they aim to find the optimal solution to a problem.
If the solution is considered as a state of the iterative system, the optimal solution is the selected, converged structure of the system.
Self-organizing networks include small-world networks and scale-free networks.
These emerge from bottom-up interactions, unlike top-down hierarchical networks within organizations, which are not self-organizing.
Cloud computing systems have been argued to be inherently self-organising, but while they have some autonomy, they are not self-managing as they do not have the goal of reducing their own complexity.

Cybernetics
Main article: Self-organization in cybernetics
Norbert Wiener regarded the automatic serial identification of a black box and its subsequent reproduction as self-organization in cybernetics.
The importance of phase locking or the "attraction of frequencies", as he called it, is discussed in the 2nd edition of his Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine.
K. Eric Drexler sees self-replication as a key step in nano and universal assembly.
By contrast, the four concurrently connected galvanometers of W. Ross Ashby's Homeostathunt, when perturbed, to converge on one of many possible stable states.
Ashby used his state counting measure of variety to describe stable states and produced the "Good Regulator" theorem which requires internal models for self-organized endurance and stability (e.g. Nyquist stability criterion). 
Warren McCulloch proposed "Redundancy of Potential Command" as characteristic of the organization of the brain and human nervous system and the necessary condition for self-organization. 
Heinz von Foerster proposed Redundancy, R=1 − H/Hmax, where H is entropy.
In essence this states that unused potential communication bandwidth is a measure of self-organization.
In the 1970s Stafford Beer considered self-organization necessary for autonomy in persisting and living systems.
He applied his viable system model to management.
It consists of five parts: the monitoring of performance of the survival processes (1), their management by recursive application of regulation (2), homeostatic operational control (3) and development (4) which produce maintenance of identity (5) under environmental perturbation.
Focus is prioritized by an alerting "algedonic loop" feedback: a sensitivity to both pain and pleasure produced from under-performance or over-performance relative to a standard capability.
In the 1990s Gordon Pask argued that von Foerster's H and Hmax were not independent, but interacted via countably infinite recursive concurrent spin processes which he called concepts.
His strict definition of concept "a procedure to bring about a relation" permitted his theorem "Like concepts repel, unlike concepts attract" to state a general spin-based principle of self-organization.
His edict, an exclusion principle, "There are No Doppelgangers" means no two concepts can be the same. After sufficient time, all concepts attract and coalesce as pink noise.
The theory applies to all organizationally closed or homeostatic processes that produce enduring and coherent products which evolve, learn and adapt.

Human Society
Main article: Spontaneous order
The self-organizing behaviour of social animals and the self-organization of simple mathematical structures both suggest that self-organization should be expected in human society.
Tell-tale signs of self-organization are usually statistical properties shared with self-organizing physical systems.
Examples such as critical mass, herd behaviour, groupthink and others, abound in sociology, economics, behavioral finance and anthropology.
In social theory, the concept of self-referentiality has been introduced as a sociological application of self-organization theory by Niklas Luhmann (1984).
For Luhmann the elements of a social system are self-producing communications, i.e. a communication produces further communications and hence a social system can reproduce itself as long as there is dynamic communication.
For Luhmann human beings are sensors in the environment of the system.
Luhmann developed an evolutionary theory of Society and its subsystems, using functional analyses and systems theory.
In economics, a market economy is sometimes said to be self-organizing. 
Paul Krugman has written on the role that market self-organization plays in the business cycle in his book "The Self Organizing Economy".
Friedrich Hayek coined the term catallaxy to describe a "self-organizing system of voluntary co-operation", in regards to the spontaneous order of the free market economy.
Neo-classical economists hold that imposing central planning usually makes the self-organized economic system less efficient. On the other end of the spectrum, economists consider that market failures are so significant that self-organization produces bad results and that the state should direct production and pricing.
Most economists adopt an intermediate position and recommend a mixture of market economy and command economy characteristics (sometimes called a mixed economy).
When applied to economics, the concept of self-organization can quickly become ideologically imbued.

In learning
Enabling others to "learn how to learn" is often taken to mean instructing them how to submit to being taught.
Self-organised learning (S.O.L.) denies that "the expert knows best" or that there is ever "the one best method", insisting instead on "the construction of personally significant, relevant and viable meaning" to be tested experientially by the learner.
This may be collaborative, and more rewarding personally.
It is seen as a lifelong process, not limited to specific learning environments (home, school, university) or under the control of authorities such as parents and professors.
It needs to be tested, and intermittently revised, through the personal experience of the learner.
It need not be restricted by either consciousness or language.
Fritjof Capra argued that it is poorly recognised within psychology and education.
It may be related to cybernetics as it involves a negative feedback control loop, or to systems theory.
It can be conducted as a learning conversation or dialogue between learners or within one person.

Traffic flow
Main article: Three-phase traffic theory
The self-organizing behavior of drivers in traffic flow determines almost all the spatiotemporal behavior of traffic, such as traffic breakdown at a highway bottleneck, highway capacity, and the emergence of moving traffic jams.
In 1996–2002 these complex self-organizing effects were explained by Boris Kerner's three-phase traffic theory.

In linguistics
Order appears spontaneously in the evolution of language as individual and population behaviour interacts with biological evolution.

Criticism
Heinz Pagels, in a 1985 review of Ilya Prigogine and Isabelle Stengers's book Order Out of Chaos in Physics Today, appeals to authority:
Most scientists would agree with the critical view expressed in Problems of Biological Physics (Springer Verlag, 1981) by the biophysicist L. A. Blumenfeld, when he wrote:
"The meaningful macroscopic ordering of biological structure does not arise due to the increase of certain parameters or a system above their critical values.
These structures are built according to program-like complicated architectural structures, the meaningful information created during many billions of years of chemical and biological evolution being used."
Life is a consequence of microscopic, not macroscopic, organization.

In short, they [Prigogine and Stengers] maintain that time irreversibility is not derived from a time-independent microworld, but is itself fundamental.
The virtue of their idea is that it resolves what they perceive as a "clash of doctrines" about the nature of time in physics. Most physicists would agree that there is neither empirical evidence to support their view, nor is there a mathematical necessity for it.
There is no "clash of doctrines."
Only Prigogine and a few colleagues hold to these speculations which, in spite of their efforts, continue to live in the twilight zone of scientific credibility.

In theology, Thomas Aquinas (1225–1274) in his Summa Theologica assumes a teleological created universe in rejecting the idea that something can be a self-sufficient cause of its own organization:

Since nature works for a determinate end under the direction of a higher agent, whatever is done by nature must needs be traced back to God, as to its first cause.
So also whatever is done voluntarily must also be traced back to some higher cause other than human reason or will, since these can change or fail; for all things that are changeable and capable of defect must be traced back to an immovable and self-necessary first principle, as was shown in the body of the Article.



복잡계

복잡계(複雜系, 영어: complex system, complexity system)는 완전한 질서나 완전한 무질서를 보이지 않고, 그 사이에 존재하는 계로써,
수많은 요소들로 구성되어 있으며 그들 사이의 비선형 상호작용에 의해 집단성질이 떠오르는 다체 문제이다. 최근 자연과학 및 사회과학에서 활발히 연구되고 있다.
물리적, 생물학적, 사회학적 대상을 수학적으로 분석하는 것이 복잡계 과학의 목적이다.
독일의 막스플랑크 연구소와 미국의 산타페 연구소가 복잡계 과학 연구로 유명하다.

물리학적 복잡계
물리학에서는 통계역학을 이용해서 다체 문제의 협동현상을 탐구한다. 전통적인 물리학적 복잡계 중 대표적으로 많이 연구되어 온 것이 스핀 글라스(spin glass)이다.
스핀유리는 비자성체에 자성을 띈 불순물을 섞은 계로서 무질서가 있고 스핀, 즉 자기모멘트 사이에 쩔쩔매는 서로 작용이 있다.
강자성 바꿈 상호작용과 반강자성 바꿈 상호작용의 경쟁이 있으면 모든 스핀 사이의 상호작용 에너지를 최소로 할 수 없어서 쩔쩔매게 된다.
이렇게 쩔쩔맴이 있으면 모든 상호작용 에너지가 최소화되지 못하여 무수히 많은 비슷한 상태들이 가능해져 계의 바닥상태는 아주 많이 겹치게 된다.
또한 낮은 온도에서는 스핀들이 마구잡이 방향으로 정렬하여 얼어버리는 새로운 종류의 정돈 상태를 가지게 된다. 이러한 스핀 글라스는 복잡계의 한 규범의 역할을 한다고 할 수 있다.
유사한 성질의 계로 강유전체에서의 쌍극자유리(dipole glass), 초전도계에서 소용돌이유리(vortex glass) 및 게이지유리(gauge glass), 전자계에서 전하유리(charge glass) 등이 있다.
이러한 것들의 대표적인 계로 초전도 배열이 있다. 초전도 배열에서의 상전이 및 물리현상의 이해는 복잡계로 가는 길목이라 할 수 있다.
평형 및 비평형 성질은 복잡계의 성질 이해에 길잡이 역할을 한다.

물리학적 복잡계는 강하게 상호연결(strongly correlated)된 계를 다룬다. 그 예로는 자기효과를 설명하는 이징 모형이 있고, 주로 임계현상을 연구한다.
최근 물리학적 복잡계의 한 예로 네트워크 이론이 다양한 분야에 적용되며 활발히 연구되고 있다.

경제학적 복잡계
수많은 사람들이 서로 영향을 주고받으며 살아가는 사회는 대표적인 복잡계이다. 수많은 경제 행위자의 상호작용을 바탕으로 작동하는 주식 시장 등 다양한 금융 시장도 복잡계의 좋은 예이다.
복잡계 연구의 방법을 사회현상에도 적용하여 사회를 개개인들이 모여서 이루는 집단으로 간주하고,
그 개개인들이 서로 상호작용하여 이루어내는 협동현상이 바로 그 사회의 집단적 성질을 만들어 낸다는 관점에서 경제 현상을 비롯한 다양한 사회 현상을 이해하려 노력한다.
사회현상에서의 복잡계. 한 예로 계를 이루고 있는 많은 개체들이 서로 상호작용하는 현상을 다루는 행위자 기반 모형(Agent-based model)이 있다.

생명현상에서의 복잡계
생명현상도 복잡계로 생각할 수 있다. 생명체는 세포로 이루어져 있고 세포는 많은 수의 단백질 분자 등으로 이루어진 것인데, 생명체의 구성원인 분자 하나하나에 대해 생명현상을 이야기할 수는 없다.
하지만 수많은 분자들이 모여서 형성한 세포라고 하는 다체 문제에서는 생명이라고 부르는 신비로운 현상이 생겨나게 된다.
이처럼 협동현상에 의해 나타나는 집단성질은 구성원 하나하나의 성질과는 관계없이 새롭게 생겨난다는 점을 강조해서 떠오르는 성질, 즉 창발(emergent property)이라고 부른다.

네트워크 과학
네트워크 과학( - 科學, 영어: network science)은 네트워크는 점(vertex, node)과 연결선(edge, link)들로 이루어진 집합을 의미한다.
특히 연결선들이 들어오고 나오는 방향이 있는 경우 방향성 네트워크라고 하고, 각 연결선들에 가중치가 부여된 경우 가중치 네트워크라고 한다.
'네트워크 이론'은 응용수학과 물리학 분야에서 다루는 이론으로, 수학의 그래프 이론에서 비롯하였다.
현재 전산학, 생물학, 경제학, 사회학 분야에 널리 적용된다.
네트워크 이론의 모태인 그래프 이론은 꼭짓점과 그 꼭짓점을 잇는 변으로 이루어진 그래프를 수학적으로 연구하는 이론으로, 수학과 전산학 분야에서 널리 연구되었다.
월드와이드웹, 인터넷, 단백질 상호작용 네트워크, 사회 네트워크 등이 일정한 성질을 가지는 복잡계 네트워크를 이룬다는 사실이 알려진 이후로, 물리학, 생물학, 경제학, 사회학 등 여러 분야에 복잡계 네트워크 이론이 활발히 적용되고 있다.

환원주의
환원주의 (還元主義, reductionism)란 철학에서 복잡하고 높은 단계의 사상이나 개념을 하위 단계의 요소로 세분화하여 명확하게 정의할 수 있다고 주장하는 견해를 말한다.
물체는 원자들의 집합이고 사상은 감각 인상들의 결합이라는 관념은 환원주의의 한 형태이다. 20세기 철학에서는 일반적인 형태의 2가지 환원주의가 주장되었다.
첫째, 논리실증주의자들은 존재하는 사물이나 사태를 가리키는 표현이 직접적으로 관찰할 수 있는 대상이나 감각자료로 정의할 수 있고,
따라서 사실에 대한 어떤 진술도 경험적으로 증명할 수 있는 일련의 진술과 동치라고 주장했다.
특히 과학의 이론적 실체는 관찰가능한 물리적인 것으로 정의할 수 있으며 과학법칙은 관찰보고들의 결합과 동치라고 주장했다.
둘째, 과학의 통일을 주장하는 사람들은, 생물학이나 심리학 같은 특정 과학의 이론적 실체는 물리학 같은 더 기본적인 특정 과학의 실체들로 정의할 수 있거나,
그 과학들의 법칙을 더 기본적인 과학의 법칙으로 설명할 수 있다고 주장했다.
여러 과학의 이론적 실체를 관찰가능한 것으로 정의할 수 있다는 점이 모든 과학법칙의 공통 기초를 이루는 한 논리실증주의의 환원주의도 과학의 통일을 함축한다.
이러한 환원주의는 과학에서 이론명제와 관찰명제를 만족스럽게 구별하기 힘들기 때문에 널리 받아들여지지 않고 있지만, 한 과학이 다른 과학으로 환원될 수 있는가 하는 문제는 여전히 논란거리이다.
연관된 개념으로는 통섭이 있다.

통섭
통섭 (通涉,Consilience)은 "지식의 통합"이라고 부르기도 하며 자연과학과 인문학을 연결하고자 하는 통합 학문 이론이다.
이러한 생각은 우주의 본질적 질서를 논리적 성찰을 통해 이해하고자 하는 고대 그리스의 사상에 뿌리를 두고 있다.
자연과학과 인문학의 두 관점은 그리스시대에는 하나였으나, 르네상스 이후부터 점차 분화되어 현재에 이른다.
한편 통섭 이론의 연구 방향의 반대로, 전체를 각각의 부분으로 나누어 연구하는 환원주의도 있다.



창발

창발(創發)또는 떠오름 현상은 하위 계층(구성 요소)에는 없는 특성이나 행동이 상위 계층(전체 구조)에서 자발적으로 돌연히 출현하는 현상이다.
또한 불시에 솟아나는 특성을 창발성(영어: emergent property) 또는 이머전스(영어: emergence)라고도 부른다. 자기조직화 현상, 복잡계 과학과 관련이 깊다.

창발의 정의
창발은 새로운 것이 일시적인 과정, 창조가 성장이나 진화로서 일시적이 아닌 것으로 고찰되는 것을 말하고, 사물이 아닌 성질이 그 어느 구성부분에 의해서도 가지고 있지 못한 것을 말한다.
예를 들어 암모니아 냄새는 수소나 질소에서는 존재하지 않고, 화학의 법칙으로서는 예견할 수 없다.
창발에 대한 설이 보다 일반적으로 말하는 것은 조직의 일정 수준에서 실체에 속한 성질은 그보다 낮은 차원에서 발견된 성질로부터는 예견할 수 없다는 것이다.
그것의 역(전환명제)처럼, 환원주의는 다양한 해석을 인정하고 있다.

"역학적 반응과 화학적 반응만을 알고 있는 자는 생명에 대해 예측할 수 없다." - S. Alexander, 공간, 시간 그리고 신, 1920

"개개의 구성원이 가지고 있지 않으므로 그것들이 상호 작용했을 때에 나타날 것으로 결코 예상하지도 못한 동작이 그야말로 창조적으로 발현되는 것" - John. L. Casti, 1997

창발성은 정의에 따라 단순한 물리법칙으로 나타낼 수 없다. 또한 대개 창발적 체계의 적응성을 높이기 위해서는 여러 종류의 되먹임을 조작하는 일이 필요하다.
모든 창발적 체계는 더 높은 수준의 학습을 촉진하는 쌍방향 연결 되먹임으로부터 만들어진다.

창발 현상
전체는 부분의 합보다 크다.
즉 미시적인 부분의 각각의 특성만으로는 설명할 수 없는 전체로서 나타나는 복잡한 현상이 있다. 이를 창발 현상이라고 한다.
창발현상은 전체적인 의도를 가지고 세세하게 조직된 현상이 아니라는 점에 유의해야 한다.
그 예시로, 거듭제곱법칙을 나타내는 수많은 현상은 시스템 전체를 관장하는 중앙권력이나 초자연적 존재에 의해 만들어진 것이 아니다.
붉은 악마 신드롬도 정부나 월드컵조직위원회와 같이 통제 기관에서 특정한 계획에 따라 조직한 것이 아니라, 국민들이 인터넷과 방송매체, 주변과의 접촉 등을 통해 자발적으로 상호작용을 일으키며 나타난 현상이다.

창발성과 규칙
창발성은 규칙만 알아서는 예측하거나 계산할 수 없다. 그것이 나타나는지 보려면 계를 작동시켜야 한다.
따라서 그런 계는 본질적으로 이원론적인 특성을 지닌다. 즉 단순한 논리규칙을 토대로 하지만 거기에서 나오는 행동은 단순하지도 논리적이지도 않다.
창발적 시스템 역시 규칙의 지배를 받는 시스템이다. 창발적 시스템이 학습과 성장의 능력 그리고 실험의 가능성을 갖는 이유는 저차원의 규칙을 엄격히 따르기 때문이다.
한 예로 개미들은 다른 개미들과 마주치는 패턴에 기초해 먹이를 조달할 것인지 다른 일을 할 것인지를 결정하고, 알렉사 소프트웨어는 클릭 패턴에 기초하여 연결을 만들어낸다.
게임처럼 창발적 행동도 규칙에 의해 정의된 범위 내에서 행동하는 것과 관련된 문제이면서 동시에 공간을 이용하여 부분의 합보다 더 큰 무엇인가를 창조하는 문제이다.

창발적 지능
수많은 미시동기에 의해 발생하는 거시행동을 말한다.
- 떼 지능: 로드니 브룩스의 모기 로봇과 같은 집단으로부터 창발하는 사회적 행동은 떼 지능(swarm intelligence)이라고 부른다.
떼 지능은 개미, 흰개미, 꿀벌, 장수말벌 따위의 사회성 곤충에서 보편적으로 나타나는 행동이다. 가령 개개의 개미는 집을 지을 만한 능력이 없다.
그럼에도 불구하고 개미 집합체는 역할이 상이한 개미들의 상호작용을 통해 보금자리를 만든다.
이와 같이 하위수준(낱낱의 개미)에는 없지만 상위 수준(개미의 집합체)에서 자발적으로 돌연히 출현하는 행동이 떼 지능이다.
떼 지능은 다양한 문제를 해결하는 소프트웨어 개발에 응용되고 있다. 떼 지능을 본떠 만든 대표적인 소프트웨어는 개미떼가 먹이를 사냥하기 위해 이동하는 모습을 응용한 것이다.

창발성과 자기조직화
창발성은 모든 복잡계가 보여주는 특성이다.
가령 흰개미들은 집을 지을 만한 지능이 없지만 그 집합체는 역할이 다른 개미들의 상호작용을 통해 거대한 탑을 세운다.
복잡계에서 하위수준(구성요소)에는 없는 특성이 상위수준(전체구조)에서 창발하는 것은 자기조직화능력 때문이다.
자기조직화에는 분명 위대한 힘과 창조적 에너지가 있지만 그 힘과 에너지가 지능과 같은 능력을 발휘하려면 특정한 형태를 향해 변해가야 한다.
자기조직화의 가장 간단한 보기는 모래언덕이다. 모래를 한 번에 한 개씩 떨어뜨려 언덕을 만든다면 경사가 가파를수록 더욱 큰 사태가 일어나면서 많은 모래알이 아래로 흘러내릴 것이다.
위에서 떨어뜨리는 모래알과 아래로 흘러내리는 모래알이 평형을 이루는 임계상태가 되면 모래언덕은 더 이상 커지지 않는다.
모래언덕처럼 완전히 안정되지도 않고 완전히 무질서하지도 않은 상태에서 전체 모양을 유지하고 있는 것을 자기조직화라고 한다.
자기조직화 현상에 도전하여 학문적 성과를 거둔 대표적 인물로 벨기에의 화학자인 일리아 프리고진을 들 수 있다.
그는 1977년 비평형 열역학의 비선형 과정에 대한 연구업적으로 노벨상을 받았다.

복잡계 과학과의 관계
시간이 지나도 전체는 어떤 구성요소보다도 더 오래 존속한다는 것은 복잡한 체제를 정의하는 특징이다.
복잡한 것은 단순히 뒤엉켜 있는 것과는 다르다. 이것은 창발의 여부를 가지고 명확하게 구분된다.
많은 구성요소를 가지고 있다 해도 거시적인 새로운 질서가 나타나지 않는다면 그것은 뒤엉킨 시스템에 불과하다.
창발이 일어날 때 비로소 복잡계라고 할 수 있다.

창발성은 복잡계 과학의 기본 주제이다.
여기서 창발성은 상호작용하는 다수의 구성원(개체)으로 형성된 계에서 발생하는, 계의 전역적인 동작을 나타내는 전문 용어로써 시스템 이론에서 주로 사용된다.
복잡계 과학의 연구 대상은 사람의 뇌나 생태계같이 상호 관계가 중요한 현상이다. 이들을 통틀어 복잡계라고 부른다.
복잡계는 적어도 두 가지 면에서 공통점이 있다.
첫째, 복잡계는 단순한 구성 요소가 수많은 방식으로 상호작용한다. 가령 사람 뇌는 수십억 개의 신경세포가 거미줄처럼 연결되어 있다. 주식시장은 수많은 투자자들로 들끓는다.
둘째, 복잡계는 환경의 변화에 수동적으로 반응하지 않고 구성 요소를 재조직하면서 능동적으로 적응한다.
사람 뇌는 끊임없이 신경세포의 회로망을 재구성하면서 경험을 통해 학습하고 환경에 적응한다.
즉, 복잡계는 단순한 구성 요소가 상호간에 끊임없는 적응과 경쟁을 통해 질서와 혼돈이 균형을 이루는 경계면에서,
완전히 고정된 상태나 완전히 무질서한 상태에 빠지지 않고 항상 보다 높은 수준의 새로운 질서를 형성해낸다.
복잡계의 창발적 운동은 예측할 할 수 있는 것이 아니며, 계를 구성하는 개개의 성분을 독립적으로 분석하여 알아낸 지식들로부터는 만들어 낼 수 없는 운동이다.

복잡계는 간단하게 이야기하면 창발현상을 보이는 시스템이라고 할 수 있다.
그런데 복잡계의 개념과 이론은 자연과학과 사회과학의 다양한 분야에서 함께 발전해왔기 때문에 일률적으로 통일된 정의는 없다.
흔히 인용되는 여러 분야의 학자들이 내리는 정의도 다양하다. 이러한 관점의 차이는 창발이 일어나기 위해 시스템이 갖춰야 하는 특징과 그것을 표현하는 방식의 차이 때문이다.

복잡성에는 똑같은 대상에 대해 이야기하더라도 이를 바라보는 축척에 따라 복잡성의 정도가 달라진다는 중요한 특징이 있다.
'축척이 작아진다'는 것은 더욱 가까이 접근하는 것, 즉 보다 미세한 부분까지 바라본다는 뜻이다.
축척이 원자와 분자 각각을 구분할 수 있는 수준으로 내려가면 복잡성은 급격히 커진다.
이것은 동일한 구성요소들을 모아놓은 시스템이라고 해도 축척에 따라 복잡성의 변화양상은 다양할 수 있음을 보여준다.
그리고 이러한 경향은 기업 조직에도 적용된다.
이러한 복잡성의 관점에서 복잡계를 다시 정의하면, 복잡계는 축척을 변화시킴에 따라 그 복잡성이 뚜렷한 변화를 보이는 시스템을 말한다.
이와 같이 축척이 커지며 새로운 질서가 나타나는 것이 바로 앞서 이야기한 창발이다.

복잡계의 행동은 언뜻 보아 무질서한 것 같다.
왜냐하면 구성요소의 상호작용이 고도로 비선형적인 행동을 나타내기 때문이다.
비선형세계에서는 초기 조건에서 발생하는 작은 변화가 출력에서는 엄청나게 큰 변화를 야기한다.
그러한 현상의 하나가 혼돈(카오스)이다. 카오스는 바다의 난류 또는 주식 가격의 폭락처럼 불규칙적이며 예측하기 어렵다.
그러나 복잡계는 혼돈 대신 질서를 형성해낸다. 혼돈과 질서의 균형을 잡는 능력이 있기 때문이다.
다시 말해서 혼돈계와 복잡계는 비선형이라는 점에서 같지만 혼돈계에는 혼돈이, 복잡계에서는 질서가 나타난다는 면에서 다르다.

복잡계는 단순한 구성요소가 상호간에 끊임없이 적응과 경쟁을 통해 질서와 혼돈이 균형을 이루는 경계면에서,
완전히 고정된 상태나 완전히 무질서한 상태에 빠지지 않고 항상 보다 높은 수준의 새로운 질서를 형성해 낸다.
이를테면 단백질 분자는 생명체를, 기업이나 소비자는 국가 경제를 형성한다. 단백질 분자는 살아 있지 않지만 그들의 집합체인 생물은 살아 있다.
생명은 단백질이 완전히 고착되거나 완전히 무질서한 상태에서는 솟아날 수 없다.
질서와 혼돈 사이에 완벽한 평형이 이루어지는 영역에서 생명의 복잡성이 비롯된다.

이처럼 혼돈과 질서를 분리시키는 극도로 얇은 경계선을 혼돈의 가장자리(edge of chaos)라 한다. 요컨대 생명은 혼돈의 가장자리에서 창발하는 것이다.
생명은 혼돈의 가장자리에서 한쪽으로는 너무 많은 질서, 다른 한쪽으로는 너무 많은 혼돈 속으로 언제든지 빠져들 위험을 간직한 채 평형을 지키려는 유기체의 특성이라 할 수 있다.
혼돈의 가장자리는 복잡성 과학을 상징하는 용어가 되었다. 복잡계는 혼돈의 가장자리에서 가장 복잡한 행동을 창발함과 동시에 환경에 가장 잘 적응할 수 있기 때문이다.

복잡성 과학은 1980년대에 등장한 풋내기 과학이며 장래가 반드시 낙관적인 것만은 아니다.
그럼에도 거의 모든 자연 세계와 사회 현상이 복잡계로 간주될 수 있기 때문에 창발의 원리를 밝히려는 복잡성 과학에 거는 기대는 상상 외로 크고 뜨거울 수밖에 없다.

창발의 분류
- 환원: 더 복잡한 범주가 더 기본적인 범주 등의 부분이나 기초로 설명될 수 있고, 더 기본적인 범주의 집합과 다르지 않음을 말한다.
- 수반: 더 복잡한 범주가 더 기본적인 범주로 환원되는 것은 아니지만, 상위 수준의 더 복잡한 범주는 하위 수준의 더 기본적인 범주 위에 창발될 때 수반한다고 말한다.
- 창발: 더 복잡한 범주는 더 기본적인 범주의 집합과 다르고, 더 복잡한 범주가 더 기본적인 범주보다 새로운 특징을 가지고 있음을 말한다.

환원주의와 전체론
- 환원주의: 생물학에서 일정 수준의 체계는 그 성분 부분으로도 분석할 수 있으며 좀더 높은 수준의 행동은 그 부분의 성질이나 행동, 배치에 의해 설명하거나,
또는 생물학이론이나 법칙을 일반적으로 그 기초가 되는 다른 과학(특히 화학, 물리학), 사실·법칙에 귀착시키려는 입장을 말한다.
예를 들어 전자의 경우 종이나 군집 수준의 현상에는 그 수준에 특유의 법칙이 있다고 보는 입장에 대하여, 유전자나 개체 수준의 행동이나 법칙에 의해 설명할 수 있다고 보는 입장이다.
- 전체론: 자연의 다양한 실체, 특히 생물에서는 각각 그 자체로서 정상의 기능을 유지하는 본질이 갖추어져 전체로는 부분에서 볼 수 없는 새로운 성질이 성립한다고 하는 주장이다.
이러한 성질의 존재를 전체성이라고 하는데, 생명현상의 전체성에 대한 주목의 환기는 생기론에 의해 시작되었다.
전체론은 그 후 많은 발전을 보았는데, 그 입장은 생리학적, 발생학적, 생태학적 등 논자에 따라 다르다.
현재 생명현상에는 물리화학 법칙에서 설명할 수 없는 특유의 원리가 있다고 주장하는 전체론과,
군집이나 종 같은 상위 수준의 현상은, 개체나 유전자 같은 하위 수준에서의 거동에서는 설명할 수 없다는 전체론이 중심이다.

철학에서의 창발
이전 단계에는 없던 성질이 윗 단계에서 갑자기 나타나는 것으로, 낮은 수준으로의 환원 불가능성을 강조한다.

아힘 슈테판의 창발 : 창발의 형태는 약한 창발, 약한 통시적 창발, 공시적 창발, 통시적 구조-창발의 4가지가 있다.
- 약한 창발은 물리적 일원론과 공시적 결정성이라는 두가지 명제를 전제로 가진다. 여기서 약한 창발은 자연 내에서 발생하는 거의 모든 현상과 성질들의 창발 형태이다.
- 물리적 일원론: 우주에 존재하고, 또 발생하는 시스템들은 물리적인 실재로 구성된다.
창발로 특징지어지는 성질, 성향, 행동 양식 혹은 구조들은 물리적인 구성 성분으로 이루어지니 그러한 시스템에 의해서만 실현된다.
- 공시적 결정성: 한 시스템의 성질이나 행동 성향은 그것의 미시구조, 즉 그것의 구성 요소나 배열에 의존적이다.
시스템의 구성 요소 내의 혹은 배열 내의 차이가 없이는 시스템 내의 성질 내에는 그 어떤 차이도 있을 수 없다.
- 약한 창발에 새로운 종의 명제가 추가되면 그 의미가 강해지며, 약한 통시적 창발이 된다.
- 약한 창발에 환원 불가능성이 덧붙여지면 공시적 창발 혹은 강한 창발이 된다.
※ 심리 철학 분야에서 공시적 창발 혹은 강한 창발이 필요하다면, 로봇 공학이나 인공 생명 연구에서 필요한 창발의 형태는 약한 통시적 창발에 구조적-불예측성 명제가 더해진 통시적 구조-창발이다.

과학에서의 창발
복잡한 모형의 과정 또는 단순한 규칙이나 원인으로부터의 형성 결과를 말하며, 모형이 규칙으로 설명되는 것, 즉 환원가능성을 암시한다.

자연에서의 창발
- 비생명적 창발 : 적응이 없는 창발적 복합성을 나타낸다.
복잡한 눈송이 결정체, 구름, 폭풍우가 있으며 이들은 일차 원리로부터 계산해낼 수 없고 복잡계의 창발성으로 보는 평이 더 타당하다.
- 생명적 창발 : 흰개미는 역할에 따라 여왕개미, 수캐미, 병정개미, 일개미로 발육하여, 수만 마리씩 큰 집단을 이루고 살면서 질서 있는 사회를 형성한다.
흰개미는 흙이나 나무를 침으로 뭉쳐서 집을 짓는다. 아프리카 초원에 사는 버섯흰개미는 높이가 4미터나 되는 탑 모양의 둥지를 만들 정도이다.
이 집에는 온도를 조절하는 정교한 냉난방 장치가 있으며, 애벌레에게 먹일 버섯을 기르는 방까지 갖추고 있다.
개개의 개미는 집을 지을 만한 지능이 없다. 그럼에도 흰개미 집합체는 역할이 상이한 개미들의 상호작용을 통해 거대한 탑을 만든다.
- 생태학적 창발 : 생태학자들은 전통적으로 생태계가 예측 불가능한 현상을 나타내면 기후 변화와 같은 외부 요인 때문에 자연의 균형이 깨진 결과라 생각했다.
그러나 현대 생태학은 이러한 현상을 생태계 내부 요인의 상호작용에 의해 새롭게 생기는 성질, 즉 창발성으로 간주한다.
생태계에서는 하위계층의 구성원들이 여러 개 모이면 보다 크고 통합된 성질을 갖는 상위계층이 된다. 즉 하위계층에 없었던 성질이 상위계층에서 새로 생긴다.
이와 같이 구성요소들의 기능적 상호작용의 결과로 생기는 성질을 창발성이라 한다.
생태학자들은 하와이 고지에서 외래종이 적응에 실패한 것은 생태계의 창발성 때문이라고 본다.
다양한 종으로 형성된 생태계에서는 종이 협동하여 외부의 경쟁자를 배척하려는 속성이 있으므로 외래종이 어지간히 우수해서는 정착하기가 쉽지 않다.
말하자면 외래종을 물리친 것은 개개의 종보다는 생태계 전체의 능력이다.

자연과 창발주의
자연에서 발견되는 창발적 성질은 자명한 이치이다.
그러나 이러한 성질 모두가 필연적으로 예측 불가능한 것은 아니고, 그래서 창발이란 의미가 요구되는 것이다. 이 주장은 사실에 있어서 불분명한 점이 있다.
만일 성질을 기술하는 단어가 관찰-술어적 이어서 명시적으로만 정의될 수 있다면, 성질에 대한 첫 예시성이 예견될 수 없다고 주장하는 것은 진부한 것이다.
그 이론가는 어떤 예상을 앞서서 공식화할 단어가 모자라게 되는 것이다.
반면에, 만일 단어로서 성질을 상술할 수 있다면, 그 때는 구두로서 이러이러한 조건 아래서 예시될 수 있는 예상을 할 수가 있게 되는 것이다.
그의 예상이 잘 설정이 된다는 것은 배경적 이론의 훌륭함에 달려 있는 것이다. 화학과 맛의 생리학 모두를 잘 알 때 설탕이 달다고 할 수 있는 것이다.
그래서 창발주의는 주어진 시간에 우리의 지식이 경험적인 한계 내에서 이용이 되는 것이다.

창발적 진화
물질에서 생물로, 하등생물에서 고등생물로의 진화를 의식 발생까지 포함시켜 설명하고자 하는 설.
각각의 것의 결합에 의해 새로운 성질이나 상태가 나타나는(수소와 산소가 화합하여 물이 생기는 경우 등) 것을 기초로 한다.
게슈탈트 심리학의 원리를 진화이론에 적용한 것으로 조어이다.
한편 변증법을 자연계에 적용한 것이라고 주장하는 견해도 있다.
여러 창발론자는 각각의 사고방식에 다소의 차이가 있지만 대부분의 경우는 창발의 또 다른 의미인 ‘기존하는 것의 전개’라는 관념도 포함하고 있으며
창발의 기초에는 지구상의 원초적 물질 중에 이미 생명을 향한 막연한 방향성의 존재 혹은 생명이 창발하는 물질은 물리학이나 화학에서 규정하는 것과 다르다고 하는 가정을 설정하고 있다.
창발적 진화학자들은 '창발적 전체' 또는 '통합적 전체'을 주장하고 있는데, 이 성질로 자기완결성이 있다.
이는 부분적 결합에 의해 새로운 성질을 갖는 전체가 출현하는 것으로, 오래전에는 군집의 유기적 총체로 성질을 강조하기 위해 사용한 적도 있었지만, 현재는 별로 사용하지 않는다.
다만 구성요소 간에 상호작용이 다수 결합된 네트워크 시스템을 다루는 수리 분야에서는 각각의 관계가 겹쳐서 예측할 수 없는 전체 거동의 출현이 주목 받는다.

생명의 조직화
세포의 특징, 즉 형질은 복잡계의 창발성과 비슷하다. 계산으로는 그것을 포착하기가 어렵다.
이는 인간 같은 다세포생물로 가면 더 복잡해진다. 인간의 몸에는 약 100조 개의 세포들이 계층 구조를 이루고 있으며, 계층의 각 단계는 위아래 단계들에 의존한다.
몸은 기관으로 이루어지고, 기관은 조직으로 이루어지며, 조직은 세포로 이루어지고, 세포는 더 작은 세포소기관으로 이루어진다. 이런 식으로 분자 단계까지 죽 이어진다.
단계 사이에는 끊임없이 정보가 흐르므로, 복잡성의 어떤 단계에서 명확히 구분 짓는 임의의 선을 긋기란 불가능하다. 구름이나 난류처럼 생물도 다양한 규모에 걸쳐 구조를 보여준다.

정보과학에서의 창발
창발성을 응용하는 기술은 단지 사용자에게 좀더 친숙한 응용 프로그램을 만드는 범위를 훨씬 넘어설 것이다.
그것은 대중매체에 대한 정의를 바꾸고, 공적인 삶과 사적이니 삶을 구분하던 관습적 기준을 변화시킬 것이다.

인터넷의 사례
웹은 지구상에서 가장 크고 발전된 형태의 인공 자기조직화 체제이다.
네트워크 과학: 네트워크 과학은 인체, 인터넷, 인간관계 등 이 세상의 모든 것들을 서로 연결된 네트워크로 바라보고 공통점을 발견하려는 학문이다.
따라서 물리학, 생물학, 경제학, 사회학, 인류학, 컴퓨터과학 등의 학제간 연구가 불가피하다.
복잡한 세상을 네트워크라는 단순한 개념을 통해 바라본다는 측면에서 네트워크 과학은 복잡성 과학에 포함된다.
복잡성 과학의 근본 목적은 복잡한 체계 안에서 의미 있는 질서가 자발적으로 돌연히 출현하는 현상, 곧 창발의 원리를 밝히는데 있다.
요컨대 네트워크 과학은 복잡성 과학처럼 시작 단계이며 아직 답을 찾지 못하고 있다.
네트워크 과학의 연구 주제는 끝이 없으며, 이러한 의문들이 한 가지 공통점을 갖고 있다는 사실을 발견했다.
복잡한 체계를 구성하는 요소들의 상호작용으로부터 전체의 활동이 창발한다는 것이다.

창발적 소프트웨어
사실상 최초의 창발적 소프트웨어 프로그램은 셀프리지가 설명한 상향식으로 학습하고 평가를 위해 되먹임 순환을 이용하는 체계이다.

실제 세계의 생물체에서 발견되는 창발적 지능의 진화를 모형화하고 이해하는 데에 창발적 소프트웨어가 사용된 예로,
1980년대 중반 UCLA의 두 교수 데이비드 제퍼슨과 척 테일러가 설계한 트래커라는 프로그램이 있다.
심시티는 창발성의 신비한 상향식 힘을 이용한 최초의 게임 중 하나이다. 심시티는 기존의 게임들처럼 시합을 하는 프로그램이 아니라는 사실에 주목해야 한다.
사용자는 가상 도시를 키우지만 도시는 예측할 수 없는 방향으로 발달하고 도시의 형태는 항상 간접적으로밖에 통제되지 않는다.
창발성의 이해는 비디오게임 산업에 커다란 이익을 창출할 것이다.
그러나 자기조직화의 힘과 적응성을 일반 사용자를 대상으로 한 게임에 적용하려는 게임디자이너들은 몇 가지 심각한 문제에 직면해 있으며,
모든 문제의 중심에는 창발적 시스템의 능력이 예측할 수 없는 방식으로 행동한다는 현상이 놓여있다.
이에 대한 한 가지 방법은 자연선택과 관련된 한층 개방적인 배경보다는 전통적인 창발적 시스템, 가령 무리와 집단에 초점을 맞추는 것이다.

창발성의 응용
- 네오기관: 가장 대표적인 기술은 생물 분해성이 뛰어난 중합체와 사람의 살아 있는 세포를 사용하는 방법이다.
먼저 중합체로 특정 조직 또는 기관을 본뜬 입체구조의 발판을 만든다. 중합체 발판 위에 살아 있는 세포를 접착시킨다. 세포와 발판을 환자의 상처 부위로 이식한다.
그 부위에서 세포는 증식 및 조립되어 새로운 조직을 생성함과 동시에 중합체는 분해되어 사라지고 몸 안에는 최종 산물이 남는다.
이와 같이 사람의 세포로 만든 인체조직이나 기관을 네오기관이라고 한다.
조직공학의 첫 번째 목표는 구조가 비교적 단순하고 수요가 많은 피부와 연골이다. 피부와 연골처럼 인공조직을 만드는 기술은 그 응용 범위가 끝이 없다.
조직공학은 단순한 조직보다는 복잡한 기관의 개발을 최종 목표로 삼고 있다. 간, 콩팥, 심장 모두 중합체 발판 기술을 사용하여 살아 있는 세포로부터 네오기관을 만들 수 있을 것으로 전망된다.
- 인공생명: 생물학에서는 생명체를 하나의 생화학적 기계로 본다.
그러나 인공생명에서는 생명체를 단순한 기계가 여러 개 모여서 구성된 집합체로 간주한다.
가령 단백질 분자는 살아있지 않지만 그들의 집합체인 유기체는 살아 있다.
따라서 인공생명에서는 생명을 이러한 구성요소의 상호작용에 의해 복잡한 집합체로부터 출현하게 되는 현상이라고 설명한다.
다시 말해서 생명을, 생물체를 구성하는 물질 그 자체의 특성으로 보는 대신에 그 물질을 적절한 방식으로 조직했을 때 물질의 상호작용으로부터 창발하는 특성으로 전제하는 것이다.
요컨대 생명은 수많은 무생물 분자가 집합된 조직으로부터 솟아나는 창발적 행동이다.

창발적 행동은 인공생명의 기본이 되는 핵심 개념이다.
따라서 인공생명에서는 구성요소의 상호작용이 생명체의 행동을 보여줄 수 있도록 구성요소를 조직할 수 있다면 그 기계가 생명을 갖게 될 것으로 확신한다.
인공생명은 풋내기 과학임과 동시에 학제간 연구이다. 연구 영역이 매우 광범위 하며 접근 방법 또한 매우 다양하다.
주요 관심 분야는 자기복제 프로그램, 진화하는 소프트웨어, 로봇공학의 세 가지로 간추릴 수 있다.

사회에서의 창발
2002년 한일 월드컵 당시 붉은 악마 신드롬도 창발의 예시로 생각할 수 있다.
광화문에 모인 다양한 사람들 개개인을 놓고 보면 평소에는 붉은색 티셔츠를 입는 것조차 꺼려했던 사람이 대부분이었을 것이다.
이는 월드컵의 열기가 가라앉은 지금, 서울 시내에서 새빨간 티셔츠를 입고 다니는 사람을 만나기가 어렵다는 사실에서 쉽게 확인된다.
그러나 당시에는 연이은 한국 대표팀의 승리와 서포터들의 길거리 응원 모습이 언론매체를 통해 확산되면서 경기장 스탠드가 온통 붉은색 바다가 되어버리는 새로운 현상이 나타났다.
이처럼 한국전쟁 이후 오랫동안 이어져온 붉은색에 대한 이념적 편견까지 극복할 정도의 새로운 질서의 출현이 창발이다.
결국 경기장과 길거리를 가득 메운 응원 인파는 하나의 복잡계였다고 볼 수 있다.

도시의 자기조직화
"대도시란 크기만 커진 마을이 아니고 인구밀도만 높아진 교외도 아니다. 대도시란 마을이나 교외와는 근본적으로 다른 어떤 것이다" - 제인 제이콥스

경제학자와 도시사회학자들도 시간의 경과에 따른 자기조직화의 과정을 보여주는 도시 모델을 시험해 왔다.
실제 도시가 형성되는 과정에서는 구역을 정하는 법이나 도시계획위원회 같은 하향식 강제력이 크게 작용한다.
그러나 오래전부터 학자들은 상향식 힘이, 뚜렷이 구분되는 근린들과 그밖에 무계획적인 인구 집단들을 만들어내는 등 도시형성에 결정적인 역할을 한다는 사실을 인식하고 있다.
도시라는 초유기체가 다른 사회적 형태를 제치고 성공한 결정적 이유는 일종의 창발적 지능, 즉 정보를 저장하고 검색하고 인간 행동의 패턴을 인식하고 거기에 반응할 수 있는 능력이 있기 때문이다.
인간은 그러한 창발적 지능에 기여하고 있지만 인간의 삶은 다른 차원에서 펼쳐지기 때문에 그 사실을 인식하지 못한다.

대도시의 보도 정보망
보도는 도시 시민들 사이에서 정보가 오가는 주요 통로이다. 주민들은 보도 위에서 이웃들과 마주치고 그들의 상점과 집을 지나가면서 정보를 얻는다.
보도에서는 완전한 타인들 사이에서도 비교적 높은 대역의 통신이 이루어지며 수많은 개인들이 혼합되어 무작위적인 형태를 이룬다.
보도가 없다면 도시는 후각이 없는 개미 또는 일개미가 너무 적은 개미 집단과 같을 것이다.
보도는 적절한 종류와 적절한 수의 국지적 상호작용을 제공한다.
보도는 도시 생활의 간극을 잇는 연접부이다.
이것은 창발성의 개념들을 이용하여 어떤 사회적 문제를 생각하면 그 문제와 과거의 접근 방식이 완전히 새로운 시각에서 보이는 하나의 예이다.

방송에서의 창발
플라워스 사건은 창발적 체계가 본질적으로 좋은 쪽으로만 발전하는 것은 아니라는 사실을 보여주는 좋은 예이다.
플라워스 사건은 창발성의 초기 단계, 즉 중앙기관의 명령 없이 국지적 행위자들이 거시행동을 형성하는 단계를 보여주는 예이다.

정치에서의 창발
대부분의 진보적 운동에서 요구하는 것들은 적응성 있는 자기조직화 체제가 아니면 이루어지기 어렵다.
진보적 운동과 자기조직화 체제는 둘 다 집단 지능을 중시하고 과도한 권력 집중에 반대하며 변화에 익숙하기 때문이다.
진정한 세계적 전망을 추구하는 운동이라면 중앙집권적 권력에 의존하는 것이 불가능할 것이고 적응성 있는 자기조직화만이 유일한 길이 될 것이다.

창발성의 진보적 가능성을 분명하게 드러내는 예로 WTO 반대운동이 있다. 이 운동의 조직구조는 자기조직화 체제의 분산적 세포 구조를 분명히 보여준다.

예술에서의 창발
- 문학에서의 사례
그레이 구 시나리오: 드렉슬러는 자기증식 나노기계가 지구 전체를 뒤덮게 되는 상태를 잿빛 덩어리(grey goo)라고 명명했다. 이른바 그레이 구 상태가 되면 인류는 최후의 날을 맞게 된다는 것이다.
이어서 2002년 마이클 크라이튼(1942~)이 드렉슬러의 아이디어를 액면 그대로 수용한 소설 '먹이'를 발표함에 따라 그레이 구 시나리오에 대한 대중적 관심이 고조되었다.
크라이튼은 자기증식 로봇이 집단을 형성하면 떼 지능 (swarm intelligence)이 창발할 것이라고 상상했다.
이러한 나노봇 떼는 재빨리 변형이 가능하여 이미지, 소리 또는 사람의 윤곽 등을 투영할 수 있다고 한다.

- 영화에서의 사례
윌 스미스 주연의 아이, 로봇(2004)에서는 로봇이 모의 지각력이 합쳐져 창발하여 로봇의 고스트가 형성되고, 로봇도 진화할지 모른다는 설정을 등장시켰다.



세포

세포(細胞)는 지구상 대다수 유기체의 기본 구조 및 활동 단위이다. 박테리아 등의 유기체는 단지 세포 하나로 이루어진 단세포 생물이다.
반면, 인간을 포함한 다른 유기체는 다세포이며, 인간의 경우 대략 60조 개 이상의 세포로 구성되어 있다.
세포 이론은 1838년 마티아스 야코프 슐라이덴은 식물체에 대해, 1839년 테오도르 슈반에 의해 세포가 몸을 구성하는 단위가 된다고 주장하였다.
그리고 1855년 피르호가 모든 세포는 세포로부터 만들어진다고 하여 세포설이 확립되었다.
이 이론은 모든 유기체는 하나 이상의 세포로 구성되어 있으며, 모든 세포는 기존의 세포에서 출발했고, 모든 생명 활동 역시 세포에 기반하며, 마지막으로 세포는 스스로의 기능을 정의하고 다음 세대로 정보를 넘겨주기 위해 어떠한 방식으로든 유전 정보를 가지고 있을 것이라고 설명하였다.
세포의 영어 낱말 cell(셀)은 작은 방을 의미하는 라틴어의 "켈라(cella)"에서 유래하였다. 이 이름은 1665년 로버트 훅이 현미경으로 관찰하였던 코르크 세포를 수도승이 살던 작은 방에 비유한데서 유래하였다.

세포의 특징
각 세포는 적어도 그 자체로 완전하며, 스스로 활동 가능하다. 즉 영양소를 받아들여서 에너지로 전환하고, 고유한 기능을 수행하며, 필요에 의해 번식할 수도 있는 것이다. 각 세포는 이러한 여러 활동을 수행하기 위한 각각의 소기관을 지니고 있다.

모든 세포는 다음과 같은 능력을 공유하고 있다.
♦ 통한 번식(이분법, 유사분열, 감수분열)
♦ 세포대사를 통해 흡수된 영양소로부터 세포 구성물을 형성하고, 에너지, 분자를 만들어내며, 부산물을 내버린다. 세포의 기능은 화학 에너지를 추출해서 사용하는 방식에 의해 결정된다. 이러한 에너지는 대사경로에서 추출된다.
♦ 단백질 합성 과정을 통해 단백질을 합성한다. 일반적인 유방 세포는 서로 다른 만 개 정도의 단백질도 가질 수 있다.
♦ 외부 혹은 내부의 자극에 대해 신호전달 체계를 가진다. 즉 자극은 온도, pH, 영양소 등이 있다.
♦ 소포(小胞)를 운반한다

세포의 종류
세포를 분류하는 하나의 방법은 스스로 살아가는가, 집단을 이루어 살아가는가 하는 것이다.
유기체는 홀로 혹은 군체를 이루어 독립적으로 살아가는 단세포 형태에서, 각각의 세포가 특화되어 있는 다세포 형태에 이르기까지 다양한 종류가 있다.
인체를 구성하는데는 220 종류의 세포 및 조직이 필요하다.

세포는 또한 내부 구조에 따라 두 가지로 분류될 수 있다.
♦ 원핵세포는 구조적으로 단순하다. 원핵세포는 단세포 혹은 군체에서만 발견된다. 생물분류 방식 중 3역 계통(고세균, 세균, 진핵생물 분류) 방식에서 고세균과 세균에 해당한다.
♦ 진핵세포는 세포소기관이 스스로의 세포막을 가지고 있는 것이다. 아메바나 일부 균류와 같은 단세포 형태에서부터, 식물, 동물, 갈조류 등과 같은 군체 및 다세포 형태까지도 존재한다.

세포의 모양과 크기
세포의 형태는 생물의 종류에 따라, 또 같은 생물이라도 조직이나 기관의 종류에 따라 다종다양하다.
그것은 세포의 기능과도 관계가 있지만 외부 요인, 예를 들어 기계적인 압력이나 표면 장력 등에 의해서도 결정된다.
단일 세포는 보통 공모양이 되기 쉽지만 특별한 것(구균)을 제외하면 공모양의 세포는 드물다.
실제로는 공모양이나 약간 변형된 타원체가 된 것(난세포·꽃가루 세포·세균 따위), 세포 표면에 편모나 섬모가 나 있는 것〔(정자·유주자(遊走子)·여러 가지 원생 동물> 등이 있다.
또 아메바·백혈구·점균의 변형체처럼 일정한 형태를 갖지 않고 모양이 끊임없이 바뀌는 세포도 있다.

세포의 구성 요소

원핵세포든 진핵세포든 모든 세포는 세포막을 지니고 있다. 세포막은 세포 내부와 외부를 구분지으며, 내부와 외부의 물질 교류를 조절하며, 또한 세포 전이를 유지한다.
세포막 내부에는 염분성의 세포질이 거의 전부를 차지한다. 모든 세포는 유전자를 가지고 있는 DNA와, 효소 등의 단백질을 유전자 발현시키는데 필요한 정보를 가진 RNA를 가지고 있다.
그 외에도 여러 종류의 생체분자 역시 존재하지만, 여기에서는 주요한 세포 구성요소와 기능에 대한 간략한 설명만을 다룬다.

세포막
세포막의 가장 큰 역할은 세포내부와 외부를 경계짓는 것이다.
세포막은 일반적으로 지질 이중층(지방형태의 분자)와 단백질로 구성되어 있다.
이러한 세포막 내부에는 영양분 및 부산물을 세포 내부 및 외부로 수송하기 위한 통로 및 펌프 역할을 하는 다양한 종류의 분자가 있다.

세포골격
세포골격은 중요하면서도 복잡하고 유동적인 구성 요소이다. 주로 하는 일은 세포의 형태를 정의하고 유지하는 것이다.
즉 각각의 세포소기관을 제자리에 고정시키며, 외부 물질을 받아들이는 과정인 세포내 이입을 도와준다. 또한 성장 및 운동시에 세포의 부분을 움직여주는 역할도 한다.
세포골격에는 수많은 단백질이 필요한데, 각각은 방향을 정하고, 서로 묶어주고, 정렬해주는 식으로 세포의 형태를 유지해준다.


진핵세포(eukaryote) 및 원핵세포(prokaryote).
왼쪽은 일반적인 인간의 진핵세포이며, 오른쪽은 일반적인 박테리아의 원핵세포
진핵세포에는 세포핵(하늘색), 핵소체(푸른색), 미토콘드리아(주황색), 리보솜(진한 푸른색)이 나타나 있다.
원핵세포에는, DNA가 존재하는 핵양체(옅은 하늘색) 및 세포막(검은색), 세포벽(푸른색), 피막(주황색), 리보솜(진한 푸른색), 편모(검은색)이 나타나 있다.


일반적인 동물 세포 구조와 세포내 구성. 세포소기관은 다음과 같다.
(1) 핵소체 (2) 세포핵 (3) 리보솜 (4) 소포 (5) 조면소포체 (6) 골지체 (7) 세포골격 (8) 활면소포체 (9) 미토콘드리아 (10) 액포 (11) 세포질 (12) 리소좀, (13) 중심소체

유전 물질
DNA와 RNA이라는 두 가지의 유전 물질이 존재한다.
대부분의 유기체는 오랜기간 정보를 저장하기 위해 DNA를 사용하지만, 일부 바이러스(레트로바이러스 등)는 RNA을 이용하여 유전정보를 저장한다.
각 유기체에 해당하는 정보는 DNA나 RNA 순서에 암호화되어 저장된다. 또한 RNA는 mRNA 및 리보솜 RNA를 통해 정보 전달 및 효소 합성등에도 사용된다.

원핵세포의 유전 물질은 세포질의 핵양체 영역에 있는 단순한 순환 DNA 분자(세균 염색체)에 저장된다.
진핵세포의 유전 물질은 따로 존재하는 세포핵 내부에 직선 DNA 형태로 저장된다. 또한 이와는 별개로 추가적인 유전 물질이 미토콘드리아나 엽록체와 같은 세포소기관에 존재하기도 한다.
예를들어, 인간 세포에서 유전 물질 중 유전체는 세포핵에, 미토콘드리아 유전체는 미토콘드리아에 존재한다.
세포핵 유전자는 염색체라고 불리는 46개의 직선 DNA 분자구조로 구성되어 있다. 미토콘드리아 유전체는 세포핵 DNA와는 달리 순환 구조를 지닌다.
미토콘드리아 유전체는 매우 적지만, 중요한 단백질을 합성한다.

외부의 유전 물질(대개는 DNA)이 인공적으로 세포에 주입될 수도 있다.
이 과정은 형질주입이라고 한다. 주입된 DNA가 원래 세포의 유전체에 성공적으로 추가되지 않는다면 주입된 DNA는 일시적으로 존재할 뿐이지만, 성공적으로 추가된다면 안정된 상태로 유지될 수 있다.



세포소기관
인체는 심장, 폐, 콩팥 등과 같은 많은 종류의 장기를 가지고 있으며, 각각은 각자의 기능을 수행한다.
세포 역시 세포소기관이라고 불리는 작은 기관으로 구성되어 있으며, 각 기관은 각자의 역할을 수행한다. 진핵세포의 경우, 각 기관 역시 세포막에 싸여있다.

♦ 세포핵 - 세포의 정보 창구: 세포핵은 진핵세포에서 가장 두드러진 기관이다. 유전체를 가지고 있으며, DNA 복제 및 RNA 합성이 이루어지는 곳이다.
세포핵은 둥근 모양을 가지고 있으며, 핵막으로 불리는 이중 세포막에 의해 세포질과 구분된다. 핵막은 DNA 구조 및 복제 과정을 지켜준다.
복제 과정 중에, DNA는 특수한 mRNA라는 RNA에 복제된다. mRNA는 이후 세포핵을 빠져나와서 특수한 단백질로 변화하게 된다. 원핵세포에서, DNA 복제 과정은 세포질에서 일어난다.

♦ 리보솜 - 단백질 합성기: 리보솜은 진핵세포와 원핵세포 모두에 존재한다.
리보솜은 RNA와 단백질을 포함한 복잡한 구조이며, mRNA이 나타내는 유전 명령어를 분석하는 일을 한다. mRNA의 유전 코드를 정확한 아미노산의 순서로 만드는 과정은 번역이라고 불린다.
단백질 합성은 모든 세포에서 중요하며, 하나의 세포에서도 수백-수천개의 리보솜이 존재하기도 한다.

♦ 미토콘드리아와 엽록체 - 세포내 발전기: 미토콘드리아는 모든 진핵세포의 세포질에 다양한 수, 모양, 크기로 존재하는 자기 복제 기관이다.
즉 미토콘드리아는 원래 세포의 유전 물질과는 달리 스스로의 유전체를 가지고 있다. 미토콘드리아는 진핵세포에서 에너지 생산을 담당하며, 에너지 생산은 복잡한 과정의 대사경로를 통해 이루어진다.
엽록체는 미토콘드리아보다도 크며, 태양 에너지를 광합성을 통해 화학 에너지로 바꾼다. 미토콘드리아와 마찬가지로 엽록체 역시 스스로의 유전체를 가지고 있다.
엽록체는 식물이나 해조류와 같은 광합성을 하는 진핵세포만이 가지고 있다. 다양한 종류의 변형 엽록체 역시 존재한다. 이는 일반적으로 색소체라고 불리며, 저장에 관련한다.

♦ 소포체와 골지장치 - 거대 분자 관리자: 소포체는 분자를 특정한 목적지로 수송하는 망의 역할을 담당한다.
주된 소포체에는 두 종류가 있는데, 리보솜을 표면에 지닌 조면소포체와 지니지 않는 활면소포체이다.
소포체에 있거나 세포 밖으로 나갈 단백질에 대한 mRNA의 번역은 조면소포체에 붙은 리보솜에서 이루어진다. 활면소포체는 지방 합성, 해독, 칼슘 보관에 중요한 역할을 한다.
이외에도 근육에서 칼슘 보관에 주로 사용되는 근소포체 역시 존재한다. 골지체로도 불리는 골지장치는 세포의 중추 전달 체계이며, 단백질 처리, 전송등을 담당한다.
이 두 세포소기관은 많은 양의 접힌 세포막으로 이루어져 있다.

♦ 리소좀과 과산화소체 - 세포 소화계: 리소좀 과 과산화소체는 때로 세포의 쓰레기 처리 시스템이라고도 불린다.
두 기관은 둥글게 생겼으며, 단층의 세포막으로 구성되며, 화학 반응을 촉진시키는 많은 양의 소화 효소를 지닌다.
예를 들어, 리소좀은 단백질, 핵산, 다당류 등을 분해하는 30개 이상의 효소를 지니고 있다. 여기서 진핵세포의 세포막에 의한 구분의 중요성을 알 수 있다.
즉 세포막이 없이는 이러한 파괴적인 효소를 지닌 채 세포가 존재할 수 없을 것이다.

♦ 중심소체 - 중심소체는 세포분열을 도와준다. 동물 세포의 경우 두 개의 중심소체를 지니고 있으며, 일부 균류 및 해조류에서도 발견되기도 한다.

♦ 액포 - 액포는 영양분 및 노폐물을 저장한다. 일부 액포는 추가 수분을 저장하기도 한다. 액포는 종종 액체로 채워진 공간을 의미하기도 하며, 세포막으로 둘러싸여 있다.

세포의 구조

원핵세포
원핵세포는 세포핵을 둘러싸는 핵막이 없다는 점에서 진핵세포와 큰 차이를 지닌다. 또한 진핵세포에게서 특징적인 세포간의 소기관 및 구조물을 가지고 있지 않다.
중요한 예외는 리보솜으로, 진핵세포와 원핵세포에 모두 존재한다. 미토콘드리아, 골지장치, 엽록체와 같은 세포소기관의 대부분의 기능은 원핵세포에서는 세포막이 담당한다.
원핵세포는 3개의 영역을 지닌다. 편모와 필리(세포 표면에 붙어 있는 단백질)라고 불리는 부속 기관 영역, 피막, 세포벽, 세포막으로 구성된 세포외막(cell envelope) 영역, 마지막으로 유전체(DNA) 와 리보솜 및 여러가지 세포 물질을 포함한 세포질 영역이 바로 그것이다.

세포막(인지질 이중층)은 세포 내부와 외부를 구분지으며 필터 및 통신의 역할을 담당한다.
대부분의 원핵세포는 세포벽을 지니고 있다. 세균인 미코플라스마 등이 예외이다. 세포벽은 세균에서는 펩타이드글리칸으로 구성되며, 외부힘에 대해 추가적인 벽으로 작용한다.
또한 세포벽은 저장성 환경에 대한 삼투압의 영향으로 세포가 파열되는 것을 막아준다. 세포벽은 균류 등의 진핵세포에도 존재하지만, 화학 구성이 다르다.
원핵세포의 염색체는 일반적으로 순환구조이다. 예외는 관절염을 유발하는 Borrelia burgdorferi이다. 유전물질을 감싸주는 세포핵이라는 막이 실제로는 없음에도 DNA는 핵양체에 모여 있다.
원핵세포는 플라스미드라는 추가염색체 DNA를 가지기도 하며, 이 역시 순환구조이다. 플라스미드는 추가적인 기능을 하는데, 항생물질에 대한 저항과 같은 것이다.

진핵세포
세포에는 진핵세포와 원핵세포 두 종류가 있다. 원핵세포가 일반적으로 그 스스로 생명체인것에 비해 진핵세포는 일반적으로 다세포 유기체에서 발견된다.
진핵세포는 일반적인 원핵세포에 비해 10배 가량 크고, 부피로 따지면 1000배나 크다. 원핵세포와 진핵세포의 가장 큰 차이는 진핵세포의 경우 특정 세포대사를 하는 세포의 일부분이 세포막에 둘러 싸여 있다는 것이다.
가장 중요한 부분은 세포핵이며 진핵세포의 DNA를 가지고 있는 부분을 세포막으로서 경계짓고 있다. 진핵세포의 진핵(眞核)이라는 이름 역시 "진실된 세포핵"이 있다는 의미이다.

기타 차이점은 다음과 같다.
♦ 세포막은 원핵세포의 세포막과 기능면에서는 유사하나 구성에서 약간 차이가 있다. 세포벽이 있을 수도, 없을 수도 있다.
♦ 진핵세포의 DNA는 염색체라고 불리는 하나 혹은 그 이상의 직선 분자 구조로 되어 있다. 매우 압축되어 있으며, 히스톤 주위로 졉혀 있다. 모든 DNA는 세포질과 분리되어 세포핵에 존재한다. 일부 세포소기관은 소량의 DNA를 가지기도 한다.
♦ 진핵세포는 섬모나 편모를 이용하여 움직인다. 편모라고 해도 원핵세포의 편모에 비해서 더욱 복잡하다.




세포의 기능

세포 성장 및 대사
세포분열과 다음번 세포분열 사이에는 대사과정을 통해 세포가 성장한다. 세포대사는 세포가 영양소를 처리하는 과정이다.
세포대사는 크게 두 과정으로 이루어진다. 하나는 에너지를 얻기 위해 복잡한 분자를 쪼개는 과정인 분해대사이며, 다른 하나는 복잡한 분자를 구성하고 다른 기능을 수행하기 위해 에너지를 사용하는 과정인 합성대사이다.
예로, 복잡한 분자인 설탕은 보다 덜 복잡한 글루코스라는 다당류로 분해된다. 글루코스는 두 경로를 통해 에너지 형태인 아데노신 삼인산(ATP)으로 더욱 쪼개어진다.

첫 번째 경로는 해당(解糖) 과정이다. 해당 과정은 산소를 필요로 하지 않으며 무산소성 대사라고도 한다. 각 반응은 수소 이온을 생성하며, 이는 에너지 단위인 ATP를 얻기 위해 사용된다. 원핵세포에서 해당과정은 에너지를 전환하는 유일한 방법이다.
진핵세포에서 가능한 두 번째 경로는 크레브스 회로 혹은 구연산 회로라고 불리는 과정이다. 이는 미토콘드리아에서 일어나며, 모든 세포 기관을 동작시킬만큼의 충분한 ATP를 생산할 수 있다.

세포분열
세포분열은 하나의 모세포가 두 개의 딸세포로 분해되는 과정이다. 이 과정은 다세포 생물에서는 성장을 의미하며, 단세포 생물에서는 생식을 의미한다.
원핵세포는 이분열에 의해 분열되며, 진핵세포는 대개 유사분열이라 불리는 세포핵분열 과정을 거친 뒤 세포질 분열 과정을 통해 세포분열을 한다.
이배체 세포는 일배체 세포를 만들기 위해 감수분열을 한다. 일배체는 다세포 생물에서 생식자의 역할을 수행하며, 새로운 이배체 세포를 구성하기 위해 세포핵융합을 한다.

DNA 복제는 세포분열이 일어날때마다 필요하다. 복제는 다른 세포 기능과 마찬가지로 기능을 수행하기 위해 특정한 단백질을 필요로 한다.

단백질 합성
단백질 합성은 세포가 단백질을 생산해내는 과정이다. DNA 전사는 mRNA(전령 RNA) 분자를 DNA 주형으로부터 합성해내는 과정을 의미한다.
이 과정은 DNA 복제와 아주 유사하다. mRNA가 생성된 후에는 새로운 단백질 분자가 번역 과정을 통해 합성된다.

단백질 합성을 담당하는 세포 기관은 리보솜이다. 리보솜은 RNA으로 구성되어 있으며 대략 80개의 서로 다른 단백질로 구성된다.
리보솜이 mRNA를 만나면, mRNA를 단백질로 번역하는 과정이 시작된다. 리보솜은 단백질의 구성요소인 아미노산을 가지고 있는 tRNA(전달 RNA)를 받아들인다.
tRNA는 mRNA와 단백질간의 변환기로 작용한다. 아미노산은 점점 자라나서 폴리펩타이드 고리를 형성하며, 결국에는 단백질이 된다.

단백질은 1차구조, 2차구조, 3차구조, 4차구조로 이루어지는데, 총 20종류의 아미노산이 어떻게 연결되는지에 따라 다르게 만들어진다. 이러한 구조별로 무한히 많은 단백질이 만들어진다고 보인다.

♦ 1차구조에 의해 아미노산들이 배열을 하게된다.

♦ 2차구조에 의해, 나선이나 병풍구조 혹은 아무 규칙성이 없이 아무렇게나 꼬여있는 상태를 만들게 되고, 대표적인 예로 사람의 손톱과 모발을 구성하는 단백질인 케라틴을 들 수 있다.

♦ 3차구조는 2차구조를 가진 단백질들이 공간적으로 꼬이고, 구부러지고 접히면서 입체구조를 갖게 된다. 이때 단백질 접힘(protein folding)현상이 나타난다. 예로는 세포의 원형질 속에 들어있는 대부분의 구형의 효소들이다.

♦ 4차구조는, 3차구조를 지닌 단백질 분자들이 두개 이상 모여서 집합체를 형성하면서 만들어진다. 이런 과정을 거치며 생물학적 기능을 나타낸다. 예로서 헤모글로빈이 있다.

세포의 기원
세포의 기원은 생명의 기원과 동일하며, 생명의 진화에서 가장 중요한 단계의 하나이다. 세포의 탄생은 생명 이전의 화학 물질에서 생물학적인 생명체로의 길을 만들었다.

최초의 세포
생명이란 것을 DNA 분자라는 자기복제기의 개념으로 생각한다면, 세포는 두 개의 기본 목적을 만족한다. 즉 외부 환경에서의 보호와 생화학적인 행위의 국한이 그것이다.
외부 환경에서의 보호는 약한 DNA 고리를 변화하는 특히 해로운 환경에서 지키는 것이며, 세포가 진화하는 가장 큰 이유의 하나이다. 생화학적인 행위의 국한은 생물학적인 진화를 위해서 필수적이다.
세포에 포함되어 있지 않은 채 자유롭게 다니는 (즉 국한되지 않은) DNA 분자도 역시 효소를 생성하지만, 이 효소는 생산한 DNA 뿐만 아니라 주변의 DNA에도 이득(예를 들어 뉴클레오타이드 생산 등)을 준다.
즉 누군가 운 좋은 DNA 분자가 변이로부터 보다 나은 효소를 생산할 수 있는 능력을 얻게 되었다고 하더라도 이를 공유할 수 있으므로 DNA 분자는 선택의 압력을 훨씬 낮게 느끼게 된다.

만약 모든 DNA 분자가 세포 내에 존재한다면, 즉 생화학적인 행위가 세포 내부에 국한된다면, DNA가 생성하는 효소 역시 DNA 근처에 유지된다.
DNA 분자는 다른 DNA가 생산하는 것이 아닌 자신이 생산하는 효소의 이득을 직접적으로 누리게 된다. 이는 다른 DNA 분자는 주변 DNA 분자의 긍정적인 변이로부터 어떠한 이득도 얻지 못하는 것임을 의미한다.
다시 말하면 긍정적인 변이는 변이를 포함하고 있는 세포 그 자체에게만 이득을 준다는 것이다. 이것이 현재 우리가 알고있는 생명의 진화의 가장 큰 요인인 것으로 생각된다.
(이 설명은 단지 단순화된 설명일뿐이다. 실제 세포 등장 이전의 생명 형태의 분자구조는 RNA 형태였으며, 이는 복제기와 효소의 역할을 동시에 수행한다. 하지만 중심 이론은 동등하다.)

생화학적으로, 프로티노이드로 구성되는 세포 형태의 타원체는 인산을 촉매로 사용해서 아미노산을 가열하면 관찰할 수 있다. 프로티노이드는 세포막의 여러 기본적인 기능을 가지고 있다.
RNA 분자를 포함한 프로티노이드 기반의 원시 세포는 지구상에 처음으로 등장한 세포 형태일 가능성이 있다.

또 다른 이론은 고대 연안의 격한 바닷가가 거대한 실험실과 같은 역할을 해서 최초의 세포를 만들기 위한 엄청난 수의 실험을 진행했다는 것이다.
해안에 부딪혀 부서지는 파도는 거품을 만들어낸다. 바다에 불어오는 바람은 표류물을 해안으로 가져오는 것처럼 물질을 해안으로 가져온다. 유기 분자 역시 같은 방식으로 해안선에 집중되었을 가능성이 있다.
얕은 해수는 따뜻했을 것이며, 증발을 통해 더욱 분자 농도를 증가시켰다. 대부분이 수분으로 구성된 거품은 순간적으로 사라진것과는 달리, 유성의 거품은 보다 안정하며 이른바 "실험"에 보다 많은 시간을 제공했을 것이다.
인지질은 생물 발생 이전의 바다에서 풍부했던 일반적인 유성 성분의 예이다. 인지질은 또한 중요한 특징을 가지는데, 같이 연결되면 이중 지방층 세포막을 형성할 수 있는 것이다.
단일 지방층은 유분만을 포함할 수 있으며, 수용성의 유기 분자를 내포할 수 없다. 반면 이중 지방층은 수분을 포함할 수 있으며, 이후 세포막을 구성했으리라 생각된다.

진핵세포의 기원
진핵세포는 원핵세포의 공생에서 진화한 것으로 생각된다. 특히 미토콘드리아나 엽록체와 같은 스스로의 DNA를 가지고 있는 세포소기관은 각각 세균이나 남조류가 과거 공생한 흔적이 아닐까 생각된다.
반면 이들을 포함하는 세포는 과거 고세균으로부터 유래한 것이라는 생각이다. 이러한 이론을 내부공생설이라고 한다.

하지만 수소발생소포(hydrogenosome)와 같은 세포소기관이 미토콘드리아에 앞서 있었는가 혹은 그 반대인가 하는 논쟁은 현재 진행 중이다. 진핵세포의 기원에 관해서는 수소 가설을 참조하기 바란다.

세포의 생명 활동
생물체는 생물체 내에서 일어나는 화학반응(물질대사)를 통하여 생명활동에 필요한 에너지를 얻을 뿐만 아니라 생물체의 구성 성분을 합성하기도한다.
생명체 내에서 일어나는 물질대사 중 이화작용은 생물체가 섭취한 영양소를 분해하여 에너지를 만들어 내는 반응이고, 동화작용은 이화작용으로 생성된 에너지를 이용하여 간단한 화합물로부터 복잡한 구조의 화합물을 만들어 내는 반응이다.

역사
♦ 1632년-1723년: 안톤 판 레이우엔훅이 렌즈를 갈아서 현미경을 만들고 빗물 속의 종벌레와 자신 입 속의 세균 등의 원생동물을 관찰하였다.
♦ 1665년: 로버트 훅이 코르크 및 살아있는 식물 조직 내에서 세포를 관찰하였다. 그는 1665년에 마이크로그라피아(Micrographia)라는 책을 출판하면서 코르크의 단면에 나타난 무수한 구멍을 cell이라고 명명했다. 이 단어의 어원은 라틴어로 작은 방을 의미하는 cellua에서 비롯되었다.
♦ 1839년: 테오도르 슈반과 마티아스 슐라이덴이 식물 및 동물이 세포로 이루어져있으며, 세포가 구조와 성장의 기본 단위임을 설명하는 이른바 세포 이론을 확립하였다.
♦ 루이 파스퇴르(1822-1895)는 생명체가 자연적으로 생겨난다던 자연발생설을 반증하였다.
♦ Rudolph Virchow는 세포는 항상 세포분열을 통해 발생한다고 설명하였다.
♦ 1931년 에른스트 루스카는 투과 전자 현미경(TEM)을 베를린 대학에서 제작하였다. 1935년 그는 광학 현미경 해상도의 두 배인 전자 현미경을 제작하고 기존에 볼 수 없었던 세포소기관을 관찰하였다.
♦ 1953년 2월 28일 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 이중 나선 구조를 발표하였다.
♦ 1981년: Lynn Margulis는 내부공생설을 설명하는 세포진화에서의 공생론을 발표하였다.



세균


세균(細菌) 또는 박테리아(라틴어: bacteria 단수형: bacterium[*])는 생물의 주요 분류군이다.
세포소기관을 가지지 않은 대부분의 원핵생물이 여기에 속한다. 원핵생물 중에서 고세균이 세균과 다른 계를 이루고 있다는 것이 최근에 밝혀졌다.
이를 엄밀하게 구분하기 위해 진정 세균(眞正細菌, eubacteria)이라는 말을 쓰기도 한다. 세포벽은 펩티도글리칸 구조이며 세포벽의 형태에 따라 그람 양성세균과 그람 음성세균으로 구분한다.
박테리아라는 이름은, 우측 사진에 있는 바실러스 박테리아의 모양을 보면 쉽게 이해할 수 있듯, '작은 막대기'라는 뜻의 고대 그리스어 박테리온(그리스어: baktērion)에 비롯되었다.
박테리아는 현미경을 발명한 네덜란드의 안톤 판 레이우엔훅(대한민국에서는 '레벤후크'라는 이름으로 더 널리 알려져 있다)이 1676년에 처음으로 관찰한 것으로 알려져 있다.

특성
현재의 세균류는 지구상에 2번째로 번성한 생물군이 살아남은 것이라고 할 수 있는데, 약 40억 년 전 것으로 보이는 세균류의 화석은 이 사실을 더욱 확실히 해 준다.
한편, 세균류는 처음 지구에 출현한 후 몇 억 년 동안 환경 변화에 적응하면서 생화학적 진화를 계속하였다. 오늘날 세균류가 다양한 작용을 하는 것은 이러한 생화학적 진화 결과라고 할 수 있다.
세균의 세포벽은 탄수화물과 아미노산으로 이루어진 매우 얇은 막이다. 세포핵은 없지만 핵 부위라고 부르는 부분에 핵물질이 들어 있는 것도 있다.
이 부분은 보통 생물의 세포핵과 구조적인 차이를 보이므로 '핵양체'라고 한다. 특히, 대장균 등에서는 DNA 사슬이 둥근 고리로 존재하는데, 이것은 하나의 염색체에 해당되며, 여기에는 일반 염색체에서 볼 수 있는 히스톤과 같은 단백질이 없다.

세균의 몸은 단세포이며 길이는 1μ(1/1000mm) 정도, 넓이는 이것의 1/2~1/7정도이다.
종류는 길쭉한 막대 모양의 간균, 둥근 모양의 구균, 그리고 나선형의 나선균 등이 있다.
크기가 작을 뿐만 아니라 세포 구조도 원시적이어서, 보통 생물체 세포에서 볼 수 있는 막으로 둘러싸인 핵·미토콘드리아·골지체, 그 밖의 색소체나 액포 등은 존재하지 않는다.
그러나 생장이 빠르고 생화학적인 역할이 다양하며, 환경에도 잘 적응할 수 있다. 세균류는 지구상의 어느 곳에서든지 부생·기생·공생 또는 독립 생활을 하며 살아가고 있다.
이 중 다른 생물체나 그 생산물에 의지하여 생활하는 경우에는 복잡한 유기물 분해에 의해서 생활에 필요한 에너지를 얻는데, 즉 분해자로서 자연 생태계를 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

한편, 기생하는 것에는 동식물체에 병을 일으키는 종류도 있다. 자연계에 무균 상태의 동식물은 없다고 추측되며, 세균류는 동식물의 생활과 진화에 밀접한 관계를 가져왔다고 여겨진다.

세균은 2분류로 구분되어있다.

구조

내부 구조
세균 세포는 원형질막으로 감싸져 있다.
이 막은 세포의 기관들을 에워싸고 세포질에 있는 양분, 단백질과 다른 여러 필수적 요소들이 빠져나가지 못하게 하기 위한 하나의 벽으로써도 작용을 한다.
원핵생물이기 때문에, 세균은 세포질에 막으로 감싸진 기관들을 갖지 않으며, 크기는 크지만 적은 숫자의 세포내 구조들을 가지고 있다.
또한, 진핵 생물과 반대로 핵막과 미토콘드리아, 엽록체 같은 세포 기관도 갖지 않는다.
세균은 한 때 단순히 다량의 세포질이 뭉쳐 있는 것이라 인식되었으나, 원핵세포골격같은 구조물과 세균이 복잡한 특징을 갖게 해주고 특정 세포질 내 공간에 있는 단백질들의 위치를 확인함으로써 그렇지 않음을 알게 되었다.
이러한 세포이하수준의 조직을 세균하이퍼스트럭쳐(bacterial hyperstructure)라 일컫는다.

카르복시솜과 같은 세균미소구획은 더 높은 수준의 조직을 제공한다. 이는 다면체의 단백질 껍질에 둘러싸여진 하나의 구조다.
이러한 다면체 세포 기관들은 세균의 물질대사를 다른 조직에 영향을 주지 않도록 구분시키고 국한시킨다.

많은 필수적 생화학 반응들은 세포막을 넘어서 농도 기울기를 이용해 일어난다.
세균은 에너지를 세포막에서 얻는데, 이 막에 전자전달계에 존재하는 ATP 합성효소가 존재한다.
그리고 대부분의 광합성 세균에서 원형질막은 빈틈없이 감싸져있고 빛을 흡수하는 세포막 층과 함께 대부분의 세포 공간을 차지한다.
이러한 광흡수 구조들은 녹색 유황 세균의 클로로솜과 같이 지질로 둘러싸인 구조를 형성할 수 있다. 다른 단백질들은 세포막을 건너 양분을 가져오거나 세포질에 필요없는 분자들을 밖으로 배출시킨다.



분류
형태에 따른 세균의 분류는 다음과 같다.

♦ 구균
구균(球菌, 알균, Coccus)은 둥근 모양의 세균이다. 구균은 각기 따로 있는 단구균(單球菌-coccus), 짝을 이루는 쌍구균(雙球菌, 쌍알균-diplococci), 넷이 붙어 있는 사련구균(四聯球菌-tetrad), 여덟 개가 붙어 있는 팔련구균(八聯球菌-sarcina) 여러 세균이 사슬 모양으로 늘어선 연쇄(상)구균(聯鎖狀球菌, 사슬알균-streptococci), 포도송이처럼 뭉쳐있는 포도(상)구균(葡萄狀球菌, 포도알균-staphylococci) 등으로 구분된다.

♦ 간균
간균(竿菌, 막대균, Bacillus)은 길한 막대 모양을 하는 세균이다. 대개 홀로 존재하나 가끔 사슬처럼 일렬로 배열하고 있는 연쇄상간균(連鎖狀桿菌, 사슬막대균)도 있다. 그 외 간균의 형태로는 방추간균, 콤마간균등이 있다.

♦ 나선균
나선균(螺線菌, Spirilla)은 나선형의 세균이다. 보렐리아(Borellia), 비브리오(bibrio), 스피로헤타(Spirochete), 렙토스피라(Reptospirra)등이 속한다.

번식
세균의 몸은 일정한 크기로 자라면 둘로 분열되어 각각 독립적으로 성장하게 된다.
이 때 구균은 1 또는 2, 3 평면에서 분열이 일어나 특징적인 단세포 집단을 만드는 데 비해 길쭉한 간균이나 나선균에서는 긴축과 직각인 면이 분열한다.
이와 같이 세균류의 생활사는 일반적으로 간단하며 분열에 의한 무성 생식이지만, 대장균이나 그 밖의 소수의 것은 유성 생식 접합을 하기도 한다.
또한, 무성 생식에도 변화가 있어서 내생 포자를 만드는 것이 있는가 하면, 몸의 일부에서 싹이 나오는 것도 있다.

세균은 환경이 적절하면 매우 빠르게 번식한다. 대부분 이분법으로 번식하며 1~3시간마다 한 번씩 분열하지만 일부는 최적조건에서 20분 만에 한 번씩 분열하는 것도 있다.
그러나 세균은 개체수가 늘어남에 따라 결국 영양분을 모두 소모하고 대사 노폐물로 스스로를 중독시키며, 다른 생물에게 잡아먹히기 때문에 무한정 늘어나지는 않는다.
또한 자연상태에서의 다른 생물과 경쟁하는 많은 종류의 미생물이 세균의 번식을 억제하는 항생물질을 생산하기 때문에 개체수가 증가할수록 생장속도는 점차 더뎌진다.

어떤 세균은 필수 영양물질이 고갈되면 내생포자(endospore)를 형성하기도 한다. 내생포자는 원래의 세포에 들어있던 염색체가 복제되면서 단단한 벽으로 둘러싸여 형성된다.
내생포자가 형성될 때 수분은 거의 제거되고 물질대사는 중단된다. 세포의 나머지 부분은 분해되어 내생포자만 남겨진다. 대부분의 내생포자는 아주 견고해서 끓는 물에서도 생존할 수 있다.
내생포자를 제거하기 위해 실험실에서는 압력을 높여 121℃까지 온도를 올릴 수 있는 고압멸균기를 사용한다. 이보다는 덜 적대적인 환경에서 내생포자는 수백 년 이상 휴면 상태로 살아남을 수 있다.
이러다가 환경 조건이 좋아지면 다시 물을 흡수해서 물질대사를 시작할 수 있다.

공생

공생은 세균이 생활하는 한 형태이다.

동물과의 공생
대표적인 예는 소 등의 반추 동물이다. 즉, 소화 기관 안에는 셀룰로모나스·바실루스·클로스트리디움 등이 생활하고 있다.
소의 침 속에는 효소 대신에 세균류에게 필요한 탄산수소나트륨이나 인산나트륨이 함유되어 있어서, 세균은 이것을 이용하여 셀룰로오스 등을 분해하여 여러 가지 지방산을 만들므로, 이것이 소의 체조직에 흡수되어 에너지를 만들게 된다.
또한, 세균의 몸은 결국 단백질 분해 효소에 의해서 질소 화합물과 비타민으로 분해되어 흡수되므로, 소는 별도로 단백질을 섭취하지 않아도 된다.

식물과의 공생
세균은 곰팡이 등과 함께 분해자에 속하는 대표적인 분류군이다. 분해자는 유기물을 분해하여 식물이 이용할 수 있는 무기 화합물을 생산하는 중요한 역할을 한다.

잘 알려진 예는 콩과식물에서 찾아볼 수 있다. 즉, 콩과식물의 뿌리에는 뿌리혹박테리아가 침입하여 뿌리혹을 형성하며, 여기에서 공중 질소를 고정해서 질소 동화 작용을 하여 질소 화합물을 만든다.v 뿌리혹박테리아는 이 질소 화합물을 식물에게 제공하는 대신 식물체로부터 그들이 성장하는 데 필요한 탄수화물을 얻게 된다.
질소는 단백질을 만드는 데 있어서 꼭 필요한 원소이며, 공중 질소는 대기의 3/4을 차지하고 있다. 그러나 대부분의 식물체는 공중 질소를 직접 이용할 수 없다.
식물이 이용할 수 있는 형태로 질소를 고정시키는 세균의 역할은 식물에 의한 이산화탄소 고정과 맞먹는 중요한 반응이라고 할 수 있다.

질소의 순환
공중 질소를 고정하여 단백질을 만드는 것에는 뿌리혹박테리아 외에 땅 속에 사는 클로스트리디움·아조토박터·슈도모나스 등이 있다.
이 밖에 누룩곰팡이나 남조류 중에도 이러한 역할을 하는 것이 있다. 이와 같이 고정된 질소 화합물은 암모니아로 바뀌게 된다.
즉, 단백질이 분해되어 생기는 아미노산을 세균류 및 그 밖의 균류, 특히 토양균류들이 암모니아로 분해시키는데, 이 때 관여하는 균류를 '부패균'이라고도 한다.
암모니아는 아질산균에 의해 아질산으로, 아질산은 질산균에 의해 질산이 된다. 질산염은 이온 형태로 식물 뿌리로부터 흡수되어 잎에 운반되며, 그 안에서 다시 암모니아로 바뀐 다음 단백질의 합성 재료가 된다.
일부의 식물은 암모늄염을 흡수하기도 하는데, 이것은 질산염과 달리 그대로 단백질의 합성 재료가 된다.
이와 같이 세균류와 그 밖의 균류는 질소의 순환 및 다른 여러 원소의 순환에 관여함으로써, 생태계의 평형을 유지하는 데 매우 큰 구실을 하고 있다.

세균의 이용

세균은 대사능력에 따라 다양하게 이용되고 있다. 오래전부터 인간은 세균과 우유를 이용하여 치즈나 요구르트를 만들어 왔다.
최근에는 세균에 대한 이해가 높아지면서 생명공학기술에 이들 세균을 많이 이용하고 있다.
대장균(Escherichia coli)은 유전자 복제에 흔히 이용되며, 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens)은 형질전환 식물을 만드는 데 이용된다.
또는 유전자 조작을 통해 상업적으로 가치가 있는 비타민, 항생물질, 호르몬제제 및 기타 유용한 단백질을 얻는데에도 사용된다.
또한 세균은 생물학적 복원에도 사용된다. 혐기성 세균은 쓰레기 더미에서 유기물을 분해하여 이후 화학적 멸균과정만 거치면 그대로 매립하거나 비료로 쓰일 수 있게 한다.
방사성 폐기물의 처리 및 기름 유출사고의 처리 등에도 특정한 기능을 가진 세균이 이용된다. 광석에서 금속을 채취하는 과정에서도 세균이 이용된다.
해마다 황동광에서 300억㎏의 구리를 채취하는 데 세균이 사용되고 있다.

세균류는 복잡한 유기물을 간단한 유기물로 분해시키는 과정을 통하여 에너지를 얻는다.
한편, 프로피온산균·젖산균·부티르산균, 그 밖의 누룩곰팡이 등은 그 에너지를 이용하여 탄소 동화를 하는 것도 있다.
또한, 홍색세균·홍색황세균·녹색황세균 등의 세균류는 녹색 식물보다 원시적인 광화학적 기구에 의해서 광합성을 하며, 아질산균·질산균·철세균 등은 무기물을 산화시킬 때 나오는 화학 에너지를 이용하여 탄소 동화를 한다.

유산균, 항생제 생성균(항생제를 생산한다). 길항미생물(유해 세균이 자라지 못하게 막음), 일부 장내세균(소화를 돕고 유익한 물질을 분비함), 질소고정균(질소를 식물이 사용하기에 유리한 형태로 만들어줌) 등이다.

그람음성균과 양성균은 그람염색법이라는 것에 기인한다.

세균에 의한 질병

사람에게 나타나는 세균성 질병


세균의 분류학상 위치





바이러스

바이러스(영어: virus, 독일어: Virus 비루스[*], 문화어: 비루스)는 바이러스는 다른 유기체의 살아 있는 세포 안에서만 생명활동을 하는 작은 감염원이다.
바이러스는 박테리아와 동물을 포함한 동물과 식물에서 미생물에 이르기까지 모든 종류의 생물체를 감염시킬 수 있다.
드미트리 이바노비치의 1892년 연구가 다루었던 담배 모자이크 바이러스 이래로 진행된 연구들에서 바이러스는 감염된 세포 안에 있지 않거나 세포를 감염시키는 과정에 있는 동안 독립적인 입자의 형태로 존재한다는 사실이 밝혀졌다.
비리온이라고도 하는 이 바이러스 입자들은 DNA나 RNA로 만들어진 유전 물질을 보호하는 두개 또는 세개의 부분으로 구성되어 있다.
유전자 외피와 단백질 외피를 둘러싸는 긴 분자인 이 바이러스 입자들의 모양은 몇몇 바이러스 종들을 위한 단순한 나선형과 타원형 형태에서부터 다른 종들을 위한 더 복잡한 구조까지 다양하다.
대부분의 바이러스 종들은 너무 작아서 광학 현미경으로 볼 수 없는 바이러스를 가지고 있다. 평균적인 비리온은 평균적인 박테리아 크기의 약 100분의 1이다.

생명의 진화 역사에 있어서 바이러스의 기원은 명확하지 않다. 어떤 바이러스는 박테리아로부터 진화했을 수도 있는 세포들 사이를 이동할 수 있는 DNA의 플라스미드 조각들로부터 진화했을 지도 모른다.
바이러스는 진화 과정에서 수평적인 유전자 전달의 중요한 수단으로, 이는 유전적 다양성을 증가시킨다.
바이러스는 유전 물질을 운반하고, 생식하고, 자연선택을 통해 진화하기 때문에 생명체의 한 형태라고 간주하기도 하지만 일반적으로 생명체로 분류하는데 필요한 주요 특성(예를 들어 세포 구조)을 가지고 있지 않다.
이와 같이 바이러스는 생명체로서의 특성을 모두 지니고 있는 것이 아니라 일부만을 지니고 있기 때문에 "생명의 가장자리에 있는 유기체" 및 복제 물질로 묘사되어 왔다.

바이러스는 여러가지 방법으로 퍼진다.
식물에 있는 바이러스는 진딧물과 같은 식물의 수액을 먹어 치우는 곤충에 의해 식물에서 식물로 옮겨지는 경우가 많다.
동물의 바이러스는 흡혈 곤충에 의해 옮겨진다. 이러한 질병을 갖고 있는 유기체들은 벡터라고 알려져 있다. 인플루엔자 바이러스는 기침과 재채기를 통해 퍼진다.
바이러스성 위장염의 흔한 원인인 노로 바이러스와 로타 바이러스는 감염 경로를 통해 전달되며, 접촉을 통해 사람 간에 전달되고 . HIV는 성관계를 통해 감염된 혈액에 노출되어 전염되는 여러 바이러스 중 하나이다.
바이러스가 감염시킬 수 있는 숙주 세포의 범위는 "숙주 범위"라고 불리는데, 이것은 바이러스가 소수 종을 감염시킬 수 있다는 것을 의미하며, 널리 퍼진다는 것은 바이러스를 수동으로 감염시킬 수 있다는 것을 의미한다.

동물들에게 바이러스가 감염되면 대개 감염되는 바이러스를 제거하는 면역 반응을 일으킨다. 면역 반응은 또한 특정 바이러스 감염에 대해 인위적으로 획득한 면역성을 부여하는 백신에 의해서도 생성될 수 있다.
하지만 에이즈나 바이러스성 간염을 일으키는 바이러스를 포함한 몇몇 바이러스는 이러한 면역 반응을 회피하고 만성 감염을 유발한다.
항생제는 바이러스에는 아무런 영향을 미치지 않지만, 몇몇 항 바이러스제가 개발되는 등 바이러스성 질병을 억제하기 위한 노력이 계속 되고 있다.

역사

루이 파스퇴르는 광견병의 병원체를 찾을 수 없어서 현미경을 이용하여 매우 작은 병원균을 발견해내는 것에 대하여 궁리하였다.
1884년에 프랑스의 미생물학자 찰스 챔버랜드는 박테리아보다 더 작은 구멍을 지닌 필터를 발명하였다.
이에 따라 그는 필터를 통해 박테리아를 포함한 용액을 통과시켜 이 용액으로부터 이들을 걸러낼 수 있었다.
1892년에 러시아의 생물학자 드미트리 이바놉스키(Ivanovskii, D. I.)는 이 필터를 이용하여 현재의 담배모자이크바이러스를 연구하였다.
그의 연구는 감염된 담배잎으로부터 으깬 잎 추출물이 필터 과정을 거쳤더라도 감염성이 유지되는 것을 입증하였다.
이바놉스키는 이 감염이 박테리아가 만들어낸 독성으로 인한 것으로 생각하였으나 이 생각에서 더 앞으로 나아가진 않았다.
당시, 모든 감염체들은 필터를 통해 존속되어 영양배지에서 증식시킬 수 있다고 여겨졌고, 이는 질병의 배종설(매균설)의 일부가 되었다.
1898년에 네덜란드의 미생물학자 마루티누스 베이제린크(Martinus Beijerinck)는 이 실험을 되풀이하였고 필터 처리된 용액에 새로운 형태의 감염체가 포함되어 있다는 것이 입증되었다.
그는 이 감염체가, 분리된 세포에서만 증식되는 것을 발견하였으나 그의 실험을 통해 그것이 입자로 이루어졌다는 것을 입증하지는 못했다.
그는 이를 contagium vivum fluidum로 불렀으며 이 낱말을 바이러스(virus)라 하였다.
베이젠리크는 바이러스가 자연 상에서는 액체 상태로 되어 있다고 주장하였으나, 이 이론은 나중에 웬들 스탠리가 바이러스가 미립자성을 띠는 것을 입증함으로써 사실이 아님이 입증되었다.
같은 해에 프리드리히 뢰플러와 프로시는 최초의 동물성 바이러스(구제역을 일으키는 아프타바이러스)를 비슷한 필터를 통해 걸러내는 데 성공했다.

바이러스의 기원
19세기 후반 바이러스 발견 직후 생물학자들은 그들의 기원에 대해 생각하였다.
초기에는 바이러스가 세포로 진화하지 못한 원형질체의 일부였을 것이라는 가설을 제시했다.
하지만 이 가설은 바이러스와 숙주세포 사이에 복잡한 관계가 있다는 것이 밝혀지면서 부정되었다.

두 번째 가설은 그들이 생존을 위해 핵산을 필요로 하는 세포내 기생체로부터 유래하였다는 가설이다.
바이러스가 숙주세포 내로 들어가면 핵산을 비롯하여 바이러스가 필요로 하는 모든 것들을 숙주세포로부터 얻을 수 있기 때문이다.

세번째 가설은 바이러스가 세포로부터 방출되었기 때문에 복제를 위해 숙주세포로 되돌아가야 하는 유전자라는 것이다.

구조
바이러스는 RNA나 DNA의 유전물질과 그것을 둘러싸고 있는 단백질 껍질(capsid, 캡시드)로 구성되는 매우 간단한 구조를 가진다.
단백질 껍질(캡시드)은 구슬 모양의 단백질(capsomere, 캡소머)이 모여 이루어진 것이다. 어떤 바이러스는 단백질 껍질 이외에 지질로 이루어진 막을 가지기도 한다.
위의 그림에서 하단의 바이러스가 지질로 이루어진 층을 가지는 Enveloped Virus(외피로 둘러싸인 바이러스)이다. 이 지질층은 숙주세포의 세포막에서 유래한 것이다.



특징

바이러스는 일반적인 영양 배지에서는 배양할 수 없지만 살아 있는 세포에서는 선택적으로 기증 ·증식한다.
이러한 특징을 가진 바이러스를 증식시키기 위해서, 미생물학자들은 1900년대 초, 페트리 접시에서 자라는 세포층에서 바이러스를 배양하는 방법(세포배양)을 개발하였다.
발견 초기에는 생물학자들 사이에서 바이러스가 생물인지 무생물인지에 대한 논쟁이 있었다.
이는 바이러스가 통상적인 세포 구조를 가지고 있지 않기 때문에 고전적인 생물학 차원에서 무생물(비생물)로 분류하기도 했지만, 생물과 무생물의 특징들을 동시에 가지고 있기에 생물과 무생물의 중간 단계로 분류하는 것이 통상적이다.

생물적 특성
♦ (숙주 세포의 효소를 이용한) 물질 대사가 가능하다.
♦ 증식, 유전, 적응등의 생명 현상을 나타낸다.
♦ 자기복제가 가능해 돌연변이가 나타날 수 있다.

무생물적 특성
♦ 핵이 없고 세포막 등의 세포 기관도 없다.
♦ 독립적인 효소가 없어 독립적 물질대사가 불가능하다.
♦ 생물체 밖에서는 결정체로 존재한다.

복제 경로

바이러스의 복제 경로 또는 생활환은 크게 두가지가 있다.
♦ 용균성(lytic): 숙주 세포를 감염시킨 후 숙주 세포를 파괴하며 복제된 바이러스가 외부로 방출
♦ 용원성(lysogenic): 잠재성 바이러스. 숙주 세포를 감염시킨 후 숙주 세포 염색체의 일부로 끼여들어간다. 세포 분열시 바이러스의 유전물질도 같이 복제가 되며, 암을 유발시키기도 한다. 조건에 따라 용균성 상태가 되기도 한다.

바이러스가 원인인 주요 질병

♦ 독감 : 인플루엔자 바이러스가 원인
♦ 감기 : 리노 바이러스 또는 아데노 바이러스가 원인
♦ 에이즈 : 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)가 원인
♦ 담배 모자이크 병 : 담배 모자이크 바이러스(TMV)가 원인
♦ 천연두
♦ 소아마비
♦ 구제역
♦ 에볼라 출혈열 : 에볼라 바이러스가 원인
♦ 상추 모자이크 병: 상추 모자이크 바이러스가 원인
♦ 메르스
♦ 지카 바이러스

바이러스의 이로운 사용

박테리오파지(bacteriophage) : 숙주 세균을 파괴하는 바이러스.
항생제의 급격한 사용으로 슈퍼박테리아가 탄생했다.
하지만 박테리오파지를 이용하면(파지 요법) 손쉽게 처리할 수 있다.
파지 요법이 연구가 중단되었지만, (항생제 때문에) 요즘 다시 파지 요법에 관심을 보이고 있다.


박테리오파지(bacteriophage)는 박테리아를 숙주세포로 하는 바이러스를 통칭하는 말이다. 여기서 박테리아라 함은 세균과 고세균을 통칭한다. 간단하게 파지(phage)라고 하기도 한다.
박테리오파지라는 이름은 생물학자 펠릭스 데렐이 붙인 것으로 '박테리아 포식자'라는 뜻을 가지고 있다. 박테리오파지는 가장 많은 연구가 진행된 바이러스 중 하나이며, 생명공학에서도 많이 사용된다.

일반적으로 박테리오파지는 유전 물질과 그를 둘러싼 단백질 캡시드로 이루어져 있다.
여기서 유전 물질은 ssRNA, dsRNA, ssDNA, dsDNA 등(ss~나 ds~는 사슬이 단일사슬인지 이중사슬인지를 나타내는 접두사이다) 이 원형 또는 선형으로 배열되어 있는 것을 말한다.
박테리오파지는 자기들이 파괴하는 박테리아보다 훨씬 작다.

박테리오파지는 생물권에 가장 널리 퍼져 있는 존재로 추측되고 있다. 박테리오파지는 어디에나 존재하며 토양이나 동물의 창자처럼 숙주로 삼을 박테리아가 풍부한 곳이면 쉽게 발견할 수 있다.
박테리오파지와 다른 바이러스들이 가장 조밀하게 분포하는 곳은 바닷물 속으로, 표층의 미생물 매트에서는 1밀리리터당 9×108 마리의 바이러스들이 들어 있으며 해양 세균의 70% 이상이 박테리오파지에 감염된 상태일 것이다.

구 소련과 서유럽에서는 박테리오파지를 항생제 대용으로 쓰려는 연구가 60년 이상 진행되고 있으며, 박테리오파지는 항생제에 내성을 가진 세균을 잡는 데 쓰일 가능성이 있다.