미래 교육(인공지능, 양자 컴퓨팅, 바이오 테크놀로지)

현재 미국 교육에서 가장 주력적으로 초점을 두고 있는 과학 연구 분야는 AI (인공지능), 양자컴퓨팅 (Quantumm technology), 바이오 테크놀로지 (Biotechnology), 나노 기술 (Nano technology), 로버트 공학 (Robotics), 모레큘러 컴퓨터 ( Molecular computing) 등 많은 부분이 앞으로 우리의 삶을 변화시킬 것이다.  현재 우리가 가장 많이 사용하고 있는 AI는 우리의 기대 이상으로 잘 사용되어지고 있다.  심지어 글을 쓰다가 글이 막히면 글의 대본과 그 예문까지 써 줄 정도로 발달되어 있다.  오늘은 여기에 나오는 다양한 최첨단 과학 분야에서 연구와 개발을 주도하고 있는 그 내용을 구체적으로 살펴보고자 한다.

1.  인공지능(AI) 및 자동화 (Automation) 

인공지능은 개인비서, 호텔 안내원, 간호사, 호텔에서 짐을 들어 주는 짐꾼, 식당에서 음식을 날라 주는 웨이터, 의료진단, 법률 분석, 심지어 예술과 음악과 같은 창의적인 분야에서도 중요한 역할을 한다.  실제적으로 사람을 고용하는 것보다 호텔이나, 식당, 양로원 등에서는 더 효율적이고 경비도 절감된다고 할 정도로 인공지능은 우리의 삶 속에 가까이 와 있고 많이 활용하고 있다.  많은 사람들이 Chatgpt를 사용하여 문서를 작성하고, 법원에서 판결문을 작성하고, 논문 작성에도 도움을 받고 있다.  앞으로 우리는 인공지능과 더욱 협력하며 살 것이고 가정과 직장에서 서로 협업하여 인간의 일거리를 줄이는데 주력할 것이다.

2. 양자 컴퓨팅 (Quantumm technology) 

과거에는 우리가  0 또는 1 의 방식으로 연산을 수행했는데 즉 이것을 비트 (bit) 단위를  사용하여 정보를 저장하고 처리했는데 양자컴퓨팅은 큐비트 ( qubit, 양자 비트, 0과 1을 동시에 사용)를 사용하여 1과 1을 동시에 표현함으로 연산속도를 기하급수적으로 증가시킬 수 있게 된다. 이로 인해 초고속 정보 처리가 가능해지고, 인터넷 보안 방식을 빠르게 해독할 수 있게 될 것이며 (물론 새로운 양자 암호 기술 필요), 초고속 통신이 가능해진다.  분자 구조와 단백질 접힘 시뮬레이션을 초고속적으로 계산하여 신약 개발에 도움을 줄 것이며, 초고속 연산 기능으로 화학 분자 시뮬레이션이나 AI 훈련에도 도움이 될 것이다.  초고속 정보 처리로 금융시장 예측을 할 수 있고, 공급망을 최적화할 수 있다.  하지만 양자 컴퓨터는 현재 실험 단계이며, 상업적으로 널리 사용되려면 추가적인 기술이 필요하며, 많은 연구가 필요하다.  양자컴퓨터의 전용 알고리즘과 소프트웨어가 발달될 필요가 있다.

3. 바이오 테크놀로지 (Biotechnology)

바이오 테크놀로지는 생물학 (Biology) + 기술학 (Technology) 을 결합하여 의료, 농업, 환경, 산업 등 다양한 분야에 활용하는 첨단기술을 말한다.  우리가 잘 아는 음식의 유전자 조작, 통일벼, 배를 달게 하기 위해서 호르몬을 넣는 것, 옥수수 알을 크게 하고 많이 열리게 하기 위해 하는 모든 것들이 바이오 테크놀로지 중의 하나다.  줄기세포 연구, 유전자 조작, 바이오연료, 신약 개발, 합성 생물학등 여러 기술이 있다.  예를 들면 미국에서 사탕수수, 옥수수, 밀, 감자 및 전분이 많은 재료들이 휘발유 대체 연료로 사용되고 있고, 콩기름, 팜유는 바이오디젤 (biodiesel)로 사용되고 있다.

유전자를 편집하는것도 또한 바이오 테크놀로지에 속한다.  특정 유전인자를 제거하거나 수정하여 질병 치료 및 유전 질환을 예방하고, 유전자 분석을 통해 개인 맞춤형 치료를 하는 것 또한 바이오 테크놀로지에 속한다.  2013 년에 유명한 미국 여배우 앤젤리나 졸리가  BRCA1 ( tumor suppressor gene)  검사를 통해 유방암과 난소암의 가족력을 가졌다는 검사 결과에 따라 2013 년에는 유방절제, 2015년에는 예방적 난소 절제술을 받았다.  이런것이 유전자 분석을 통한 개인적 맞춤형 치료를 위한 유전자 편집에 해당된다.  그 외에도 줄기세포 치료, 장기배 양 (organoid technology), 신약 개발, 단백질 치료제, 면역 치로, 바이오농업 및 식품기술 등등 여러 응용 분야가 있다.  바이오 테크놀로지는 암치료, 유전자 치료, 희귀 질환치료, 오염정화, 지속 가능한 에너지 생산, 유전자 변형 식물, 식량문제 해결 등등 여러 분야에서 우리의 미래를 이끌어 나갈 것이다.

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