콜린 캐머러(Colin Camerer): 신경 과학, 게임 이론, 그리고 원숭이

두 사람이 흥정을 할 때 -- 이들이 경쟁을 하건 협력을 하건 -- 이들의 머릿속에서는 어떤 일이 일어날까요? 행동 경제학자인 콜린 캐머러은 우리가 다른 사람들이 생각하는 것을 얼마나 예측하지 못하는지를 밝힌 연구에 대하여 보여줍니다. 그는 침팬지가 우리 인간보다 더 나을지도 모른다는 놀라운 연구 결과를 밝힙니다. (TEDxCalTech 에서 촬영)

두뇌의 전략화에 대하여 말씀드리겠습니다.

우리는 게임 이론부터 신경과학까지

일반적인 수준을 넘어서는 도구를 사용하여

가치가 위협받을 때, 사람들이 사회적으로
어떻게 상호작용하는지 알아보고자 합니다.

게임 이론은 원래 응용 수학의 한 분야죠,

대체로 경제학이나 정치학,
일부는 생물학에도 사용되는데

게임 이론을 이용하여
사회 생활을 수학적으로 분류하고

사람들의 행동이 다른 사람들에게

영향을 미칠 때,

사람들이 어떻게 행동하는지 예측할 수 있습니다.

이런 사회 생활에는 경쟁, 협동, 협상

술래잡기나 포커와 같은 게임 등이 있지요.

우리가 함께 시작해 볼 수 있는 간단한 게임이 있어요.

모든 사람들이 0에서 100까지 수에서
하나의 숫자를 고릅니다.

고른 숫자들의 평균을 내서

평균의 2/3에 가장 가까운 두 사람에게
상을 주기로 해보죠.

그러니까 사람들은 평균보다
약간 낮은 숫자를 원하지만

너무 낮으면 안되고, 다른 사람들 모두

평균보다 액간 적은 숫자를 원합니다.

여러분은 무엇을 택할지 생각해보세요.

생각해보면, 이것은 주가 시장에서

상승장에서 주식을 파는 것과 같은
예시가 되는거죠.

이윤에서 손해를 보기 때문에
너무 일찍 팔고 싶지 않지만

너무 오래 기다리다가

모든 사람들이 팔아치우는
충격적 장세까지 남고 싶지는 않은겁니다.

경쟁보다 조금은 앞서고 싶지만
너무 앞서 나가도 싶지는 않은거죠.

이런 경우에 사람들이 생각하는 방법에 대한
두가지 이론이 있습니다.

우리는 자료도 좀 살펴보려고 해요.

이들 가운데 몇몇은 익숙하실겁니다
왜냐하면 여러분들도 아마 그런 방식으로

생각하실테니까요.
저는 제 두뇌 이론을 사용해 보려고 합니다.

많은 사람들이 이렇게 말하겠죠.
"난 사람들이 뭘 택할지 모르겠어.

그러니까 평균은 아마 50일거라고 생각해."

이런 사람들은 전혀 전략적이지 못한 겁니다.

"나는 50의 2/3인 33을 택해야지."
라고 한다면 그건 이제 시작인거구요.

조금 더 복잡하게 생각하는 다른 사람들은

더 많은 작업 기억을 사용하여 이렇게 말합니다.

"나는 사람들이 33을 택할거라고 생각해.
왜냐하면 사람들은 50에 대해 반응을 보일거거든,

그러니까 나는 33의 2/3인 22를 택해야지."

이런 사람들은 한 단계의 생각을 더해
두 단계의 생각을 하는겁니다.

그게 낫죠. 물론 원칙적으로

3단계나 4단계, 그보다 더 생각할 수 있지만

이제 문제는 복잡해지기 시작합니다.

언어나 그 비슷한 영역에서 처럼,

반복적인 구조를 가진 아주 복잡한 문장을
분석하기란 매우 어렵습니다.

이런걸 인지적 계층 이론이라고 합니다.

이것이 저와 다른 몇몇 사람들이 연구해온 것인데요,

몇 사람이 어느 단계에서 포기하는지

그리고 수많은 흥미로운 변수와

다양한 사람들에 따라 생각의 단계가
어떻게 영향을 받을지에 대한

몇가지 가정을 하면 이 이론은
일종의 계층을 나타냅니다.

완전히 다르지만 더 오래되고
훨씬 널리 알려진 이론은

존 내쉬의 "뷰티플 마인드"의 유명세 덕택인데요,

소위 말하는 평형 이론입니다.

어떤 수준이었건 게임 이론에 관한
강의를 들어보신 적이 있다면

이 이론에 대해서 조금은 배우셨을겁니다.

평형점이란 모든 사람이 다른 사람들은 어떻게 할지

정확하게 인지한 수학적인 상태에요.

이건 아주 유용한 이론이지만,
행동적 측변에서 보면

이런 형태의 경제 관련 게임을
처음 해보는 사람들이나

그 영역의 바깥 세상에 일어나는 상황에서
사람들의 행동을

정확하게 설명하지는 못하는 경우도 있습니다.

이런 경우에, 평형점은 아주 이상한 예측을 내놓기도 하죠.

모든 사람이 다른 모든 사람들 보다 낮은 수를 원하니까

사람들은 0 을 써낼거라는 것이죠.

어떤 일이 생기는지 볼까요.
이 실험은 수도 없이 여러 번 반복되었어요.

일부 초기 실험은 90년대에

저와 로즈마리 네이걸 등이 수행했죠.

이건 3개의 신문사와 잡지사의 경품 행사에 응모한

9천명이 적어낸, 정말 아름다운 자료입니다.

경품 행사에서 숫자를 적어내면

전체 평균의 2/3에 가장 가까운 사람에게
대단한 상품을 줄거라고 했어요.

보시다시피 아주 많은 자료가 있는데,
뾰족한 지점을 분명히 보실 수 있죠.

33이 그런 지점이었고 그 사람들은
한 단계 더 나아간 사람들이에요.

22에 또 다른 뾰족점을 볼 수 있죠.

어쨋든, 대부분의 사람들이
그 근처의 숫자를 택한 것을 보세요.

그 사람들이 무조건
33이나 22를 선택한 것은 아니에요.

그 숫자들 주변에 약간 분산되어 나타나죠.

어쨌든 그런 뾰족점들이 나타납니다.

또다른 무리의 사람들은 평형 분석에

확신을 갖고 있는 듯이 보이죠.

이 사람들은 0 이나 1 을 택하고 있습니다.

하지만 이 사람들은 탈락하죠.

왜냐하면 그렇게 작은 숫자는

다른 사람들도 평형 분석을 하지 않으면
사실 아주 좋지않은 선택이에요.

이런 사람들은 약지만 안됬습니다.

(웃음)

이런 일들이 머릿 속 어디서 일어날까요?

코리첼리와 네이걸의 연구에 따르면
정말 예리하고 흥미로운 답이 있습니다.

그래서 이들은 사람들로 하여금 게임을 하도록 하고

기능성 자기 공명 촬영을 했습니다.

두 가지의 조건에서 해봤어요:
몇 번은 이런 식이었습니다.

사람들에게 다른 사람들과 게임을 하고 있는데

그 사람들도 지금 게임을 하고 있고 마지막에는

자신들의 행동을 그들과 경합시킨 다음,
이기는 경우에 돈을 준다고 했죠.

다른 실험에서는,
컴퓨터와 게임을 한다고 했어요.

컴퓨터는 그냥 무작위로 선택하죠.

여기 보시는 것은 컴퓨터와 게임을 하는 것에

대비하여 사람들을 상대로 게임을 했을 때

더 많은 두되 활동이 있었던 영역을 뺸 결과에요.

오늘 우리가 봤던
전두엽 중앙부와 배내 측면과 같은

일부 영역에서 활동이 일어났지만,
여기 위쪽에도,

복내측시상하핵 전전두엽 피질이나

전측 대상회, 이건 수많은 갈등 해결 문제와

관련이 있는 부분이에요.
마치 "사이몬 가라사대" 게임을 할 때와 마찬가지로요,

좌우측의 측두두정 접합에서도
많은 활동이 일어났습니다.

이런 것들은 모두"마음의 이론" 회로 또는

"정신화 회로"라고 불리는 것의 일부임이

아주 잘 알려진 영역이죠.

그러니까, 이 영역은 다른 사람들이
무엇을 생각하는지 추측하는데 쓰이는 회로에요.

이것들은 이 부분이 게임 이론과 관련이 있는 것을

알 수 있는 첫 연구의 일부 결과입니다.

여기 이 단계별 형태에 무슨 일이 일어나죠?

저희는 사람들을
그들이 선택하는 수에 따라 분류합니다.

그리고는 인간과 경합하는 것과 컴퓨터와 경합하는 것의

차이를 관찰합니다.

두뇌의 어느 부분이 다르게 활성화되는지 보는거죠.

위쪽에 1 단계에 속하는 사람들이 보입니다.

거의 차이가 없죠.

그 이유는, 이 사람들은 다른 사람들을
거의 컴퓨터처럼 취급합니다. 두뇌도 그렇죠.

아랫쪽 사람들에게서는, 여러분들도
배내 측면 영역에 일어나는 활동이 보이시죠.

우리는 이 2 단계에 속하는 사람들이 뭔가
조금 다르다는 것을 알고 있습니다.

이제 뒤로 한발짝 물러나서 "이 정보로 뭘할 수 있지?"
라고 말씀하신다면

사람들은 두뇌의 활동을 보고 이렇게 말할지도 몰라요,

"이 사람은 포커 게임을 잘 하겠군."

아니면 "이 사람은 사회적으로 아주 단순하군."

우리가 이런 회로는 어디에 있는지

알 수만 있다면, 저희는 아마

청소년의 뇌 발달과 같은 것에 대한
연구를 할 수 있을겁니다.

좋습니다. 준비되셨죠.

제가 여러분들의 두뇌 활동을
조금 덜어드리도록 하죠.

머리카락 감지 세포까지 사용할 필요는 없으니까요.

그 세포는 이 게임에서 신중하게 생각하는데
사용하셔야 하니까요.

이건 협상 게임입니다.

뇌전도기로 두 명의 참가자를 스캔하면서

이 사람들이 1 에서 6달러까지
흥정을 하도록 합니다.

이 사람들이 10초안에 흥정을 마치면
실제로 돈을 받게 되는 겁니다.

10초가 지나고도 협상이 되지 않으면
전혀 돈을 받지 못하고요.

그건 둘 다 일종의 실수를 하는거죠.

중요한 점은 왼쪽에 있는 참여자에게

매번 총액이 얼마나 되는지 알려주는 겁니다.

이 사람들은 매번 다른 액수를 놓고
실험을 하게 됩니다.

이 경우엔 이들은 4달러가 있다는 걸 압니다.

정보를 모르는 참여자는 알 바가 없겠죠.

하지만 두 사람이 모두 정보를 받는 사람은
액수를 알고 있다는 점을 인지하고 있습니다.

그러니까, 정보를 모르는 참여자의 문제는
이런거죠.

"이 사람이 정말 공정한건지

아니면 나눌 수 있는 돈이

겨우 1, 2달러라고 내가 생각하게 하려고
너무 낮은 제안을 하는 것은 아닌가? "

그런 경우에 이들은 제안을 거부하고
협상은 결렬됩니다.

여기에는 더 많은 돈을 얻으려는 측과

다른 사람을 곤란하게 해서 더 많은 돈을 얻으려는 측 사이에
갈등이 생기게 됩니다.

이 사람들이 협상하는 방법은

0에서 6달러 사이의 숫자를 택하는 것이고

이들은 정보가 없는 측이 얼마나 돈을 받는지
그리고 정보를 가진 측이 나머지를 가져가는

방법에 대한 협상을 벌이는 거에요.

이건 마치 노사 협상과 같은데,

노사 협상에서 노동자는 개인 기업이

얼마나 이윤을 내는지 알지도 못하고

사업자 측에서 돈을 떼어 놓기를 원하는지도
알 수가 없습니다.

하지만 회사는 나눌 돈이 아주 많지 않다는

인상을 주려고 할 수 있어요.
"우리가 줄 수 있는 한 최대한 주겠네."라고 하는거죠.

처음에는 몇가지 행동 양식을 보여요.
많은 경우를 놓고 이들은 얼굴을 맞대고 논의합니다.

저희는 이들이 컴퓨터를 놓고 협상을 하는
또 다른 자료도 가지고 있습니다.

거기엔 예상하시다시피
아주 흥미로운 차이가 있어요.

얼굴을 맞대고 하는 수 많은 경우에는

매번 양쪽이 똑같이 돈을 나누는데 합의하죠.

지루하죠. 중간자의 입장에선 별 재미가 없습니다.

그 사람들에겐 좋죠, 돈을 많이 받으니까요.

하지만 저히도 흥미가 있습니다.
협상이 이루어질 때와

결렬될 때에 대해서
뭔가 알 수 있는게 있냐는거죠.

이건 협상이 자주 결렬되는 또 다른 그룹입니다.

이들에게는 싸움이 일어나서 협상이 결렬되고

돈을 적게 받고 끝날 확률이 있어요.

이들은 어쩌면 "진짜 주부들(Real Housewives)"이라는
TV 프로그램에 나올 자질이 있을지도 몰라요.

왼쪽을 보세요.

나눌 돈이 1, 2, 3 달러인 경우에

이들은 거의 반 정도 협상에 실패합니다.

4, 5, 6 달러인 경우에는 대부분 협상에 성공하죠.

이건 꽤나 복잡한 형태의 게임 이론에 의해서

이미 예견된 결과에요.

캘리포니아 공대(CalTech) 대학원에 오셔서
배워야 하는 내용입니다.

여기서 바로 설명하기엔 너무 복잡합니다.

하지만 이론에 의하면 이런 경우가
종종 발생한다는 것이지요.

학교에 오시면 이런 경우도 알려드릴 겁니다.

이제 뇌파 기록의 결과를 보여드리겟습니다.

아주 복잡한데요, 오른쪽에 있는 뇌의 도표는

정보가 없던 사람이고요,
왼쪽은 정보를 가지고 있던 사람의 것입니다.

양측을 모두 한번에 스캔했다는 점을 기억해주세요.

그러니까 우리는 실시간으로

비슷하거나 다른 영역에서의 활동을
비교할 수 있습니다.

마치 대화에 대해 연구할 때,

두 사람이 서로 이야기하는 것을 스캔하는 것과 같죠,

그리고는 그 사람들이 실제로 듣거나 소통을 하는 순간

언어 영역에서 공통적 활동이 있을 것을
예상하는 것과 유사합니다.

화살표는 동시에 활동이 있는 영역을 연결하고

그 방향은 시간상 먼저 활동이 있던

영역에서 시작하여

나중에 활동을 보인 영역으로 방향이 되어 있습니다.

그러니까 이 경우를 자세히 보시면

대부분의 화살이 오른쪽에서 왼쪽으로 가죠.

즉, 정보가 없는 쪽의 두뇌 활동이 먼저 일어나는 것으로

보이고

그 다음에는, 정보를 가진 쪽의 두뇌 활동이 일어납니다.

어쨌든, 이것들은 협상이 타결된 경우들이었어요.

이건 처음 2초간의 모습입니다.

아직 이 자료에 대한 분석이 끝나지 않아서

여전히 들여다 보고 있어요.
저희가 바라는 것은

이 사람들이 협상을 받아들일 것인지 말 것인지에 대해
생각하는 처음 몇 초 사이에

뭔가 결론을 끌어낼 수 있는 것이 있었으면 합니다.

그런 결과는 복잡한 이혼 같은 소송을 피하는데 있어서

매우 유용할 수 잇습니다.

그런 사건들은 지연되거나 거부하는 것으로 인하여

수많은 가치를 잃게 되는 경우지요.

여기 이 경우는 협상이 결렬된 경우에요.

이전 것과는 다른 점을 보실 수 있죠.

훨씬 더 많은 화살표가 있습니다.

그건 바로 두뇌가 동시적 활동에 훨씬 더 많이

실시간으로 작동하고 있다는 뜻이에요.

화살표들은 분명히 왼쪽에서 오른쪽을 향합니다.

즉, 정보를 가진 두뇌가 결정하는 것처럼 보이죠.

"지금은 협상하지 않을거 같은데."

그리고는 나중에 정보가 없는 쪽의
두뇌에 활동이 일어납니다.

다음은 여러분들께 비슷한 것들을 보여드리죠.

이것들은 털이 있고, 냉새도 나지만
빠르고 강합니다.

여러분들은 어쩌면 지난 추수감사절을
생각하고 계실지도 모르겠군요.

여러분들에게 침팬지와 같은 면이 있을지도 모르죠.

저와 챨스 다윈, 그리고
여러분은 모두 약 5백만년 전에

침팬지의 가계로부터 갈라져 나왔습니다.

침팬지는 유전적으로 여전히
우리에게 가장 가까운 친척뻘쯤 됩니다.

침팬지와 인간은
유전자의 98.8%를 공유하죠.

이 두 종은 얼룩말과 말이 공유하는 유전자보다
더 많은 유전자를 공유하고 있어요.

인간과 침팬지는 가장 가까운 사촌입니다.

침팬지는 고릴라보다도 인간과
더 밀접한 관계를 가지고 있어요.

그래서 인간과 침팬지가
얼마나 다르게 행동하는가를 보면

두뇌의 진화에 대해서
많은 것을 알 수 있습니다.

이것은 일본의 나고야에 있는

영장류 연구소에서 수행한
놀랄만한 기억력 실험입니다.

이 연구소에서는 이런 연구를 상당히 많이 하죠.

이건 꽤 오래전 일인데요, 연구소에서는
작업 기억에 관심을 가졌습니다.

침팬지가 보죠, 조심스럽게 관찰합니다.

침팬지는 2백만분의 1초 정도의 순간 동안에

-- 굉장히 빠른거죠, 그건 8개의 영화 장면이에요. --

1, 2, 3, 4, 5 라는 숫자를 봅니다.

그 다음에 숫자가 사라지고
대신에 4각형을 가져다 놓죠.

침팬지는 낮은 것에서 높은 순서로

숫자에 대응하는 4각형을 눌러야 합니다.

그러면 사과를 상으로 받아요.

침팬지들이 어떻게 하는지 보죠.

젊은 침팬지네요. 사람들처럼,

젊은 침팬지들이 나이든 침팬지보다 잘 합니다.

침팬지는 꽤나 경험이 많아요, 이런건

수천번도 더 반복했으니까요.

예상할 수 있듯이, 분명히
대단한 훈련의 효과가 있어요.

(웃음)

보시다시피 침팬지들은 무심하기도 하고
또 한편 그리 노력을 들이지도 않습니다.

이런걸 잘 할 뿐만 아니라
아주 귀찮다는 듯이 해내죠.

그렇죠? 침팬지를 이길 수 있다고
생각하시는 분이 계신가요?

틀렸습니다. (웃음)

우리가 해보죠. 아마 시도는 해볼 수 있을겁니다.

좋습니다. 제가 빠르게 지나갈

이 연구의 다음 부분은

테츠로 마츠자와(Tetsuro Matsuzawa)의
아이디어에 기반을 두고 있습니다.

그는 아주 대담한 아이디어를 가지고 있었죠.
-- 그는 그것을 인지적 균형 가정이라고 불렀습니다.

우리는 침팬지가 빠르고 강하다는 것을 알고 있어요.

침팬지는 또한 상대적 지위에 강하게 집착합니다.

테츠로의 생각은 어쩌면 침팬지들은
두뇌의 활동을 보존하고 있어서

자기들이 상대적 지위에 대해 협상하는데

엄청나게 중요한 단계에서

그것을 사용할지도 모른다고 생각했죠.

이런 것은 경쟁에 있어서
전략적인 사고와 유사합니다.

그래서 저희가 그것을 확인하려고 합니다.

그 방법은 침팬지에게 실제로

두개의 스크린을 터치하는
게임을 하도록 하는 것입니다.

침팬지들은 실제로 컴퓨터를 통해
서로 상호 작용을 합니다.

오른쪽이나 왼쪽을 누르는 겁니다.

한 침패지는 "맞추는 쪽"라고 불립니다.

침팬지가 왼쪽을 두번, 또는
오른쪽을 두번 누르면 이기는 거에요.

술래잡기에서 누군가를 찾는 사람처럼 말이죠.

"맞추기 싫은 쪽"은 어긋내려고 합니다.

이들은 상대 침팬지의 반대쪽
화면을 누르려고 해요.

맞출 경우 상으로는 사과 조각을 줍니다.

이것은 게임이론가들이
이런 결과 자료를 보는 방법입니다.

그래프의 x-축은 "맞추는 쪽"이 옳은 선택을 하는

횟수를 백분율로 나타낸 것이고

"맞추기 싫은 쪽"이 옳게 선택하는 것을

예상한 백분율을 y-축에 나타낸 것이죠.

여기서 요점은 게임을 하는
침팬지 한 쌍의 행동입니다.

하나는 맞춰보려고 하고
다른 하나는 어긋나게 하려고 합니다.

중간에 있는 NE 는 --
사실 NE, CH, QRE 는

내쉬 평형이론과 같은
3개의 다른 이론들입니다.

이것들은 이론이 예측하는 바를
나타내죠.

예측에 의하면 침팬지들은
50-50 으로 이겨야 합니다.

왜냐하면, 예를 들어 지나치게 왼쪽을 많이 누르면,

엉터리 침팬지가 오른쪽을 누른다는 점을
이용할 수 있기 때문이죠.

보시다시피 각각의 침팬지는 삼각형으로 표시되며

원형으로 무리지어 그 예상대로 움직입니다.

이제 상으로 주는 것을 바꿔보죠.

왼쪽, 왼쪽으로 맞출 경우 상을 조금 더 늘려보는 겁니다.

이제 그들은 3개의 사과 조각을 가져가죠.

게임이론에 따르면, 맞추기 싫은 쪽의 행동이
바뀌어야 합니다.

왜냐하면 실패하는 쪽도 생각을 하거든요,

아 이 친구가 커다란 상을 받을 것 같으니

나는 오른쪽으로 가서, 저 친구가
그 상을 못 받게 해야겠다라고 생각하는거죠.

보시다시피, 이들의 행동은 내쉬 평형점의

이런 변화의 방향으로 올라갑니다.

결국, 우리는 상을 한번 더 바뀌봤습니다.

이제 상은 사과 네 쪽이에요.

그러자 침팬지들의 행동은 다시
내쉬 평형점쪽으로 움직여 갑니다.

대단하죠, 그렇지만 침팬지 들의 평균을 내면

사실 아주 비슷해서 0.01의 범위안에 듭니다.

침팬지들은 저희가 관찰한
다른 어떤 종보다 가깝습니다.

인간은 어떨까요? 인간이 침팬지보다
영리하다고 생각하시죠?

여기 녹색과 파란색 무리의 사람들이 있습니다.

이들은 거의 50 대 50인데, 사람들은
상품에 대해서 그렇게 민감하게 대응하지 않아요.

게임에서 사람들이 학습하는 것을 연구해보면

사람들은 앞의 경우처럼 그렇게 민감하지 않습니다.

침팬지들이 인간보다 더 잘 해요.

게임 이론에 더 충실하다는 면에서
잘 한다는 뜻입니다.

이들은 일본과 아프리카인의

서로 다른 두 모임입니다.
이들은 꽤 잘 흉내를 내지만

어느 쪽도 침팬지가 도달했던 곳까지
가까이 가지는 못합니다.

이제 오늘 우리가 알아낸 것들이 있습니다.

인간은 마음의 이론을 이용한 전략적 사고의 범위가

제한적입니다.

우리는 두뇌에서의 초기 경고 신호가

돈이 드는 나쁜 불협이 일어날지 예측하는 협상에서

이미 전초적인 증거를 가지고 있습니다.

그리고 게임 이론에 따르면,

침팬지가 인간보다 더 우수한 경쟁자입니다..

감사합니다.

(박수)