언어 습득 연구
어린 아이들은 어떻게 말을 배우는 것인가, 어린 아이들에게 어떻게 말을 가르칠 것인가, 외국어는 어떻게 학습되며 또 어떻게 가르쳐야 하는가, 모국어와 제2외국어는 어떠한 간섭과 촉진 효과 관계를 갖는가, 언어와 사고의 관계는 어떠한가, 동물과 인간의 언어 사용과 이해의 차이는 무엇인가, 수화는 어떻게 이해되는가, 어떻게 하면 글과 말을 잘 이해할 수 있는가, 음성인식은 어떻게 이루어지며 컴퓨터가 음성인식, 글 이해를 하기 위해서는 어떠한 정보처리 과정을 거쳐야 하는가 등에 대한 기본 이론과 응용 가능한 결과들이 언어학과 심리학, 컴퓨터과학이 연결된 인지과학적 연구에서 제시되고 있다.
인간 판단과 결정의 편향성 연구
인간의 사고는 편향성이 심하며 오류투성이다. 왜 그런가? 인간은 판단과 의사결정에서 어떠한 알고리즘과 편의법(휴리스틱스)을 사용하는 것이며 컴퓨터가 스스로 판단 결정하기 위하여는 어떤 알고리즘과 휴리스틱스를 도입하여야 하는가 등이 인지과학에서 연구되었다.
선택의 결과가 이득이냐 아니면 손실로 기술되느냐에 따라 사람들은 똑같은 문제에 대해 전혀 다른 판단과 결정을 하는 것이다. 이러한 인간의 판단과 결정의 비합리성 특성을 연구하고, 특히 경제 상황에서의 사람들의 사고의 비합리성을 밝혀낸 업적이 인정되어서 프린스턴 대학 인지심리학자 D.Kahneman 교수는 2002년에 노벨 경제학상을 받았다. 이러한 연구에 바탕을 두고 경제학에서는 행동경제학이라는 분야가 탄생하였다.
이외에도 수많은 인지과학 응용 연구들이 있다. 컴퓨터, 핸드폰, 리모컨, 자동차 운전석 및 비행기 조종석, 건물 등을 인간에게 가장 편리하도록 디자인 하는 인지공학적인 연구를 비롯하여 인간의 인지, 학습능력을 최적으로 향상시켜주는 시스템 연구 등 여러 응용 연구들이 인지과학적 원리를 적용하여 이루어지고 있다.
이러한 연구 결과들은 여러 유형의 문제상황들에 적용되어 해결안을 도출할 수도 있을 것이다. 예를 들어 국내에서 일어난 대구참사에서 그리고 이후에 일어난 태풍이나 눈 피해에서 우리가 당한 재난의 대부분이 인재이다. 이러한 재난은 상황 전, 상황 중, 상황 후의 사람들의 상황 지각, 의사소통, 대처 처리 등이 모두 인간 요인, 특히 인지적 정보처리가 잘못되어서 일어난 것이다. 이러한 상황들을 예방하고, 처리하는 등의 과제도 실상은 인지과학의 기본원리를 응용하여 해결할 수 있는 것이다.
인지과학의 발전 단계
인지과학은 1950년대에 형성된 이래 50 여 년 간을 계속 변화하여 왔다(Boden, 2006). 인지과학은 처음에 튜닝 기계를 중심으로 한 계산주의가 제기되어서 정보처리 패러다임을 제시했다. 이 패러다임에서는 계산과 표상을 강조했고 컴퓨터 은유를 강조했다.
다음에 1980년대로 들어가서 컴퓨터 은유에서 뇌 은유로 인지과학의 접근이 수정되면서 연결주의가 제시되었고, 신경망 모델이 나왔다. 다음에 1980년대 후반에서 1990년대로 넘어가면서 인지과학이 뇌 연구를 중심으로 신경과학에 의존하는 경향이 점점 커져가고 인지신경과학이 형성되어 발전하였다.
1990년대를 넘어서 21세기로 들어오면서 인지과학의 응용이 여러 인접 분야로 확산되었고, 인간의 인지가 생물학적, 사회문화적으로 결정되는 측면이 재고되어 인정되면서 마음, 인지 개념의 본질적 재구성이 논의되고 있다. 북미와 유럽에서는 인지과학이 종합적 첨단 과학으로서, 학문적으로나 제도적으로나 확고히 자리를 잡았고, 많은 새로운 경험적 결과들, 이론과 개념들, 응용적 사례들이 축적되고 있다. 인지과학은 앞서 언급한 바처럼 고정된 틀의 정적(靜的)인 과학, 하나의 단일한 관점이 지배하는 그러한 학문이 아니다.
이미 80년대 후반부터, 지난 20여 년을 이끌어 온 인지과학의 전통적 관점이 지니는 문제점을 제기하고 이를 극복하려는 수정적인움직임 또는 새로운 대안적 접근들이 대두하여 인지과학을 그 기초부터 재구성시키며 변모시키고 있다(Johnson & Erneling, 1997). 이러한 움직임들을 몇 개의 단계적 범주로 묶을 수 있다.
컴퓨터 유추와 인지과학의 급성장
인지과학은 McCorduck (1979)이 표현했듯이 기존의 대학 체제를 넘어서는 ‘보이지 않는 대학’이라 할 수 있는 과학자들 공동사회의 수많은 학술적 비공식적, 때로는 공식적, 모임들과 개인적 상호작용이 전통적 대학이나 학과라는 울타리를 넘어서서 서로 다른 분야의 사람들, 그룹들과 이론적 생각들을 교환하고, 자극 받고, 다시 세련 시키는 과정에서 이루어졌다. 인지과학이란 이러한 학제적 아이디어의 교환 없이는 탄생하지 못했으리라 본다.
1956년 이후 1980년대 중반까지의 시기는 이러한 학제적 상호작용이 컴퓨터 은유를 중심으로 전개된 시기였다. 심리학에서, 인공지능 연구에서, 언어학에서, 철학에서, 그리고 부분적으로 신경과학에서, 인간의 마음을 컴퓨터에 유추한 정보처리체계로 개념화하여 각종 모델들이 제기되었고 검증, 세련화 됐다.
1967년의 U. Neisser에 의해 정식명칭을 얻어 탄생한 ‘인지심리학’은 기억, 주의, 지각 중심으로 컴퓨터 모델을 도입하여 인지 과정과 표상 구조를 발전시켰고, 언어학은 촘스키를 축으로 하여 통사론에 기초한 형식 모델 중심의 이론을 아주 빠른 속도로 계속 수정하며 발전시켰고, 70년대 이후 통사론 중심이 아닌 의미론, 화용론을 중심으로 한 대안적 이론들이 발전되었다.
인공지능 연구는 초기의 Newell과 Simon 전통에서는 범용(general purpose) 알고리즘이나 휴리스틱스로서 모든 문제를 해결하는 접근을 시도했으나, 점차 영역 특수적 지식이 도입된 접근, 하위프로그램 (subprogram)이 강조된 접근들이 시도되고, 지식 표상, 의미, 맥락, 프레임(frame) 등의 문제가 제기되면서, 상위 수준 지식표상구조, 대단위 지식표상구조가 강조된 연구들이 진행되었다.
철학에서는 H. Putnam의 기능주의가 인지과학의 개념적 틀을 제공했고, 이를 바탕으로 하여 J. Fodor가 제시한 계산주의, 표상주의 이론의 통사적 ‘사고 언어’ 이론 틀이 타 인지과학 분야의 기본 틀이 되었다. 이러한 이론 틀은 철학자가 아닌 A. Newell과 H.Simon의 물리적 기호(상징)체계 (Physical Symbol System)이론이나 D. Marr의 계산이론적 설명이론 등에 의해 보강되었다. 70년대 후반에서 80년대에 들어가면서 이러한 계산주의가 H. Dreyfus, J. Searle 등에 의해 비판되었고, 비 상징적, 비 통사적, 맥락의미적측면의 중요성을 강조한 철학적 입장이 대두되었다. 이 시기의 신경과학은 뇌의 미세한 과정 중심 연구 강조의 전통으로 인하여, 새로 떠오르기 시작한 인지과학의 주류와는 다소간은 거리가 있는 연결이 안 된 상태에서 진행되었다고 할 수 있다.