탐구 주제 리스트
추천글 : 【철학】 탐구 주제 리스트 종합
1. 수학 [본문]
2. 물리학 [본문]
3. 화학 [본문]
4. 생물학 [본문]
5. 지구과학 [본문]
6. 컴퓨터 과학 [본문]
7. 보조·적정기술 [본문]
8. 환경 [본문]
a. 역대 올해의 기술
※ 해결된 주제는 연하게 표시함
※ 연구 주제, 발명 주제, 세부 특기사항 (세특), 면접 질문, 예상 기출문제 리스트로 활용할 수 있음
※ 마지막 업데이트 : 24.10.13
1-1. 기하학
○ 구를 잡아 늘려서 구의 안과 밖을 뒤집을 수 있을까?
➜ 위상기하학적 변환을 이용하여 구(sphere)의 안과 밖을 뒤집는 게 가능하다는 게 증명되었다. (링크)
○ 종이접기를 머릿속으로 생각하는 건 굉장히 어렵다. 이를 도와줄 툴이 있을까?
➜ computational origami라는 분야가 활발히 연구되고 있다.
○ 기하학에서 오일러의 법칙, 즉 v - e + f = 2가 성립하는 근본적인 이유는?
○ 바이러스의 기하학적인 구조가 가지는 생물학적인 이점이 있는가?
○ 당신이 깃발과 나침반을 가지고 지구상 어딘가에 있다고 하자. 깃발을 땅에 꽂고 나침반을 보니 남쪽을 가리키고 있다. 당신은 남쪽으로 1.6 km 걸어간다. 방향을 꺾어서 동쪽으로 1.6 km 걷고 다시 북쪽으로 1.6 km를 걸어간다. 그랬더니 깃발이 있던 자리에 돌아와 있다. 이곳은 어디인가? (스페이스X 면접 문제) 이 답은 북극과 남극으로부터 1.6 km 북쪽에 있는 지점이다. 비유클리드 기하학에서 안장 구조같이 다른 구조도 있는데 이때에는 어떻게 되는가?
○ 골프공의 홈의 수를 계산할 수 있는가? (구글 면접 문제) 이 문제를 풀 때 구면삼각형의 면적에 대한 공식을 쓰는 것은 어떤가?
○ 삼각형의 세 개의 꼭짓점으로 외접원을 작도할 수 있다. 원이 아니라 타원을 작도하는 경우 몇 개의 점이 필요하며, 3개의 점만 주어진 경우 가장 그럴 듯한 타원은 무엇인가?
○ 특정 기하학적 패턴이 주어졌을 때, 이를 가장 가깝게 묘사하는 단순한 함수식을 찾을 수 있는가? (► Math Art)
○ ㄱ자 모양으로 구부러진 복도에서 이동할 수 있는 가장 큰 소파의 면적은 얼마일까? 소파의 형태는 자유롭게 선택할 수 있다. (이 문제는 아직 해결되지 않았다.)
1-2. 대수학
○ 단순 2차원 행렬의 곱셈도 복잡한데 초행렬(예. 3차원 행렬)의 곱셈에 대해서는 어떻게 정의하면 좋을까?
○ 리만 가설을 공리로 간주하여 유용한 수학적 결론을 유도할 수 있는가?
1-3. 조합론∙통계학
○ 표본평균의 표준편차와 표본비율의 표준편차는 왜 다른가? 다르긴 한가?
○ X1과 X2가 통계적으로 유의미하게 다르면 log X1과 log X2도 통계적으로 유의미하게 다른가? 당연히 다를 텐데, 이는 통계 분석의 유의성이 일관적이지 않고 다소 임의적이라는 것을 의미할 것이다. 그렇다면 가장 보편 타당한 통계 분석은 무엇인가? (아래 질문과 관련)
○ i.i.d.를 가정하지 않고 이 세상을 시뮬레이션 해서 통계분석을 할 수 있는가?
○ 비둘기집 원리에 의해 머리카락의 개수가 같은 사람들이 꽤 많이 존재한다. 이밖에 비둘기집 원리를 이용하여 얻은 다른 의외의 결과는 없는가?
○ 조합론 이론이 적은 건 분야 자체가 심오하지 않기 때문인가 아니면 연구가 안 됐기 때문인가?
○ 공간적 연속성이 주는 통계적 유의성을 어떻게 분석할 것인가? (공간통계학) 예를 들어, 특정 A 스팟이 다른 A 스팟들과 달리 너무 멀리 떨어져 있으면 그 스팟은 실제로 A 스팟이 아닐 가능성이 크다.
1-4. 정수론
○ 28명의 학생이 있을 때 어떻게 학생들을 분류할 것인가?
○ 버스 안에 골프공을 몇 개 채울 수 있을까?
1-5. 현대수학
○ 괴델의 불완전성 정리를 응용하여 수학적으로 임의의 시스템에 오류가 생길 수 있음을 증명할 수 있을까? 예를 들면, 헌법은 어떤 오류가 있는가? 생물을 정의하기 어려운 것도 괴델의 불완전성의 정리의 예시인가?
○ 왜 수학은 오직 네 가지 분야로 축약되는가?
○ 허준이 교수님은 조합론과 기하학을 결합하여 문제를 풀었다. 왜 그 문제들은 서로 다른 학문을 결합하지 않으면 풀리지 않는가?
○ P대 NP 문제. 문제를 풀어보지도 않고 그 문제가 쉬운 문제임을 증명하는 것.
○ 우리는 수학적으로 증명된 것만을 수학적 공리로 받아들여야 하는가?
○ 특정 데이터 안에서만 성립하는 수학법칙과 데이터를 넘어서 성립하는 수학법칙을 구별할 수 있을까?
○ 패턴 매칭만으로 수학문제를 풀 수 있는가? (Jeff Bezos와 cosine 일화)
1-6. Open Problem Garden
○ Algebra (7)
○ Analysis (5)
○ Combinatorics (35)
○ Geometry (29)
○ Graph Theory (228)
○ Group Theory (5)
○ Logic (10)
○ Number Theory (49)
○ PDEs (0)
○ Probability (1)
○ Theoretical Comp. Sci. (13)
○ Topology (40)
○ Unsorted (1)
2-1. 역학
○ 심지를 통해 불이 이동할 때 그 이동속도에 대한 수식이 존재하는가?
○ 운동 마찰계수가 정지 마찰계수보다 작은 이유
2-2. 전달현상
○ 표면에 홈이 파진 골프공이 더 멀리 날아가는 이유는?
➜ 매끈한 공의 경우, 공이 바른 속도로 나아갈 때 공의 중간쯤에서부터 경계층의 분리가 일어난다. 이때 공의 중간이후부터 공기의 속도가 급격하게 떨어짐과 동시에 공기의 흐름의 방향이 바뀌어 순환후류가 형성된다. 이 경우 공의 앞면에서는 높은 압력이, 뒷면에서는 낮은 압력이 걸려 큰 형태저항이 걸린다. 반면, 홈이 있는 공의 경우 공의 앞 표면에서 난류유동이 발생하여 경계층의 분리 및 순환후류가 훨씬 작아진다. 이렇게 되면 낮은 압력을 가지게 되는 공의 표면이 줄어들어 공의 저항이 감소한다.
○ 온도차가 많이 나면 문을 통과하면 바람이 세게 부는 이유
○ 왜 터널을 통과하는 기차 내 압력은 낮아질까?
○ 물병에 뚜껑을 불완전하게 닫으면 계속 진동하는 이유
○ 노즐의 한쪽 끝에 바람을 불면 다른 쪽의 압력이 낮아지는가? 만약 그 끝이 뜨거웠다면?
○ 자연에서 진정한 무작위성은 존재하는가?
2-3. 파동역학
○ 버스는 정지한 상태에서 덜덜 떨린다. 출발할 때 혹은 인근에 차량이 있을 때 왜 그런 진동이 없는가?
2-4. 전자기학
○ 자기장으로 나노로봇을 움직여서 치료에 활용할 수 있을까?
➜ 이미 DGIST에서 구현됐다. 혈류는 빨라서 나노로봇을 통제하기 힘든데 신경관은 그런 이슈가 없어서 신경관을 따라서 나노로봇을 이동시켰다.
○ 먼지를 정전기를 이용하여 제거할 수 있는 신물질이 있을까?
○ 전기음성도와 쿨롱힘의 관계
○ 자기장 자물쇠? 특정 물체만 자물쇠를 풀고 움직인 뒤 다시 자물쇠를 채우는 식
○ 전자파 차폐가 되는 핸드폰 케이스는 핸드폰의 신호 간섭을 줄일 수 있을까?
○ 모기장이 패러데이 케이지와 비슷하게 생겼는데 이를 전자기 차폐에 응용할 수 있을까?
○ 전자기학을 이용해 잃어버린 핸드폰을 쉽게 찾을 수 있을까?
○ 왜 동물의 털은 옷에 잘 붙을까? 정전기 때문인가? 그렇다면 전기 자극을 주면 옷에 붙은 털을 뗄 수 있지 않을까?
○ 전기장판 주변의 자기장은 10 G으로 지구자기장인 40 G보다도 작다. 그런데 전기장판 주위에서 네오디뮴 자석은 왜 진동하는가?
○ 얇은 철사에 220 V 전압을 가하면 구슬 모양으로 철사가 쪼개지는 이유는 무엇인가? 그리고 그러한 철 구슬이 전기장판의 특정 부분을 향하면서 떨어지는데 그 이유는 무엇인가?
2-5. 광학
○ 거울을 적절히 배치하여 인상적인 비주얼라이제이션을 할 수 있는가?
○ 틴들 현상을 정확하게 기술하는 수학적 공식은? 그리고 이를 이용하여 홀로그램을 구현할 수 있지 않을까?
2-6. 현대물리학
○ 맥스웰은 전자기파의 속력이 c라는 것을 유도하여 빛이 곧 전자기파라고 주장하였다. 그런데 입자물리학에서 속력이 c인 입자는 광자만 있는 게 아니다. 과연 관찰 가능한 빛을 구성하는 real photon과 전자기력을 매개하는 게이지 보존인 virtual photon은 동일한가?
➜ 체렌코프 발광(Cherenkov radiation)에서 virtual photon이 real photon으로 될 수 있음이 밝혀졌다.
○ 왜 상대성 이론은 속도(특수)와 가속도(일반)에 국한되는가? 가속도 그 이상의 차원을 가진 함수에서는 어떠한가?
➜ 물리학에는 오직 4개의 힘이 있는데, 이들 힘은 모두 장 이론에 따라 거리의 제곱에 반비례하며 가속도에 국한된다는 공통점이 있다. 이들 공통점에 비추어 4개의 힘은 결국 하나의 원리에 의해 지배된다고 생각되고 있으며 (대통일이론) 현재 우리우주에서는 물체 운동의 차수를 가속도로 제한하기로 '규정'한 것으로 보인다 (다중우주론 관련). 상대성 이론이 가속도에 국한되는 것은 이 이유 때문이며, 주위의 물체가 가속도에 국한되는 것처럼 보이지 않는 이유는 복잡계 현상으로 그 경향성이 가려져 있는 것 뿐이다.
○ 왜 우주는 실재하는가?
➜ 노벨 물리학상 수상자인 프랭크 윌책(Frank Wilczek)은 다음과 같이 주장했다. “물이 액체나 고체로 존재할 수 있는 것처럼 우주도 여러 상태로 존재할 수 있다. …… 모든 것이 에너지로 되어 있는 상당히 대칭적인(quite symmetric) 상태는 불안정하기 때문에 보다 덜 대칭적인(less symmetric), 물질이 존재하는 상태로 되어 있다.”
○ 파동이 한 매질을 통과하는 중이라고 하자. 그 매질이 갑자기 파동의 진행방향에 수직으로 움직인다면 파동의 진행방향은 어떻게 변할 것인가? 아마도 역학적 파동은 진행 방향이 전혀 변하지 않을 텐데, 빛과 같은 경우는 어떠한가?
○ 빛의 반사광의 에너지와 굴절광의 에너지를 호이겐스의 원리로 해석할 수 있을까?
○ 우주 공간을 접어서 다른 공간으로 순간 이동할 수 있는가?
○ 실험실(연구실)을 기계처럼 자동화할 수 있을까?
➜ 신물질 발굴에 있어서 AI 기반 탐색과 실험적 결론을 일치시키기 위해 실험실 자동화가 23년 11월에 시도된 바 있음 (ref)
○ 항원, 항체, 바이러스 등의 시공간적 구조 변화를 어떻게 결정할 수 있을까?
➜ NMR relaxation dispersion method, cryo-em, crystallography 등의 방법이 사용되고 있다.
○ 분자량이 주어졌을 때 해당 분자량을 만들 수 있는 화학식을 쉽게 도출하는 방법은 무엇인가? 정수론에서 아이디어를 채용할 수 있을 수 있을까?
○ 이산화탄소만을 걸러서 지구온난화 해결에 기여할 수 있을까?
○ 얼음이 어는 데 걸리는 시간 혹은 녹는 시간의 함수를 음펨바 현상과 관련시켜 분석할 수 있을까?
○ 음펨바 현상은 뜨거운 물이 결정구조를 잘 안 만들고 얼기 때문인가?
○ 종이가 물에 닿으면 촉감이 달라지고 색이 이상해지는 이유
○ 탄수화물 내에 철가루를 집어 넣으면 시리얼처럼 영양적으로 유리하지 않을까?
○ 음식을 3D 프린터로 만들 수 있는가?
○ 스마트폰을 3D 프린터로 만들 수 있는가?
○ 편지에 쓴 글이 자동 형광이 되도록 하는 발명품. 햇빛과 화학물질이 반응한다든지.
○ 컵받침 바닥에 있는 물기는 증발하지 않아 위생상의 문제가 있을 수 있다. 이를 해결할 방법은?
○ 인류가 활용하는 화학반응은 수백 개 정도이다. (근거 1, 근거 2) 하지만 당장 대장균의 유전자는 3,000개 정도이므로 대장균이 활용하는 대사반응은 훨씬 다양하다. 인류가 대장균만큼 다양한 화학반응을 모두 구현할 수 있을가? (참고)
○ 물이 없는 환경(예 : 사막)에서 어떻게 물을 확보할 수 있을까?
○ 소금물 (e.g., 땀)은 증류수보다 증발하는 속도가 느린가?
○ 유기화학 반응에서 서로 다른 메커니즘을 거쳐도 동일한 생성물이 나올 때 (example), 그 생성물의 수율이 증가하는 현상이 주목할 만한가?
4-1. 동식물
○ 식물은 겨울에 영양분을 뺏기지 않도록 잎을 떨어트리는데 그 외 가뭄이나 태풍 같은 경우에도 잎을 떨어트리는가?
➜ 가뭄의 경우 앱시스산이 관여하는 것으로 알려져 있고 태풍은 물리적인 요인으로 잎이 떨어지는 것으로 보임
○ 치약을 짜놓으면 다음 날 모기가 알아서 치약에 파묻혀 죽어 있는 이유는?
➜ 치약 성분 중 산화티탄(이산화티타늄)이 있는데 이 성분은 광촉매 하에 이산화탄소를 배출하기 때문
○ 낙타는 사막에 적응하기 위해 현재 형태와 같이 진화했는가?
➜ 사실 낙타는 빙하기에 적응하기 위해 현재 형태와 같이 진화했다. (ref)
○ 페토의 역설(Peto's paradox) : 고래, 코끼리 등 대형 포유류는 체세포가 많은데도 왜 암에 안 걸릴까
➜ 사람의 경우 암 억제 유전자가 2-3개 정도만 활성화된 반면, 고래나 코끼리는 암 억제 유전자 20개 이상 활성화돼 있어 암 유발률이 낮다.
○ 동물이나 식물이 살고 싶어서 보통보다 최대 능력을 발휘할 때와 언제 일어나는지
○ 새가 멀리, 높이 나는 것과 깃털의 관계
○ 무리를 이루면 생물들이 갑자기 사회성 생물로 변할 수 있는가?
○ 바다달팽이가 염분이 높은 바다에 있을 수 있는 법은 무엇인가?
○ 바위에 꽉 붙어있는 생물은 무슨 원리로 붙어있는가? 접착제?
○ 나무가 잎을 떨어트리는 경우와 풀이 잎을 떨어트리는 경우 뭐가 다른가?
○ 낙엽을 제외하고 식물이 잎을 떨어트려야 할 때 잎을 떨어트리는 법?
○ 땀띠가 안 나는 동물?
○ 모기는 어떻게 피가 많은 살이라는 것을 알까?
○ 이산화탄소 발생기와 모기 퇴치기를 결합한 아이디어
○ 파리는 어떤 색상 위에서 움직이지 않는가?
○ 거미는 위협을 받으면 거미줄을 흔드는 듯 같은데 정말 그런가? 그렇다면 어떻게 흔드는가?
○ 블랙 솔저 플라이는 뭐든 잘 먹고 이는 장내 미생물이 중요하다고 알려져 있다. 단, 이는 유충상태에서만 적용되고 성충은 물만 먹는다고 한다. 이를 이용할 방법은?
○ 초음파 말고 microwave를 이용하는 박쥐도 있는가?
○ 꿀벌의 개체수가 얼마나 적어지고 있는지와 그것을 대비하기 위한 방안은 무엇인가?
○ 꿀벌의 비행 방식은 8자를 그리는 등 특이하다고 하는데 이를 로봇으로 구현할 수 있는가?
○ 집모기는 발생지가 아프리카, 아시아, 유럽, 미국 어디든 서식지를 불문하고 번식하는 방법이 똑같은가?
○ 개는 왜 초콜릿, 견과류, 양파, 포도, 오징어 등을 먹으면 안 되는가?
○ 암꽃인지 수꽃인지 구분하는 일반적인 공식이 있는가?
○ 구더기는 어떻게 박테리아가 가득한 영양물질을 먹고도 잘 살까?
○ 닭은 왜 고개를 흔드는가?
○ 생태계 교란종을 내쉬균형의 파괴로 이해할 수 있는가?
○ 마우스도 화장실, 수면공간이 정해져 있다. 뇌의 어느 부위가 관장하고 진화론적으로 언제부터 그랬는가?
○ 양파는 기름기를 제거하고 마늘은 비위가 상하는 것을 방지한다. 그 원리는?
○ 왜 조개껍질은 탄산칼슘이고 갑각류, 절지동물 골격은 키틴이라는 탄수화물인가?
○ 왜 고양이 발에는 꾹꾹이가 있는데 토끼 발에는 없는가?
○ 땅 아주 깊은 곳에 사는 (가령 맨틀 근처에 사는) 벌레나 동물은 어떤 게 있는가? 아직 발견되지 않은 것도 많은가?
○ 식물은 기체교환률이 더 효율적으로 진행되는 방향으로 기공이 분화되는가? 만약 그렇다면 어떤 건물의 기체순환 시 식물모델을 통해 효율적인 배열을 알 수 있지 않을까?
○ 웃는 동물에는 어떤 종류가 있고 왜 웃는가?
○ 나뭇가지, 풀 줄기가 돋아나는 패턴은 어떻게 결정되는가? 이와 관련된 유전자도 있는가?
○ 동물별로 대변의 산성도가 다른가?
○ 지렁이 몇십 마리를 대나무에 넣고 구멍 뚫고 숯불에 구우면 구멍으로 지렁이가 녹은 엑기스가 나오는데 이는 귀에 생긴 염증을 치료할 수 있다고 한다. 이 엑기스의 주성분은 무엇인가?
○ 송충이 혹은 쐐기의 가시는 피부에 염증을 일으키는데 그 벌레 내장의 엑기스를 피부에 바르면 그 염증이 가라앉는다. 그 엑기스의 주성분은 무엇인가?
○ 매미의 새끼인 굼벵이는 썩은 목재 건축물에 많은데 이를 3-4일 굶긴 뒤 씻고 참기름이랑 섞어서 프라이팬으로 구워서 가루로 만들면 위장약으로 사용할 수 있다. 위장약이 되는 주성분은 무엇인가?
○ 설사는 위액 때문에 따끔한 것인가?
○ 쌍봉낙타의 봉은 왜 두 개인가?
4-2. 생리학
○ 배 부를 때와 고플 때 맛이 다른 이유는?
➜ 렙틴, PYY, CCK 등 식욕 조절 호르몬이 관여함
○ 인간이 3차원보다는 2차원을 인식하기 편한 이유는?
➜ 세상은 3차원이고 동공을 통해 망막에 상이 맺히는 과정에서 1차원이 소모됨
○ 목소리는 사람의 체격 외에 어떤 요인에 의해 정해지는가?
➜ 성대근육의 떨림이 목소리이기 때문에 그 근육의 굵기나 배열이 중요
○ 반복적인 일을 잘 하고 있다가 괜히 의식해서 하려고 하면 잘 안 되는 이유는? 예를 들면, "내가 이걸 어떻게 하고 있지?" 하고 생각하면 바로 반복적으로 하던 일이 잘 안 된다.
➜ 소뇌가 잘 하고 있던 것을 대뇌가 하려고 하기 때문
○ 운동을 하면 소화활동이 억제되는 이유는?
➜ 운동으로 인해 활성화되는 교감신경은 소화활동을 억제하기 때문
○ 머리를 많이 쓰면 몸이 피곤한 이유?
➜ 포도당은 BBB를 통과할 수 있으며 GLUT1을 발현하는 뉴런에 빠르게 섭취된다. 그 뒤 세포질에서 해당과정이 일어나고 글리세롤-인산 셔틀을 통해 세포질의 NADH가 빠르게 미토콘드리아 내막 전자전달계로 전달된다. 평소보다 더 빠르게 머리를 쓰려고 하면 전자전달계가 충분히 복원되지 않은 상태에서도 에너지 생산을 하려고 하면서 젖산 발효가 일어난다. 젖산은 피로의 주된 원인이 된다. 총 산소 소비의 20%에 뇌가 사용하므로 젖산에 의한 피로가 상당할 것이며, 휴식기에 젖산을 배출하는 것으로 알려져 있다.
○ 실시간 혈압계를 만들 수 있을까?
➜ 미워치 등의 스마트 워치에서 구현된 바 있다.
○ 피가 끓는다는 말의 과학적인 의미는?
➜ 교감신경이 활발해진다는 것으로 이 경우 심장박동 상승, 혈관 수축, 혈압 상승 등이 일어나고 피가 끓는 듯한 느낌을 부여한다.
○ 왜 스트레스를 받으면 요절하는가?
➜ 부신은 신체에서 비타민 C의 함량이 가장 높은 기관 중 하나이다. 스트레스를 받으면 부신 호르몬, 즉 당질코르티코이드와 에피네프린 등이 많이 분비되고 이로 인해 체내 비타민 C가 고갈될 수 있다. 그리고 비타민 C가 고갈되면 항산화 작용이 떨어져 활성산소에 의한 노화가 촉진된다.
○ 인간이 시력이 나빠졌을 때 수술 없이 고칠 수 있는가?
○ 뼛소리와 성장단계의 관계가 있는가?
○ 분비관이 분비장소에 직접 분비하지 않고 피부를 통해서 내보내는 경우도 있는가?
○ 음식을 먹고 오줌을 싸면 그 색깔이 각기 다른데 그 이유와 경향성은 무엇인가?
○ 음식은 내성이 없으나 약은 내성이 있다. 그렇다면 음식 같은 약은 내성이 없지 않을까?
○ 생식계를 구성하는 피부 조직은 일반 피부 조직과 다른가?
○ 왜 재채기는 두 번씩 하는가?
○ 모기가 물면 왜 가려운가?
○ 굉장히 매운 음식을 먹을 때 특별한 성분의 침이 분비되는 듯 하다. 맞는가?
○ 가끔 극한의 카타르시스와 함께 특별한 맛의 침이 분비되는 듯 하다. 그 성분은 무엇이고 왜 분비되는가?
○ 인간의 혀에서 보이는 맛봉우리보다 더 크게 나 있는 여러 개의 깊게 파인 틈의 용도는 무엇인가?
○ 인간의 혀 아래에 있는 한 쌍의 더듬이 같이 생긴 구조물의 정체는 무엇인가?
○ 피부가 갈라지고 새 살이 돋을 때 그 피부가 다른 피부와 성질이 다른 이유. 물집났을 때를 생각해 보자.
○ 피부를 계속 긁으면 오돌토돌해지는 이유.
○ 어르신들의 만성적인 어깨 및 무릎 통증을 해결할 방법은?
○ 앞머리를 가린 게 이마 트러블의 원인이 맞는가? 두피는 왜 트러블이 적은가?
○ 왜 골똘히 고민하는 사람들은 펜을 돌리곤 하는가?
○ 사람의 뇌는 좌표로서 정의할 수 있는데, 사람의 몸 전체 또는 곤충에 좌표계를 부여할 수 있겠는가?
○ 어른이 되면 왜 딸꾹질이 훨씬 적어지는가?
○ 근육통은 언제 생기고 언제 풀리는가? 운동한 뒤 스트레칭을 하면 근육통은 생기지 않는다.
○ 습도가 높으면 시력이 안 좋아지는 듯하다. 맞는가?
○ 혈관 내를 빛으로 비춘다면?
○ 창자 내 기체의 압력과 대변의 관계?
○ 양치를 하지 않고 자면 입에 신 게 남아 있는 이유?
○ 식물호르몬 옥신 실험을 응용해서 마이크로 컨트롤을 테스트해 볼 수 있지 않을까?
○ 지구 자기장이 인간에게 미치는 영향이 있는가?
○ 밤을 새면 잠이 안 오게 하는 호르몬이 분비되는 것 같다. 맞는가?
○ 발끝이 차면 오줌이 마려운 이유는 무엇인가?
○ 출생 후 첫 호흡은 들숨인가 날숨인가?
○ 알코올은 근손실을 야기하는가?
○ 사람이 나이가 듦에 따라 시력이 나빠지는 이유는 현대 사회에서 수정체가 두꺼워지는 요인이 있기 때문으로 알려져 있다. 하지만, 성장하면서 두뇌 용량이 증가하면서 머리가 앞뒤로 길어져 망막이 뒤로 가 상이 망막 앞에 맺히는 것도 무시할 수 없다. 두뇌 용량 증가는 인류의 진화와 함께 일어난 현상으로 원시인류도 두뇌의 용량이 증가했을 것이다. 두뇌 용량 증가로 인해 시력이 나빠진다면 원시인류의 생존에 치명적일 텐데, 시력이 나빠지지 않는 10대 중후반이 원시인류의 수명이 아니었을까?
○ 운동을 하면 발한 작용이 활발해지는 것처럼 이뇨 작용도 활발해지는가? 만약 그렇다면 혈압이 높아져서 이뇨 작용이 활발해지나?
○ 남아가 여아보다 1.05배 더 많이 태어나는데 XY염색체를 가지는 것보다 XX염색체를 가졌을 때 염색체 돌연변이가 일어날 확률이 더 높기 때문인가?
○ 푸틴은 딸만 낳고 머스크는 아들만 낳는데 특별한 이유가 있는가 아니면 우연인가? 비슷한 예로, 신라 시대에는 유독 여왕이 많았던 점, 엘리자베스 여왕 집안에 여성이 많았던 점, 임창정은 아내가 달라도 아들만 낳았던 점, 정형외과 의사는 딸을 낳기 쉽다는 점이 있다. 조금은 다른 예로, 쌍둥이의 부모는 다시 쌍둥이를 낳기 쉽다.
○ 왜 러시아는 여자가 많은가? 추위가 영향을 주는가?
○ 동양인 몸의 말단이 작은 것은 빙하기 때문인가?
○ 많은 경우에 이뇨작용과 배출작용이 같이 일어나는 이유는?
○ 좌뇌와 우뇌 중 어떤 게 더 에너지를 많이 사용할까?
○ 사람의 몸에서 기압을 인지하는 부위는?
○ 운동을 할수록 덜 피곤한 이유는 무엇인가? 도파민에 의한 보상회로, 각성회로, 에너지 대사 효율 증가 등이 관련 있을 것이다.
○ 관장약을 먹지 않고 대장 검사를 할 수 없을까?
○ 가렵다는 감각은 무엇인가? 압각 등등으로 해석되지만 아직 규명되지 않음
○ 피부 트러블의 블랙헤드는 왜 까맣게 변했는가?
○ 감에 변비를 일으키는 성분이 있는가?
○ 비행기 착륙 중 귀막힘이 발생할 때, 유스타키오 관을 개방하여 귀막힘 해소를 돕는 약제는 어떤 것이 있는가?
○ 차가운 것을 먹으면 머리가 띵하는 이유
○ 사람이 타인의 시선을 느낄 수 있는 건, 사실 사람의 시야가 넓다는 의미인가? 다만, 평소에는 넓은 시야의 정보를 모두 활용하지는 않을 것이다.
○ 카페인으로 인한 각성이 사람들의 감정에 영향을 주는가?
○ 우리는 부모 세대보다 더 젊게 사는가? 예를 들어, 우리가 30세였을 때 신체 나이는 부모 세대가 30세였을 때 신체 나이보다 더 젊은가?
○ 아플 때 욱신거리는 느낌은 베버의 법칙과 관련 있는가?
○ 곰도 겨울잠을 자는데 사람에게도 겨울잠과 비슷한 메커니즘이 존재하지 않을까?
○ 핀홀 효과란, 구멍으로 들여다 봐서 빛을 좁히면 조금이나마 더 잘볼 수 있는 효과를 말한다. 만화 닥터스톤에서도 소개된 바 있다. 혹시 이 효과가 실눈을 떴을 때 더 잘 보이는 이유가 이와 관련 있지 않을까?
○ 가려움에 대한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다.
○ 인간이 야생동물과 달리 양치질을 해야 하는 이유는 당류를 많이 먹기 때문인가?
○ 태아 때 생긴 지문은 자궁벽의 문양인가?
○ 자전거 타기 등 몸은 잘 잊지 않는다는 것은 소뇌가 대뇌보다 더 기억력이 높음을 의미하는가?
○ 왜 사람들은 뜨거운 음식을 맛있게 느낄까?
4-3. 분자생물학
○ 프리온을 죽이는 법은?
➜ 프리온은 단백질이므로 단백질 분해효소 등을 쓰면 되지 않을까. 하지만 열에도 그렇게 잘 버티는 것을 보면 고민이 필요할 듯 하다.
○ 왜 프리온은 구조가 변하는가? 그 기능은 무엇인가?
○ 생식세포 내 DNA는 단일가닥이면서 어째서 안정한가?
○ 각 신호전달 경로에 대한 유전자 집합을 정의하면 DEG로부터 특정 병리기전에 관여하는 신호전달 경로가 무엇인지 알 수 있지 않을까?
○ 단속평형설이 성립하는 이유는 환경이 거의 똑같은 방식으로 유전자 돌연변이를 일으키기 때문이 아닐까?
○ 인트론까지 포함한 유전암호 분석을 언어 분석처럼 간주하여 자연어 처리로 분석할 수 있지 않을까?
○ 이종 간 경계에서만 나타나는 isoform이 있는가?
○ 마치 근육의 움직임이 양자화 돼 있듯이 (~ 10 Hz), 세포의 유전자 발현도 양자화 돼 있는가?
○ 유전자 발현은 어떤 분포를 따르는가? 유전자 혹은 셀라인마다 확률분포가 다른가?
4-4. 세포 이론
○ 이종 간의 cell-cell interaction은 동일한 종 간의 cell-cell interaction과 어떻게 다른가?
➜ AlphaFold3의 등장으로 이종 간 ligand-receptor interaction을 보는 게 가능해졌다. 예를 들어, host-pathogen interaction에 관여하는 단백질을 식별하는 게 가능해졌다 (cf. AlphaFold-Multimer).
○ 원형질 연락사의 기작이 시냅스소포에서 신경전달물질을 내보내는 것과 유사할까?
○ 세포별로 특이적인 주파수가 있을까?
○ GFP, td tomato 등의 형광 단백질은 있으나 형광을 발하는 세포가 있는가? 있다면 이를 추출하거나 만들 수 있는가?
○ 굴절률을 이용하는 Tomocube는 왜 미토콘드리아, 소포체를 볼 수 없는가?
○ 준 생물체(코아세르베이트, 마이크로스피어 등)를 쉽게 만들 수 있는 방법은?
○ drug-resistant cell line이 drug-sensitive cell line보다 drug perturbation에 의한 gene expression 변화가 더 적은가? (레퍼런스)
○ 한 세포에서 외래 물질을 잘 섭취하는 부분이 있고 잘 배출하는 부분이 있다?
4-5. 미생물
○ 현재로서 최선의 항생제는 무엇인가?
➜ 항생제는 크게 두 가지의 방식으로 항세균성을 갖는다. 하나는 세포벽 합성을 방해하는 것이고 또다른 하나는 세균의 단백질 합성을 억제하는 것이다. 여기서 페니실린은 전자에 해당하고 스트렙토마이신은 후자에 해당한다. 따라서 세포실험 시 항생제로서 쓰는 PS(페니실린 스트렙토마이신)는 상당히 포괄적으로 세균을 차단해준다. 참고로 너무 좋은 항생제는 슈퍼 박테리아를 만들 수 있으므로 FDA에서 보조금을 주면서까지 시중에 팔지 못하게 한다. 나중에 정말 필요한 순간에 쓰기 위함이다.
○ 세균 점막 위에 곰팡이를 두면?
○ 바이러스의 기하학적인 구조와 관계된 단백질은 무엇이 있는가? 정20면체를 생성하려면 굉장히 많은 단백질이 필요한가?
○ 물곰팡이의 경우 빵에 인접한 부분만 변색이 되었다. 그러나 부착 곰팡이의 경우 빵 전체적으로 변색이 되었다. 그 이유는?
○ 바이러스는 원형질 연락사를 확장시키는 물질을 생성하기도 하는가?
○ 곰팡이가 있는 곳에 벌레가 없는 듯 하다. 맞는가?
○ 그람염색 같이 곰팡이 염색법은 없는 건가?
○ 식물의 뿌리가 담긴 물에 곰팡이가 잘 피지 않는 이유는?
○ 내장 비만의 원인은 장내미생물이다. 이를 역이용하여 비만을 치료할 수는 없을까?
○ 화성을 생명이 살 수 있는 환경으로 만들려면 미생물을 퍼뜨리는 게 선행돼야 한다. 가장 먼저 퍼뜨리면 좋은 미생물은 무엇인가?
○ 콜레스테롤을 합성하지 못하는 대부분의 세균이 합성하는 호파노이드를 타겟팅하는 항생제가 있는가?
4-6. 뇌과학
○ 인간의 자유의지는 존재하는가? 즉, 인간은 단순히 외부 자극에 반응하는 로봇과 정말 다른가? 혹은, 인간은 인과율을 거스를 수 있는가?
➜ 자유의지에 대한 여러 가지 가설과 고민은 여기에 담아두었다.
○ 뇌의 재인 기능을 설명하는 모델은 무엇인가?
○ 인셉션에 나오는 무의식은 진실에 부합한가?
○ 음악으로 최면을 걸 수 있는가?
○ 광고에서 PPL 노출시간을 프레임 단위로 줄이면 (대신, 그만큼 빈도를 높이면) 무의식적으로 해당 상품에 대한 선호도가 증가한다. 따라서 PPL 최소 지속시간을 법적으로 정해놓았는데, 음악에 있어서는 위와 같은 기법이 오히려 권장되지 않을까? 그리고 그러한 기법이 효과적인가?
○ 잠잘 때에도 무조건반사는 일어나는가?
○ 인간은 어떤 조건에서 잠이 깨는가?
○ 왜 상대방에게 얼굴을 들이대면 낯이 뜨거운가?
○ 죽기 직전에 고통을 느끼는가?
○ 술이 머리 한 쪽으로 몰린다는 느낌을 받은 적이 있는가?
○ 무의식을 정의할 수 있는가?
○ 정보 서치의 효율을 높이려고 정보에 위계를 부여하여 뇌에 저장하는가? 더 암기를 잘하려면 하위에 저장하는 식?
○ 암기하는 방법도 정해진 방법으로? 특정 방법으로 외우면 아주 잘 외워진다든지.
○ 딥러닝과 인간 뇌의 차이는 무엇인가? 우리는 뇌를 만들어 나간다는 게 한 이유가 될 수 있다.
○ 인간이 무작위 수를 표현하라고 할 때 나타나는 패턴은? 수가 몰려 있는다든지.
○ 꿈을 기록하는 장치를 만들 수 있는가?
○ 인간의 인지 구조와 가장 닮은 자료구조는 트리인가?
○ 더 잘 아는 분야에서 더 재미를 느끼는 이유는 무엇인가?
○ 틀린 사실을 알아내는 것과 무언가 달라짐을 느끼는 것은 동일한 과정인가?
○ 한국어를 영어로 번역하기 쉬운 사람이 있고 영어를 한국어로 번역하기 쉬운 사람도 있다. 이는 번역이라는 행위가 일방향적이라는 의미이지 않을까?
○ 인간의 뇌를 복제하려면 신경교세포를 복제해야 하고, 교세포를 복제하려면 교세포의 교세포를 복제해야 한다. 인간을 복제하는 게 과연 가능하고 또 의미가 있겠는가?
○ 시간복잡도 말고 기억복잡도 같은 것도 있을까? 그리고 기억복잡도를 줄이면 더 오래, 그리고 더 많이 암기할 수 있지 않을까?
○ 지루함은 상상력과 자기 동기부여의 부족에서 오는가?
○ 오래 전에 잠깐 한 생각인데 기억에 남아 있는 경우가 있다. 그 이유는 무엇인가?
○ 명상은 sleep과 awake의 중간인가? 예를 들면, 명상을 하면 잠을 적게 자도 된다던가?
○ 수면은 교감신경과 부교감신경이 모두 불활성화된 제3의 상태인가?
○ 책을 읽는 도중 잠이 쏟아지는 이유는? 그리고 잠을 자고 책을 자면 더 잘 읽혀지는 이유는?
○ 인간의 뇌에 양자역학이 관여하는 부분이 있는가? 가령, 인간의 육감이란 양자역학의 얽힘 현상과 관련 있는가?
○ 태몽을 꾸는 이유는? 쿠바드 증후군과 관련 있는가?
○ 엄마가 머리가 좋아야 자식이 머리가 좋은 것은 과학적 근거가 있는가?
○ 기억을 망각하기 직전에 기억이 잠깐 선명해지는가?
○ 미생물이나 환경 시스템도 고등적인 정보 처리를 하는 것으로 알려졌지만 자아가 없다고 여겨진다. (ref) 그렇다면 자아란, 낮은 엔트로피가 고밀도로 모였을 때 자연발생하는 특수한 현상이라 볼 수 있는가?
○ 감정의 극한에 도달했을 때 최신 기억의 일부를 잊어버리는가?
4-7. 병리학
○ 암세포로 통하는 신생혈관을 막아 버리면 암을 치료할 수 있지 않을까?
➜ 실제로 temozolomide, bevacizumab 등 많은 약제가 암세포의 혈관신생작용을 타겟팅하여 암을 치료하고 있다.
○ 왜 anti-inflammatory (M2) macrophage는 종양 주변에 있을까? 암세포의 실익은 있으나 대식세포의 실익은 무엇일까?
➜ 악성 종양은 화학물질을 분비하여 혈관이 종양속으로 자라도록 혈관신생(angiogenesis)을 유도한다. 그리고 대식세포는 소화효소를 분비하여 주위 세포와 세포외기질들을 분해하며 혈관이 있는 쪽으로 길을 만든다. 대식세포의 실익은 혈관으로부터 공급된 산소와 영양분이다.
○ 수면 부족으로 인한 장 트러블과 높은 대장암 발생 빈도는 장신경총 때문인가?
○ 3D 프린팅 등을 활용한 3차원 인공장기는 단순한 인공장기(오가노이드, organoid)보다 장점이 있는가?
○ 미국 바이든 정부는 신약 개발 중에 동물 모델을 사용하지 않아도 된다고 한다. (ref) 그렇다면 동물실험 대신 오가노이드(인공장기)로 모든 질환을 테스트할 수 있는가? 가령 자가면역질환 같은 시스템 질환은 오가노이드로 테스트하기 어렵지 않을까?
4-8. 생물정보학
○ 3차원 유전체 시퀀싱, 3차원 전사체 시퀀싱 등은 가능할까?
➜ 2020년 2차원 공간 유전체, 공간 전사체 기술은 올해의 기술로 선정되었으며, 마우스의 뇌의 2차원 공간 전사체를 쌓아 올려 3차원 공간 전사체를 구축한 연구가 발표되었다. 이런 전사체 정보와 3D 프린팅을 결합하면 상용화된 인공장기(organoids)를 만드는 것도 멀지 않은 미래인 듯 하다.
➜ 2023년 3월, 세포 수준의 해상도를 가진, 마우스 뇌의 3차원 공간 전사체 연구가 발표되었다.
➜ 2023년 7월, 3차원 MERFISH 연구가 발표되었다. MERFISH는 두꺼운 조직에 대해 z축도 달리 하여 카운트 값을 얻을 수 있다.
➜ 2024년 11월, tissue clearing & multiplexing으로 3D ST가 구현되었다.
○ temporal sequencing (longitudinal sequencing, live-cell sequencing)은 가능할까?
➜ 시간 전사체 및 시공간 오믹스와 관련하여 다음을 참고하자. (e.g., Record-seq, Live-seq, TMI, molecular recording)
○ 인간 게놈 프로젝트(human Genome project)가 완성됐듯이 인간 전사체 프로젝트(human transcriptome project)도 완성될 수 있지 않을까?
➜ 2022년 5월, 단일 세포 전사체 분석을 바탕으로 마우스 (Tabular Muris), 사람 (Tabular Sapiens)에 대해 완성되었다.
○ 정보이론을 이용하여 생물학 시스템의 공간적 이질성을 측정할 수 있는가?
➜ 2023년 5월, 공간전사체를 기준으로 connectivity index, Shannon entropy, Simpson index, cluster modularity로 공간적 이질성을 측정한 연구가 소개된 바 있다. (ref1, ref2) 참고로 scRNA-seq에서의 이질성 연구도 이미 소개된 바 있다. (ref)
○ 공간 오믹스로 서로 다른 미생물의 위치를 표시할 수 있는가?
➜ 2022년 11월, 공간전사체와 알고리즘을 이용하여 대장암 내 서로 다른 미생물 종의 위치를 표시한 연구가 발표되었다. (ref) 이를 통해 특정 생물학적 활성을 갖는 미생물 종을 발굴할 수 있을 것으로 기대한다. (ref)
○ RNA의 subcellular location에 관한 생물정보학 분석도 존재하는가?
➜ 최근 관련 논문이 여러 편 보고된 바 있다. (예 : nearest-neighbor, InSTAnT)
○ Open Problems in Single-Cell Analysis
○ 논문∙페이퍼 기반으로 셀 타입 마커 유전자를 효율적으로 구성하는 알고리즘을 구축할 수 있을까? 오래된 마커이거나 부정확한 마커를 제거하기 위해 최신 빈도가 높은 마커를 선별해야 할 것이다.
○ 딥러닝이 상당한 학습력을 가지는 건 각 노드에 자유도를 부여하기 때문이다. 이러한 딥러닝의 개념은 뇌에서 모티브를 얻어 고안된 것으로 잘 알려져 있는데, 뇌뿐만 아니라 다른 장기도 구조를 통해 정보를 학습하는 것으로 생각된다. 왜냐하면 DNA로는 설명이 안 되는 복잡함과 비균질성이 있기 때문이다. 추후에 정보이론에 따라 DNA에서 제공하는 정보의 양과 실제 생명체가 가지고 있는 정보의 양을 비교하여 얼마나 차이가 나는지 보면 좋을 듯 하다. 구조를 통해 정보를 학습한다면 장기를 학습시키는 데이터는 환경에서 주어질 것이다. 그리고 특정 셀 타입(예 : 백혈구)의 경우 자유도가 큰 것으로 알려져 있는데 이 가설에 따라 많은 정보를 학습할 것이라고 생각된다.
○ 중심학설에 따르면 DNA, RNA, 단백질이 생명의 기초 원리인데 DNA는 너무 획일화되어 있고 단백질은 너무 다양하다. 그래서 생물정보학의 근본은 RNA가 되어야 하는 것은 아닐까?
○ 마우스 유전자와 사람 유전자가 혼재돼 있을 때 유전자 온톨로지 분석의 실익과 그 방법은?
○ 생물학은 예측할 수 없는 영역인가, 아니면 결국 인공지능에 의해 생물학이 예측될 것인가? 즉, 생물학에 불확정성의 원리가 존재하는가?
○ transcriptomics은 현재 진행 중인 과정을 나타내는 반면, proteomics은 그 과정의 결과를 나타내는가?
○ 딥러닝을 이용하여 genomic alignment를 할 수 없을까?
○ 종이나 셀 타입이란 그저 오믹스 데이터 상의 clustering resolution에 불과한가?
○ RNA population genetics : 사람처럼 RNA molecule도 다 다르지 않을까? 전사체 분석에서 이러한 heterogeneity를 반영하면 어떨까?
○ protein-ligand interaction binding affinity 모델은 많은데 protein-protein interaction binding affinity 모델은 아직 없는 듯 하다. (ref)
○ 집단지성의 원리는 무엇인가?
➜ 어떤 사회에 여러 구성원이 있을 때, 이들 구성원 간에도 뇌보다는 약하지만 유의미한 상호작용이 존재한다. 이 상호작용이 딥러닝과 유사한 개념적 회로를 만들어 집단지성을 만들 수 있음을 마이크로바이옴 연구를 통해 입증되었다. (ref)
○ 진화론을 통해 인류의 역사를 이해할 수 있는가?
○ 내쉬균형과 진화론의 단속평형설은 관계가 있는가?
○ 생물 시스템의 어떤 특성이 열역학 제2법칙에 대항하여 생물 시스템을 안정하게 만드는가? 생물 시스템의 안정성(robustness)을 Routh-Hurwitz criterion으로 설명할 수 있는가?
○ 생물학에서 관찰되는 자발적 대칭성 깨짐은 이미 유전자에 의해 그렇게 기획된 것일까, 아니면 시스템의 내재적 특성 때문에 자연 발생하는 것일까?
○ 공간적 이질성은 높은 엔트로피 상태를 의미하는가 아니면 낮은 엔트로피, 즉 세포들의 공간적 배열로 정보를 저장하는 상태를 의미하는가?
○ 로봇의 작동 단위는 트랜지스터이고 생물의 작동 단위는 양자이다. 이에 따른 정보량 내지 무작위성(창의성)의 차이가 있는가?
○ cell-cell interaction에 의한 내쉬균형이 존재할 것인가? 그리고 생물학적 이질성(heterogeneity)을 내쉬균형의 수라고 정의할 수 있을까?
○ 줄기세포의 이질성은 세포들의 분화 단계 차이에 불과한가?
○ 사막을 간다면 가장 필요한 1개의 물건은 무엇인가? (면접문제)
➜ 사람을 보호하기 위한 물건과 사막을 개선하기 위한 물건으로 나누어 설명할 수 있다. 사막은 알베도가 삼림, 바다보다 상당히 높은 편에 속해 빛에 의한 신체적 피해가 예상된다. 예를 들어, 강한 빛은 실명을 야기할 수 있기 때문에 선글라스를 가져가야 하며 피부암의 발병 위험을 높일 수 있어 선크림을 가져가는 게 필요하다. 또한 탈수 증상을 막기 위한 물과 탈진을 막기 위한 영양제, 실족사를 막기 위한 안정 장비도 필요하다고 할 수 있다. 하지만 이러한 조치는 단기적인 조치이며 사막을 개선하는 장기적인 조치가 필요하다고 할 수 있다. 사막을 개선하는 방법은 이끼류, 곰팡이류 등과 같이 생명력이 강하고 물을 붙잡아 둘 수 있는 생물을 우점종으로 만드는 방법이 있다. 또한 지표미생물의 주를 이루는 대장균을 가져가서 지표 군체의 구성을 바꾸고 수분 친화적으로 바꾸는 방법도 고려해볼 수는 있다.
➜ SF 소설의 형태로 이 문제의 답을 제시하고자 함
○ 인류가 화성에 도달하면 어떤 산업이 대두될 것인가?
➜ 화성이라는 행성을 자원화하는 게 중요하고, 무게가 무거운 광물을 우주선으로 수송하기보다는 유기물을 수송하는 게 더 현실적으로 보인다. 유기물은 식품으로도 활용할 수 있지만 에너지원으로도 충분히 활용할 수 있다. 에너지원은 지구상에서 판매할 수도 있는가 하면 우주 왕복선에 사용할 수도 있어서 중요하다. 이러한 농업을 실현시키기 위해 완전 무인화 농업과 화성에서도 자라는 식물이 화두가 될 것이다.
○ 지구와 같은 거시적 시스템도 고등 인지 기능을 가지고 있는가?
➜ 실제로 간단한 제어 시스템과 non-linear activation function만으로 어떤 시스템은 딥러닝과 유사한 정보 회로가 성립할 수 있고, 이를 통해 환경에서 제공되는 정보를 학습할 수 있다고 알려져 있다. (ref) 다만, 지구가 자아를 가지는 정도까지는 아닐 것이다.
○ 버뮤다 삼각지대는 지질활동과 관련 있는가?
○ 왜 남극은 북극보다 더 추운가?
○ 어떤 데는 비가 세차게 오고 바로 옆은 비가 안 오는 경우가 많은데 왜 그런가?
○ 태풍의 눈은 미분 가능한 특이점인가?
○ 구름 낀 저녁이 더 밝은 이유는? 산란과 관련 있는가?
○ 씽크홀이 동그란 이유는 무엇인가?
○ 오존홀은 왜 남극에만 있는가?
○ 문명이 발생할 수 있었던 메소포타미아는 왜 사막이 됐는가? 강의 염분이 높아져서?
6-1. 알고리즘
○ DIP(deep image prior)를 통해 noisy image로부터 clean image를 얻을 수 있는 근본적인 이유는?
➜ 많은 이들이 CNN이 자체적인 보정기능이 있어 주어진 입력을 strict하게 학습하지 않고 유연하게 진실에 근접한 이미지를 만들어 준다고들 설명한다. 하지만 그것보다는 더 심오하다고 생각하는데, 없는 정보를 만들어내기 때문이다. 이는 단순하고 반복되는 구조가 자연에 많아서라고 추정한다.
○ 검은 배경에서 특정 실루엣을 따는 알고리즘 작성 시 검은 바탕에 대한 통계분포를 이용해보자.
➜ 이제 그럴 필요가 없어졌다. 최신 이미지 세그멘테이션 알고리즘(segment-anything)을 보면 세그멘테이션 분야는 거의 완성된 듯 하다.
○ AI가 코딩을 할 수 있을까?
➜ 23년 6월 발표된 딥마인드 논문에 의하면 강화학습으로 정렬 알고리즘, 해싱 알고리즘 등을 짤 수 있다.
➜ ChatGPT 4.0이 웹프로그래밍을 하는 수준은 상당히 높다. (ref1, ref2)
○ 강한 인공지능의 원리는 무엇인가?
➜ ChatGPT의 성공에 힘입어, 고등인지의 원리는 foundation model이라는 공통적 견해가 생겼다. 이때, foundation model이란 self-supervised learning을 통해 inductive way로 inference를 할 수 있는 인공지능 모델을 말한다. 즉, 사람의 눈은 CNN 정도로 구현되지만, 사람의 뇌는 foundation model로 기능하는 것이다.
○ photographic memory (eidetic memory)를 구현한 AI가 있는가?
➜ 2024년 1월 Apple에서 시도한 바 있다. (ref)
○ 수학 문제를 푸는 AI가 있는가?
➜ IMO 문제를 푸는 AI가 2024년 구글 딥마인드 팀에 의해 구현됐다. (ref)
○ 자유의지를 가진 인공지능을 실현시킬 수 있는가?
○ 가상현실, 메타버스로 구현돼 있는 차세대 SNS
○ 파워포인트에 인공지능을 심으면, 발표하면서 발표자료 프로그램과 상호작용을 할 수 있지 않을까?
○ 파워포인트로 이미지 객체들을 가지런히 정렬하려면 맞춤 등을 해되서 여간 단순한 일이 아니다. 이를 자동으로 맞춰주는 프로그램 내지 인공지능 알고리즘은 없을까?
○ 온라인 상의 개인정보를 지워주는 서비스를 만들 수 있는가? 디지털 장의사. 범죄에 악용될 수 있다는 단점
○ 자주 안 쓰면 망각하는 시스템
○ 서로 다른 타임포인트의 이미지로 그 사이 시간대의 이미지를 생성하는 알고리즘? 단순히 평균을 하면 불합리하게 블러링되므로 주의해야 한다.
○ CUDA, cuDNN, 파이썬 환경 등을 자동으로 셋업해주는 프로그램
○ AI를 이용하여 스스로 스토리를 만들어가는 영화
○ 이미지의 배율이 2배 증가하면 정보의 양은 몇 배 많아지는가? 그리고 이 이미지를 다루는 모델의 복잡성은 얼마나 증가해야 하는가? 이미지의 FOV가 단순히 넓어지는 경우와 양적 결론이 달라지는가?
○ 창의적인 아이디어는 개성이 강해야 만들어질 수 있다. 평균만을 추구하는 생성형 AI인 ChatGPT가 창의적인 아이디어를 낼 수 있는가?
○ 코드가 공개되는 상황에서 의도적으로 해석하기 어렵게 하는 기술이 점점 필요해지지 않을까?
○ 의도적으로 glitch를 일으켜 원하는 효과를 만드는 코딩 분야는 없을까? 예를 들어, 네이버, 다음 등에서 쓰는 리액트 기반 웹페이지에 의도적으로 glitch를 일으켜 특정 html 컴포넌트를 제어한 경험이 있다.
○ 사전에 정한 룰을 기반으로 파일들의 디렉토리 구조를 자동으로 정리해주는 프로그램이 있을까?
○ 달리는 기차 안에서 찍은 풍경 사진으로 기차의 속력을 추측할 수 있을까?
○ 이미지에 위치 추적 기능을 달아서 이미지 데이터 보안을 구현할 수 있을까?
○ AI를 활용하면 이미지 내 텍스트를 제거하거나 번역할 수 있지 않을까?
○ 표로 된 그림을 자동으로 엑셀로 만드는 프로그램
○ AI로 운영체제를 만들 수 있을까? 혹은 AI가 운영체제가 될 수 있을까?
○ 자율주행을 위한 AI와 별개로 자율주차를 위한 AI가 있을까?
○ 일상생활 관련 AI가 있는가? 가령, 일상에서 주로 사용하는 은어, 비속어, 축약어 등을 위한 학습 데이터를 만드는 것은 매우 어렵다.
○ 문제를 생성하는 AI와, 이 AI에 의해 생성된 문제들을 푸는 AI, 즉 가설 및 이론을 만드는 AI를 구현할 수 있지 않을까? (ref)
○ AI를 이용한 결혼 중매 시스템을 국가적으로 활용한다면 저출산 문제를 효과적으로 해결할 수 있지 않을까?
○ 분자 세계에서는 diffusion 모델 (e.g., AlphaFold3), 거시적 세계에서는 transformer가 잘 작동한다. 그 중간 세계, 즉 intracellular to single cell resolution에서는 어떤 인공지능 모델이 잘 작동할까?
○ 분자 세계에서 diffusion 모델이 잘 작동하는 건 양자역학 때문인가?
6-2. 빅데이터
○ CCTV나 블랙박스가 용량을 많이 차지하는 문제가 있는데, AI로 필요한 부분만 추출해서 저장하는 알고리즘이 있으면 유용하지 않을까?
○ 현존하는 모든 사전을 데이터베이스화할 수 있는가?
○ 데이터를 백업할 때 필요한 수준의 중복은 몇인가?
○ 빅데이터 연산이나 딥러닝 학습은 상당히 오래 걸린다. 이를 가속화하기 위해 양자컴퓨팅이 필요하지 않을까?
6-3. 시스템
○ 왜 서버는 프론트엔드와 백엔드로 이원화 돼 있는가?
○ 테스크의 종류에 따라 구조를 바꾸는 AI 반도체
○ CPU는 똑똑하게 소량 연산을 하고, GPU는 무식하게 대량 연산을 하는 것과 유사하다. CPU와 GPU의 중간에 해당하는 프로세싱 유닛이 있는가?
6-4. IoT
○ 드론 간 통신을 통한 공조를 통해 전술이나 퍼포먼스에 응용할 수 있지 않을까?
○ 드론 중에 접착제로 천장에 붙을 수 있다면?
○ 만약 드론이 미로를 풀 수 있다면?
○ 배가 침몰하기 전 드론을 수백 개를 띄워 내부를 스캔하는 장치를 만들었더라면?
○ 움직이는 카메라. 드론에 카메라를 붙이고 원격으로 위치를 조절하는 것만으로도 반응은 괜찮을 듯
○ 멀티 프로펠러 드론으로 카메라 거치대 없이 사진을 찍을 수 있지 않을까?
○ 왜 비가 오는 날에 블루투스 통신이 잘 될까?
6-5. 모빌리티
○ 자율주행 전동휠체어를 만들 수 있을까?
○ 폴더블 카를 만들 수 있을까?
○ 오뚜기 자전거를 만들 수 있을까?
○ 차는 왜 앞뒤로만 움직이는가? 좌우로 움직여서 평행주차 등을 쉽게 할 수는 없을까?
○ 자동차 와이퍼가 좀 전체적으로 닦아줄 수는 없을까?
○ 새의 날개짓을 모방한 비행장치
6-6. 로봇
○ 마트류시카를 모방한 로봇을 만들 수 있을까?
○ 스스로 충전하는 로봇을 만들 수 있을까?
○ 모기 유충을 제거하는 로봇을 만들 수 있을까?
○ 곤충의 골격을 모방한 디바이스을 만들 수 있을까?
○ 파리처럼 천장에 붙을 수 있는 기계를 만들 수 있을까? 드론은 에너지 소모가 크다는 단점이 있기 때문
6-7. 의료기기
○ MRI와 같은 영상 의료기기를 치료용 플랫폼으로 사용할 수 있는가?
○ 임산부 피트니스 센서?
○ 다리를 삐었을 때 그 정도와 회복 진척을 알아보기 위해 부분 MRI를 만들 수 있지 않을까?
○ 발에 땀이 차는 것을 막는 발명품이 있을까?
7. 보조·적정기술 [목차]
○ 시각 장애인용 계산기를 만들 수 있을까?
○ 가상의 발을 만들어서 축구를 할 수 있게 하여 다리가 없어도 축구를 할 수 있는 기술. 가상현실에서라도 구현할 수 있지 않을까?
○ 모터의 회전력으로 점자 돌출 장치를 만든다면 시각 장애인용 점자 장치도 만들 수 있지 않을까?
○ 모터의 회전력으로 돌출 장치를 만들다면 장애인 휠체어 축구에 기여할 수 있지 않을까?
○ 일부 디바이스 버튼에 대한 점자 표시를 생활에 응용할 수 있지 않을까? 아이콘 티셔츠, 마이크 모양 등
8. 환경 [목차]
○ 태평양 쓰레기 섬을 해결할 수 있는 방안은 무엇인가? 태평양 쓰레기 섬을 주인 없는 자원으로 보면 이 문제가 쉽게 풀리지 않을까?
➜ SF 소설 형태로 이 질문에 대한 답을 제시하였음
○ 비오는 날 실내에 들어가기 전에 우산 커버를 위한 비닐이 비치되어 있다. 이 비닐의 쓰레기 양이 엄청나다. 다른 재료로 대체할 수는 없을까?
○ 쓰레기통 주위에 물체가 깨끗할 수는 없는가?
○ 중금속을 킬레이터로 배위결합시키면 생체 내 독성이 크게 감소하는 것으로 알려져 있다. 또한, 나노입자 내에 담지된 방사선 동위원소는 나노입자의 차폐 효과에 의해 누출 방사선이 적다는 사실도 알려져 있다. 그렇다면 방사선 폐기물을 제염하기 위해 킬레이터와 나노입자를 사용하는 건 어떨까?
입력: 2015.10.27 07:50
수정: 2023.08.22 12:09
'▶ 자연과학' 카테고리의 다른 글
| 【GRE】 Solution for GRE Biology Practice Test (0) | 2022.12.25 |
|---|---|
| 【화학】 2017 MEET/DEET 화학 (2) | 2022.09.25 |
| 【GRE】 Solution for GRE Chemistry Practice Test (0) | 2022.03.09 |
| 【GR1727】 The Solution for GRE Chemistry Practice Test [101-130] (0) | 2022.03.05 |
| 【GR1727】 The Solution for GRE Chemistry Practice Test [81-100] (0) | 2022.03.05 |
최근댓글