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아기들도 '논리적 추론' 한다

By 이웃집과학자
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이웃집과학자 작성일자2018.06.12. | 4,971 읽음
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으헝~?

출처 : Why Universe

아기들도 통념 이상으로 논리적 생각이 가능하다고 합니다. 주위에 뭔가가 바뀌거나 위화감이 생기면 빠르게 눈치를 챈다고 하는군요.

아기들의 논리를 알아보는 실험?

미국 존스홉킨스대학교 뇌과학자 겸 인지과학자 Nicoló Cesana-Arlotti의 논문 에 따르면 Nicoló Cesana-Arlotti를 포함한 연구진은 스스로 말을 하고 언어 학습이 시작된 12개월 생의 아기와 19개월 생의 아기들을 대상으로 연구를 진행했다고 합니다.

연구진은 선언적 삼단논법을 이용해 실험을 진행했습니다. 여기서 선언적 삼단논법이란, "p 혹은 q이다", "p가 아니다", "그러므로 q이다"라는 형태로, 삼단논법의 두 전제 중 어느 하나가 선언적 명제이고, 다른 하나는 선언적 명제의 선언지를 부정한 것이며 결론은 남은 한 선언지와 같은 명제로 된 형식을 말합니다.

첫 번째 실험 과정.

출처 : Precursors of logical reasoning in preverbal human infants

연구진은 실험에서 맨 윗부분이 유사하지만 모양, 색, 질감, 카테고리가 다른 공룡 인형과 꽃 인형을 마련해 아이들 앞에 무대 형태로 보여줬습니다.

먼저, 연구진은 가림판으로 인형들을 숨겼습니다. 그리고 커다란 컵에 가림판으로 가리던 한 인형을 넣고 맨 윗부분만 보이게 했죠. 여기서 아기들은 컵에 들어간 인형이 무엇인지 알 수 없습니다.

그 다음, 하나의 인형을 가린 가림판이 밑으로 내려가 인형을 드러냅니다. 무대에서 보이는 인형은 공룡 인형입니다. 공룡 인형이 무대에 떠난 후, 이번에는 컵을 내려 인형을 보여줍니다. 여기서 컵에서 나오는 인형은 꽃 인형이라고 예상하겠죠.

이제, 여기서 변수를 마련합니다. 실험 시간 중의 절반은 꽃 인형을 보여주지만, 나머지 시간의 절반은 공룡 인형을 보여주는 거죠. 이 실험에서는 예상한 대로 꽃 인형을 보여주는 실험군을 Consistent라고 부르고, 반전으로 공룡 인형을 보여주는 실험군을 Inconsistent라고 부르는데요. 연구진은 아기들이 Consistent와 Inconsistent 중 어느 것을 더 길게 바라보는지 시간을 측정했습니다. 

실험 결과.

출처 : Precursors of logical reasoning in preverbal human infants

실험 결과, 12개월 생의 아기와 19개월 생의 아기들 모두 공룡 인형이 나타난 Inconsistent를 더 오래 쳐다봤다고 합니다. 아기들 입장에서도 컵에서 나온 인형이 꽃이 아닌 공룡이 나왔다는 점에 위화감을 느꼈다는 풀이입니다.

두 번째 실험

연구진은 더 자세한 결과를 알기 위해 다른 방법으로 실험을 했습니다. 이번에는 맨 윗부분이 유사한 뱀 인형과 공으로 실험을 했습니다.

두 번째 실험 과정.

출처 : Precursors of logical reasoning in preverbal human infants

이 실험에서는 추론 조건이 있는 전제와 없는 전제 하에 실험을 했습니다. 추론 조건이 있는 전제 하에는 첫 번째 실험과 같이 뱀 인형과 공을 가림판으로 가리고 공을 컵으로 옮겨 맨 윗부분만 볼 수 있도록 했습니다. 추론 조건이 없는 전제 하에는 두 물체를 눈앞에 대놓고 공을 컵에 담은 후, 뱀 인형을 가림판으로 가렸죠. 

그 후의 과정은 둘 다 동일합니다. 이 실험에서는 가림판을 내리지 않습니다. 컵에 있는 물체를 보여주지도 않죠. 대신, 가림판에 있는 물체를 두어 번 빠르게 꺼내 무슨 물체인지 보여줍니다. 위에 과정에서 말하듯이, 가림판에서 나타나는 물체는 뱀 인형이겠죠.

마지막으로 가림판에 있는 물체를 꺼내 어떤 물체인지 보여줍니다. 과정을 지켜보면 가림판에서 나오는 물체는 뱀 인형이라고 예측할 수 있습니다. 여기서 또 변수를 만듭니다. Consistent라는 실험군에서는 예측한 대로 뱀 인형을 꺼내는 한편, Inconsistent라는 실험군에서는 반전으로 공을 꺼내는 거죠.

두 번째 실험 결과.

출처 : Precursors of logical reasoning in preverbal human infants

연구진은 여기서도 아기들이 어떤 실험군을 더 길게 바라보았는지 시간을 측정했는데요. 결과는 첫 번째 실험과 마찬가지로 모든 아기들이 Inconsistent를 더 길게 바라봤다고 합니다.

특히 추론 조건이 없었던 전제 하의, 즉 공을 컵에 넣었다는 것을 대놓고 보여준 실험의 Inconsistent를 제일 길게 바라보았다고 하는군요.

아기들의 시선은 어디로?

아기의 '시선집중'

출처 : 애니메이션 '짱구는 못 말려'

에 기재된 Justin Halberda의 기사 에 따르면, 아기들이 실험 중 두 물체가 가림판 뒤에 있는 장면을 볼 때, 컵에 어떤 물체가 들어있는지 알기도 전에 아기들의 동공이 팽창했다고 합니다.

그리고 아기들은 어느 물체가 컵에 들어있어야 하는지 알기 위해 자신들의 시선을 컵에 집중했다고 하는데요. 이는 아기들이 선언적 삼단논법(p 아니면 q다, p가 아니다, 그러므로 q다)을 통해 추론한 정보를 사용했다는 것을 의미한다고 합니다. 이 실험은 아기들이 위화감을 알아차리고 논리적인 생각이 가능하다는 결론에 의의를 둘 수 있습니다. 

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