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UNIST, 내부경쟁이 필요한 수학적 이유 찾았다

송고시간2017-08-28 10:06

장봉수 교수팀, 가위바위보 게임으로 푼 생태계 공존 원리

(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = "다른 집단과의 경쟁뿐만 아니라 집단 내부경쟁도 공존에서 아주 중요한 요소인데 수학적으로 이유를 풀어냈습니다."

장봉수 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 교수팀이 경쟁의 가치를 새롭게 조명한 연구결과를 28일 발표했다.

생태계나 사회를 이루는 다양한 존재가 공존하는 데 내부경쟁이 중요한 역할을 한다는 게 이 연구의 핵심이다.

수학자인 장 교수와 박준표 박사후연구원은 생태계에서 일어날 수 있는 현상을 수학적 모형으로 만들고, 시간이 지나면서 변하는 양상을 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측했다.

장 교수는 "수학은 어떤 현상 안에 있는 규칙이나 구조적 특징을 설명하기 위해 사용하는 도구"라며 "이번 연구에서는 생태계에서 다양한 종이 공존하는 현상을 설명하는 새로운 요소를 하나 더 찾아냈다"고 설명했다.

UNIST 장봉수 교수와 박준표 박사
UNIST 장봉수 교수와 박준표 박사

(울산=연합뉴스) 장봉수 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 교수팀이 경쟁의 가치를 새롭게 조명한 연구결과를 28일 발표했다. [UNIST 제공=연합뉴스]

생태계 공존은 주로 가위-바위-보 게임을 이용해 설명해왔다.

이 게임에서는 둘만 있으면 승패가 갈리지만, 셋이 있으면 서로 물고 물리는 관계(순환적 경쟁구조)에 놓여 모두 살아남을 수 있다.

생태계도 이처럼 다양한 종이 서로 물고 물리며 조화롭게 공존한다는 것이다.

장 교수팀은 여기에 내부경쟁이라는 요소를 추가했다.

박준표 박사는 "가위-바위-보 세 요소에 각각 내부경쟁이 발생한다고 가정하고, 경쟁 정도에도 차이가 생긴다는 점을 고려해 수학적 모형을 만들었다"며 "내부경쟁의 크기가 달라지면 서로 대등한 경쟁구도가 무너져 더 다양한 공존 형태가 나타난다"고 설명했다.

내부경쟁이 치열해지면 그 집단의 경쟁력이 약해지기 쉽다.

우선 가위-바위-보 게임에서 세 요소는 서로 대등하게 경쟁하지만, 여기에 서로 다른 내부경쟁이 생기면 대등한 구조는 깨진다.

이렇게 비대칭적인 구조가 나타나면, 가위와 바위처럼 한쪽이 반드시 지는 요소들도 공존할 수 있다는 것이다.

UNIST 장봉수 교수와 박준표 박사
UNIST 장봉수 교수와 박준표 박사

[UNIST 제공=연합뉴스]

예를 들어 가위 집단의 내부경쟁이 가장 심해서 소멸하는 상황까지 갔다고 가정하자.

이 경우 보 집단은 항상 바위 집단을 이겨 최종적으로는 보 집단만 살아남는다.

하지만 다시 보 집단의 내부경쟁이 치열하고, 바위 집단의 내부경쟁이 약하다면 두 집단은 모두 살아남을 가능성도 생긴다.

이처럼 내부경쟁의 크기에 따라 전체 생태계를 구성하는 요소의 다양성은 커지게 된다는 논리다.

연구진은 같은 방식의 수학적 모델을 가위-바위-보 게임보다 더 복잡한 순환경쟁 모형인 가위-바위-보-도마뱀-스팍 게임에도 적용했다. 집단 5개에서도 내부경쟁이 없으면 1개나 3개, 5개의 집단만 살아남지만, 다양한 크기의 내부경쟁이 발생하면 역시 5개 집단이 모두 공존할 수 있다는 점을 알아냈다.

울산과학기술원(UNIST) 전경
울산과학기술원(UNIST) 전경

[UNIST 제공=연합뉴스]

장 교수는 "이번 연구는 생태계의 종 다양성을 설명하는 데 새로운 요소를 집어냈다는 점에서 의미 있다"며 "기업 생태계나 특정 지역의 상권 등을 이루는 요소들의 공존을 설명할 수 있는 원리로도 활용 가능할 것"이라고 전망했다.

그는 "삼성이나 애플처럼 경쟁 관계에 있는 기업들은 내부경쟁을 하면서 끊임없이 성장하고 있다"며 "적당한 내부경쟁과 외부경쟁 구조가 균형관계가 유지되는 덕분에 다양한 기업이 공존하고, 결과적으로 소비자 선택권도 넓어지는 것"이라고 설명했다.

이 연구 결과는 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 게재됐다.

young@yna.co.kr

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