기술 요약: 동적 해석자를 통한 사회적 알로스타시스 모델로 정서의 사회적 현실의 출현

1. 문제 제기

구성된 정서 이론은 정서가 생물학적으로 고정된 범주가 아니라, 신체 조절 (알로스타시스) 과 사회적 상호작용의 상호작용을 통해 역동적으로 구성된다고 주장합니다. 현재 계산적 문헌에는 중요한 간극이 존재합니다. 일부 모델은 내감 상태의 신체 조절 (예: Embodied Predictive Interoception Coding 또는 EPIC 모델) 을 다루고, 다른 모델들은 기호 출현을 통한 개념의 사회적 공유 (예: Metropolis–Hastings Naming Game 또는 MHNG) 를 다루지만, 이 둘을 통합하는 기존 프레임워크는 없습니다. 구체적으로, 에이전트가 신체 상태를 동시에 조절하고 기호 의미를 협상할 때, 내감 감각에 할당된 정서 개념에 대한 커뮤니티 수준의 합의인 "정서의 사회적 현실"이 어떻게 출현하는지를 보여주는 모델이 부족합니다.

2. 방법론

저자들은 내부 신체 상태를 조절하면서 정서 개념을 공동으로 구성하기 위해 상호작용하는 두 개의 에이전트 (A 와 B) 를 포함하는 계산 모델을 제안합니다. 이 시스템은 신체 조절을 위한 능동적 추론 (Active Inference) 과 기호 출현을 위한 집단 예측 코딩 (Collective Predictive Coding) 을 통합합니다.

2.1 에이전트 아키텍처

각 에이전트는 이산 상태와 관측치를 갖는 부분 관측 마르코프 의사결정 과정 (POMDP) 으로 작동합니다:

• 신체 상태 ($s^*$): 에너지와 체온이라는 두 가지 양식으로 표현됩니다 (각각 6 단계, 총 36 개 상태).
• 관측치 ($o^*$): 신체 상태에 해당하는 내감 신호.
• 행동 ($a^*$): 에너지와 체온을 변경하는 다섯 가지 이산 행동 (냉각, 온난화, 섭취, 놀이, 수면).
• 기호 ($w^*$): 추론된 정서 개념을 나타내는 15 개의 공유 어휘.

2.2 생성 모델 파라미터

에이전트들은 특정 파라미터를 공유하고 학습합니다:

• 가능도 ($A^*$): 상태를 관측치에 매핑합니다.
• 상태 전이 ($B^*$): 행동을 상태 전이에 매핑합니다.
• 사전 선호 ($C^*$): 에이전트의 원하는 내감 상태를 나타냅니다 (알로스타시스의 "목표").
• 기호 해석 ($E$): 기호를 행동에 매핑합니다 (기호의 "의미").

2.3 상호작용 메커니즘

상호작용은 세 가지 핵심 과정을 포함하는 이산 시간 단계로 진행됩니다:

1. 상태 및 기호 추론을 위한 능동적 추론: 에이전트는 변분 자유 에너지를 최소화하기 위해 현재 상태와 잠재적 기호를 추론합니다. 기대 자유 에너지 ($G$) 는 예측된 관측치와 사전 선호 간의 발산을 기반으로 계산됩니다.
2. 기호 통신 (MHNG): 에이전트들은 Metropolis–Hastings Naming Game 에 참여합니다. 한 에이전트는 기호를 제안하는 "화자"로, 다른 에이전트는 "청자"로 행동합니다. 청자는 자신의 내부 모델에서 유도된 확률 (특히, 해당 기호가 자신의 기대 자유 에너지를 최소화하는 행동으로 이어지는지 여부) 을 기반으로 기호를 수용하거나 거부합니다.
3. 파라미터 업데이트:
   • 가능도 ($A^*$): 예측 오차를 최소화하기 위해 베이지안 추론을 통해 업데이트됩니다.
   • 사전 선호 ($C^*$): 화자의 기호가 청자에 의해 거부될 때만 업데이트됩니다. 화자는 자신의 거부된 제안에서 벗어나 수용된 기호 (청자가 추론한 행동) 가 예측하는 관측치 분포를 향해 선호를 이동시킵니다. 이를 통해 에이전트는 다른 에이전트의 내부 상태에 직접 접근하지 않고도 신체 목표를 상대방에 맞게 적응시킬 수 있습니다.
   • 기호 해석 ($E$): MHNG 에서 샘플링된 기호가 기대 자유 에너지를 최소화하는 행동으로 이어지도록 업데이트됩니다.

3. 주요 기여

• 통합 모델: 이 논문은 내감 조절 (알로스타시스) 의 하향식 과정과 사회적 기호 출현의 상향식 과정을 통합한 최초의 계산 모델을 제시합니다.
• 사회적 합의 메커니즘: "사회적 현실"(정렬된 사전 선호와 공유된 기호 의미) 이 기호 통신의 수용/거부 역학을 통해서만 출현하는 메커니즘을 보여줍니다. 에이전트들은 상대방을 수용하기 위해 내부 목표 ($C^*$) 를 적응시켜 타협에 이릅니다.
• 동적 의미론: 기호 의미는 정적이지 않으며, 에이전트의 내부 상태와 선호도가 수렴함에 따라 역동적으로 진화함을 보여줍니다.

4. 실험 결과

실험에는 사전 선호가 상이한 (에이전트 A 는 높은 체온을 선호하고, 에이전트 B 는 낮은 체온을 선호함) 두 에이전트가 기호 의미에 대한 사전 지식이 없는 상태로 시작했습니다.

• 사전 선호의 수렴: 250 만 번의 반복을 거쳐 에이전트들의 사전 선호 분포 간의 제이슨 - 샤논 (JS) 발산이 현저히 감소했습니다. 에이전트들의 선호도는 중간 구성으로 수렴하여, 두 에이전트의 목표를 동시에 만족시킬 수 있는 상호 타협을 나타냈습니다.
• 기호 의미의 출현:
  • 초기 단계: 기호들은 주로 온도 조절 (냉각, 온난화) 과 에너지 보충 (섭취) 을 위한 행동을 인코딩하여, 초기 선호도 갈등을 반영했습니다.
  • 후기 단계: 선호도가 정렬되고 온도 조절의 필요성이 감소함에 따라 특정 기호의 의미가 변화했습니다. 구체적으로, 이전에 "섭취"와 연관되었던 기호들은 "수면"을 나타내도록 변화했는데, 이는 정렬된 상태의 감소된 에너지 요구를 반영한 것입니다.
• 검증: 결과는 에이전트들이 서로의 내부 파라미터에 직접 접근하지 않고 기호 수용과 거부의 피드백 루프에만 의존하여 신체 조절 목표를 정렬하고 공유된 정서 개념을 공동으로 구성할 수 있음을 확인시켜 주었습니다.

5. 중요성과 주장

이 논문은 구성된 정서 이론에서 설명하는 "정서의 사회적 현실"에 대한 계산적 기반을 제공한다고 주장합니다. 이는 다음을 보여줍니다:

1. 사회적 합의는 공동 구성적입니다: 정서 개념은 단순히 학습되는 것이 아니라, 신체 조절 목표의 협상을 통해 능동적으로 구성됩니다.
2. 알로스타시스는 사회적 매개를 받습니다: 신체 상태의 조절은 순수하게 개인적인 것이 아니며, "신체 예산"은 공유된 현실을 달성하기 위해 사회적 상호작용 (기호 거부) 을 기반으로 조정됩니다.
3. 동적 해석자: 정서 기호의 의미는 유동적이며, 상호작용하는 에이전트들의 집단 상태에 반응하여 변화합니다.

저자들은 모델이 단순한 구성을 가진 이산 환경으로 제한된다는 한계를 지적합니다. 그들은 향후 연구에서 사회적 현실 출현 메커니즘의 견고성과 확장성을 테스트하기 위해 모델을 연속 환경으로 확장하는 것을 목표로 한다고 밝힙니다.