Measuring children's associative divergent ability through drawings and semantic similarity

당신의 뇌가 북적이는 기차역이라고 상상해 보세요. 당신이 무언가(점, 단어, 그림 등)를 볼 때마다 생각의 기차들이 여러 방향으로 쏘아 올려집니다. 어떤 기차는 "저건 원이야!"와 같은 명확한 곳을 향해 메인 트랙에 머물러 있습니다. 반면, 어떤 기차들은 그 원을 행성, 피자, 혹은 거대한 눈으로 바꾸며 거칠고 경치 좋은 경로로 질주합니다. 이렇게 한 번에 여러 가지 다른 트랙으로 생각을 달리 달리게 하는 능력을 **확산적 사고(divergent thinking)**라고 부릅니다. 이것은 창의성의 불꽃이자, 우리가 문제를 해결하고 새로운 것을 발명하도록 돕는 "만약에(what if)" 엔진입니다.

오랫동안 이 불꽃을 측정하려 했던 과학자들은 까다로운 문제에 직면했습니다. 표준적인 방식은 사람들에게 설문지를 작성하게 하거나 질문에 답하게 하는 것이었는데, 이는 레이싱 카의 속도를 측정하기 위해 운전자에게 자신이 얼마나 빠르다고 느꼈는지 묻는 것과 같습니다. 이는 주관적이며 서로 비교하기 어렵습니다. 최근, 새로운 아이디어가 등장했습니다. 말 대신 그림을 보자는 것입니다. 아이들은 타고난 예술가이기에, 그들의 스케치는 그들의 마음이 어떻게 방랑하는지를 보여줄 수 있습니다. 하지만 낙서를 어떻게 숫자로 바꿀 수 있을까요? 바로 여기서 현대 기술, 즉 "똑똑한 컴퓨터(AI)"가 등장하여 그림을 읽고 이를 언어로 번사하여, 생각의 기차가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 정확히 측정할 수 있게 해줍니다.

이것은 베이징의 어린이 827명을 대상으로 그들의 창의적인 마음을 지도화하려 했던 새로운 연구에 대한 이야기입니다. 연구진은 아이들이 하나의 검은 점을 완전한 그림으로 바꾸는 과정을 관찰함으로써, 아이들의 "연상적 확산 능력(associative divergent ability)"—즉, 얼마나 기발하고 독특하게 아이디어를 연결할 수 있는지—을 측정할 수 있는지 알고 싶었습니다. 그들은 단순히 아이들에게 그림을 그리라고 시킨 것이 아니라, AI와 수학을 정교하게 결합하여 그 그림들을 데이터로 변환했고, 이를 통해 아이들의 상상력이 어떻게 작동하는지, 나이가 들면서 어떻게 변하는지, 그리고 작은 힌트가 어떻게 문을 열기도 하고 닫기도 하는지를 밝혀냈습니다.

실험: 점 하나, 꿈 하나, 그리고 똑똑한 컴퓨터

연구진은 "작은 검은 점, 바꿔 주세요!"라는 단순하지만 강력한 게임을 준비했습니다. 그들은 가운데에 검은 점 하나가 찍힌 빈 종이를 나누어 주고, 아이들에게 상상력을 발휘하여 그림을 완성해 달라고 요청했습니다. 흥계를 더하기 위해, 연구진은 "경사 과제(gradient tasks)"를 추가했습니다. 만약 시작점이 그냥 점이 아니라 뇌, 자석, 식물, 혹은 안경과 같은 특정 물체라면 어떨지 상상해 보세요. 때로는 시작 그림에 두 번째 아이템(예: 뇌 옆에 놓인 자)을 추가하여, 이 추가적인 단서가 아이들의 생각을 더 좁게 집중시키는지 확인하기도 했습니다.

827개의 그림이 완성된 후, 연구진은 인간의 눈으로 단순히 살펴보지 않았습니다. 그들은 이미지를 거대 언어 모델(초지능형 AI)에 입력했는데, 이 AI는 번역가 역할을 했습니다. AI는 각 그림을 보고 그것이 무엇인지 설명하며, 이를 "자연", "스포츠", "마법", "과학"과 같은 주제로 분류했습니다. 그런 다음 연구진은 **의미적 유사성(semantic similarity)**이라는 수학적 도구를 사용하여 이 설명들이 얼마나 가깝거나 먼지를 측정했습니다. 지도를 생각하면 쉽습니다. 만약 두 아이가 각각 태양과 나무를 그렸다면, 그들의 아이디어는 지도상에서 서로 가깝습니다. 만약 한 명은 태양을, 다른 한 명은 우주선을 그렸다면, 그들의 아이디어는 서로 멀리 떨어져 있습니다. 목표는 아이들의 아이디어가 얼마나 "넓게 퍼져 있는지"를 보는 것이었습니다.

발견: 자연이 지배하고, 나이가 지도를 바꾼다

결과는 아이들의 창의적 풍경을 생생하게 그려냈습니다. 첫째, 이 방랑하는 마음들이 가장 인기 있는 목적지는 자연이었습니다. 점이나 자석이 주어졌을 때, 아이들은 가장 자주 태양, 구름, 나무, 혹은 동물과 같은 장면으로 시작점을 바꾸었습니다. 실제로 아이디어의 분포는 "멱법칙(power-law)"을 따랐는데, 이는 몇몇 주제는 매우 인기가 많은 반면, 다른 많은 주제는 드물다는 것을 의미합니다.

아이디어들이 얼마나 "퍼져 있는지"(의미적 유사성)에 관해서는, 대부분의 아이들 그림이 특정 범위에 머물렀으며, 이는 공통된 "창의적 영역"이 존재함을 시사했습니다. 하지만 시작점이 매우 중요했습니다. 연구진이 특정 물체(예: 자석)를 시작점으로 주었을 때, 아이들의 생각은 더 **수렴적(convergent)**이 되었습니다. 즉, 아이들의 생각이 그 물체의 테마에 밀착되어 더 가까워졌습니다. 마치 자석이 그들의 상상력을 특정 자기장 쪽으로 끌어당기는 것 같았습니다. 하지만 반전이 있었습니다. 모든 힌트가 똑같이 작동하지는 않았습니다. 현미경이 붙은 안경 한 쌍은 아이들의 생각을 매우 좁게 만들었지만, 자가 붙은 뇌는 오히려 아이들의 생각을 더 넓게 퍼뜨렸습니다. 왜일까요? 연구진은 일부 아이들이 뇌와 자 사이의 연관성을 이해하지 못해서, 그 힌트를 무시하고 마음껏 상상의 나래를 펼쳤다고 추측합니다.

성장과 성별 차이

연구는 또한 나이와 성별이 창의성에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 놀랍게도, 성별은 전혀 중요하지 않았습니다. 남학생과 여학생은 시작점인 검은 점에서 어떻게 확산되는지에 대해 정확히 같은 패턴을 보였습니다.

그러나 나이는 다른 이야기를 들려주었습니다. 나이가 들면서 아이들의 그림은 크게 변했습니다. 어린 아이들(3, 4학년)은 동물과 자연 장면을 그리는 것을 좋아했습니다. 하지만 학년이 올라가 5, 6학년이 되면서, 동물과 자연 장면을 그리는 빈도가 줄어들었고, 대신 사람과 초상화를 훨씬 더 자주 그리기 시작했습니다. 연구진은 이러한 변화와 아이들이 학교에서 배우는 내용 사이의 연관성을 발견했습니다. 과학 교과서가 생물학 비중을 줄이고 다른 주제에 집중함에 따라, 아이들의 그림도 그 흐름을 따랐습니다. 우리가 수업 시간에 배우는 것이 우리의 창의적인 기차가 달리는 궤도를 직접적으로 형성하는 듯합니다.

"아하!" 모먼트: 창의적 과정은 언제 끝나는가?

연구가 다룬 가장 매혹적인 질문 중 하나는 다음과 같습니다. 창의적 과정은 실제로 언제 끝나는가? 아이가 "좋아, 이 점은 눈이야"라고 결정하는 순간 창의적 사고가 멈추는 것일까요, 아니면 그 결정을 내린 후에도 계속해서 확산될까요?

이를 알아내기 위해 연구진은 아이들이 점을 무엇이라고 생각했는지 상위 세 가지를 살펴보았습니다: 눈, 머리, 또는 꽃의 중심. 그들은 거기서 멈춘 아이들과 계속 나아간 아이들의 창의성을 비교했습니다. 연구 결과, 만약 아이가 점을 꽃의 중심이라고 보았다면, 아이들의 아이디어는 매우 좁고 식물에 집중되었습니다. 하지만 만약 아이가 그것을 눈이나 머리로 보았다면, 탐구할 수 있는 엄청난 공간이 남아 있었습니다! 이는 창의적 과정이 대상을 식별한다고 해서 끝나는 것이 아니라, 나머지 그림을 만들어가는 과정에서도 계속된다는 것을 시사합니다. "눈"과 "머리" 카테고리는 더 기발한 아이디어들을 위한 문을 활짝 열어두었지만, "꽃" 카테고리는 문을 꽉 닫아버렸습니다.

시사점

이 연구는 우리가 단순히 질문을 던지는 것이 아니라, 아이들이 어떻게 그림을 그리는지 관찰하고 똑똑한 컴퓨터를 사용하여 아이디어 사이의 "거리"를 분석함으로써 아이들의 창의성을 측정할 수 있음을 보여줍니다. 이는 아이들의 상상력이 본래 거칠고 자연을 향하는 경향이 있지만, 학습 환경과 주어진 특정 힌트가 그들의 생각을 매우 구체적인 방향으로 조종할 수 있음을 보여줍니다. 가장 중요한 것은, 창의성이란 단 한 번의 영감이 아니라, 첫 번째 아이디어가 형성된 후에도 계속 이어지는 여정이라는 점을 증명했다는 것입니다. 이러한 패턴을 이해함으로써, 우리는 아이들의 창의적인 기차가 가장 흥미로운 궤도를 계속 달릴 수 있도록 돕는 더 나은 방법들을 설계할 수 있을 것입니다.