How to choose a good scientific questions

How to choose a good scientific questions

얼마전에 Mol.Cell에도 소개된 글을 발번역.

좋은 과학적 문제를 찾는 방법

유리 알론
Uri Alon

Dept. Molecular Cell Biology, Weizmann Institute of Science

좋은 과학적 문제를 찾는 것은 좋은 과학자가 되기 위한 필수불가결한 요소다. 그렇다면 좋은 과학적 문제란 무엇이고, 어떻게 선택해야 하나? 이 주제는 과학자 사이에서 그다지 노골적으로 이야기되는 문제는 아니다. 과학자란 사람들은 자기 자신이나 스승을 보면서 자신이 풀어야 할 과학적 문제 정도는 스스로 찾을 수준은 되어야 과학자라고 내세울 수 있기 때문이다. 이렇게 이 문제에 대한 논의는 부족한 관계로 일종의 공백이 생기는데, 가령 좋은 저널에 나올 수 있는 결과가 나올 문제라든지, 아니면 과학자로 취직을 하거나 테뉴어를 받을 수 있을 만한 문제는 어떻게 찾을 수 있을까? 하는 의문이 종종 제기된다.
이 글의 전제는 이 주제에 대한 토론이 우리가 하는 과학과 과학과 인간으로써의 삶의 질을 보다 증진시킬 수 있어야 한다는 것이다. 즉 여기서 말하는 ‘좋은 과학적 문제에 대한 선택’ 을 통해 우리가 재미있어할 수 있는 새로운 지식을 발견하고, 이를 통해 자아실현을 할수 있어야 한다는 말이다.

여기서는 내 자신, 나의 학생, 그리고 여러 동료 과학자에게 보탬이 된 과학적 연구 문제를 선택하는 일종의 기준에 대해서 이야기하고자 한다. 이러한 기준들은 과학자들에게 이런 주제를 가르킬 때 일종의 지침이 될 수 있을 것이라고 생각한다.

시작점 : 문제를 찾는 것은 일종의 양육과정.

연구실을 시작하는 목적은 무엇인가? 요즘 세태에서는 흔하게 나오는 대답은 대충 이런 것이 아닐까? “우리 랩의 목표는 최고수준의 논문을 최대한 많이 내는 겁니다” 그래서 연구비를 쳐묵쳐묵
그렇지만 이 글에서는 연구실의 목적을 좀 다르게 보고자 한다. “연구실이란 학생의 자질을 과학자와 인간으로써 최대화할 수 있는 양육환경으로써의 존재다.”

이러한 연구실의 가치를 어떻게 선택하는지는 매우 중요한데, 이러한 연구실의 핵심 가치라는 것은 명시적으로 이야기하지 않더라도 자연스럽게 연구실의 모든 결정에 영향을 미치기 때문이다. 연구실의 규모, 랩의 이미지, 언제 학생이 휴가를 가는지, 그리고 우리가 여기서 이야기할 주된 내용인 (연구실의 구성원들이 자신이 연구할)’과학적 문제를 어떻게 선택할 것인지’ 등의 문제들이 모두 연구실의 핵심가치에 의해 사실 결정된다는 것이다. 우리가 말하는 “양육환경” 으로써의 연구실에서는 우리의 과학적 문제를 선택하는 가장 중요한 기준은 학생들이 성장하고 스스로 동기부여를 할 수 있는 문제를 선택하는 것을 목표로 한다고 전제하겠다.

문제 선택 과정의 두가지 차원

과학적인 문제를 선택하기 위해서 일단 간단한 그래프를 이용하여 이야기를 풀어나가자. 두개의 축을 가진 그래프로 과학적 연구 문제의 선택 과정을 비유해 보겠다. 첫번째 축은 해당 연구과제의 실현가능성, 즉 문제가 어려운지 쉬운지 소요되는 시간으로 표현되는데, 이 시간은 당연히 연구자 개개인의 자질과 연구실 전체의 역량에 따라서 결정된다. 물론 여기서 겉으로 보기에는 쉬워 보이는 문제가 실제로는 매우 어려울 수 있고, 이론적으로는 어려워 보이는 문제는 현실적으로는 거의 불가능할 수 있다는 것을 잊지 말자.

두번째 축은 ‘흥미로움’이다. 여기서 말하는 ‘흥미로움’이란 즉 해당 프로젝트를 완수하면 얻을 수 있는 과학적 지식의 양 정도로 표현될 수 있다. 우리의 경우 기존에 잘 알려진 분야에 대한 연구보다는 미지의 영역을 개척할 수 있는 연구에 보다 중점을 둔다. 즉 여기서 과학적 문제는 우리가 현재 알고 있는 지식으로부터의 거리에 따라서 문제의 흥미로움이 정해진다. 즉 우리가 과학적으로 증명될 수 있는 지식이 많으면 많을수록 이러한 문제를 ‘흥미로운 문제’ 라고 규정하자.

다음 부분에서 ‘흥미로운 문제’를 결정하는 주관적인 요소에 대해서 이야기할 것이다. 그렇지만 우선 이런 그래프를 통해서 어떻게 문제를 선택하는지에 대해서부터 생각해보자.

여러가지 과학적 문제를 이런 그래프 위에서 살펴보았을때 현재 연구되는 문제 중의 상당수가 그다지 어렵게 수행될 수는 있지만 새로운 지식을 전달하는 면에서는 별로인 문제들인 것을 알 수 있다. 흔히 말하는 ‘따먹기 쉬운 낮은데 열린 과일’ 과 같은 존재다. 반면에 어렵고 별로 흥미롭지도 않은 프로젝트들도 많이 있다. 헬게이트 열렸네 -.-;; 반면에 한마디로 말해서 아주 엄청난 도전 과제인 문제들도 있다. 즉, 매우 어려운 문제지만 해결되면 우리의 과학에 대한 이해를 매우 증진시킬 수 있는 문제. 그렇지만 아마도 우리가 가장 좋아하는 문제라면 간단하게 해결될 수도 있지만 흥미로와서 인류의 지식을 크게 확장시켜 줄 수 있는 문제라고 할 수 있다.

아래 다이어그램은 문제를 선택하는 방법 중의 하나로써 파레토의 최적이론에 따라서 문제를 선택하는 것이다. 만약 문제 A가 문제 B보다 두가지 축 (흥미 및 실현가능성)에서 앞선다면 문제 B는 무시한다. 이러한 기준을 모든 문제에 역용하면 실현가능성과 흥미 둘 중 모두 나은 문제는 존재하지 않는다. 남은 문제들은 파레토 프론트에 존제한다.

이렇게 남아있는 문제 중 어떤 문제를 선택할까는 어떤 축에 가중치를 두느냐에 따라서 결정된다. 예를 들어서 갓 시작하는 대학원생이라면 쉬운 문제가 필요하다. 즉 문제를 성공적으로 해결함으로써 긍정적인 피드백이 빨리 올 수 있으며, 자신감이 증대되기 마련이다. 이런 문제는 우측 하단에 존재한다. 이러한 ‘흥미도는 그다지 높지 않지만 빨리 할 수 있는 쉬운 문제’ 를 완수한 다음에 대학원생으로써 수행하는 두번째 문제는 ‘흥미도’ 가 올라가는 쪽을 따라가는 것이 좋다. 포닥의 경우 오른쪽 위에 있는 프로젝트가 좋다. 즉 포닥의 경우에는 시간이 제한되어 있기 때문에 빨리 끝나면서도 흥미도가 높을 문제를 해결하는 것이 좋다. 말은 쉽지 그게 쉽게 될까나 만약 갓 시작하는 PI라면 최소한 10년 동안은 연구를 수행하면서 학생을 훈련시켜야 하므로 작은 프로젝트로 쪼개질 수 있는 일종의 그랜드 챌린지 성의 문제를 선택하는 것이 좋다. 따라서 과학자로써의 성장 단계에 따라서 최적의 문제는 위의 도표에서 보는 것처럼 이동한다고 생각하면 될 것이다.

문제를 선택할 때는 시간을 들여라

흔히 문제를 선택할때 하는 실수라면 당장 떠오르는 문제를 풀어보려고 바로 뛰어드는 것이다. 두 달 만에 할 수 있을 것 같은 문제도 2년 넘게 걸리는 게 보통이기 때문에, 너무 선택을 빨리하면 절망과 씁쓸, 멘붕을 맛보기 쉽상이다. 좋>은 문제를 선택하는데는 당연히 시간이 필요하고, 문제를 선택하는 과정에서 들이는 한 주 한주는 나중에 한달, 심지어는 몇 년의 시간을 절약해 주기도 한다

우리 연구실에는 새로온 대학원생과 포닥에게 적용되는 황금율이 있다. 석 달이 지나기 전에 프로젝트를 시작하지 마라. 석달 동안 새로운 대학원생이나 포닥은 문헌을 읽고 디스커션하고, 계획을 세우는데 보낸다. 일을 하는 것보다 가만히 있을때 집중이 잘 된다. 당연히 일을 안 하고 있으면 빨리 일을 시작하고 싶은 충동이 생기겠지만 규칙은 규칙. 석달 (가끔은 더 걸리기도 함)이 지난 다음에는 이제 본격적으로 일을 해도 된다는 마침표가 찍힌다. 이제 즉 매우 계획이 잘 된 프로젝트를 시작하게 된다.

당연히 계획 단계에 시간을 투자하는 것은 쉬운 일이 아니다. 물론 “빨리 결과내야 된단 말예요. 우리 시간낭비하지 말고 빨리 일 시작 합시다” 하는 불평이 나올수 있다. 계획에 시간을 들이는 것은 연구비가 부족하거나 그랜트 마감이 가까와졌을때는 특히 어렵다. 그럼에도 불구하고, 랩을 운영하는 어려움을 겪는 우리 모두에게 문제를 선택하는데 시간을 들이는 것은 나중에 결과적으로 큰 차이를 가지고 온다는 것을 명심하기 바란다.

흥미도의 주관성

이제 ‘문제의 흥미도’ 에 대해서 좀 더 깊게 살펴보자. 어떤 문제가 더 흥미있을지 정하는 것은 누가 정하나? 과학의 근본적인 속성 중 하나는과학자가 어떤 문제를 흥미롭게 느끼는 것은 지극히 주관적이고,개인적이라는 것이다. . 그러나 이러한 ‘주관성’은 가끔 판단이 힘들어질 때가 있는데, 대개 이러한 혼동은 두 가지 목소리가 섞일때 주로 생긴다. 즉 우리 주변에서 들려오는 큰 목소리, 즉 학회에서, 학과에서 들려오는 ‘이게 짱 흥미로운 핫토픽이예염‘ 하는 목소리이고, 다른 하나는 우리 가슴 속에서 들려오는 희미한 목소리로써 “이건 나한테 흥미있어 보이는데” 하는 목소리이다. 그러나 연구 과제의 흥미도의 순서를 매길 때 내 자신 내부에서 들려오는 목소리를 고려하는 것이 장기적인 관점에서 자신을 만족시킬 수 있는 길이다.

연구자자신의 목소리는 만약 자신을 잘 챙겨주는 멘터를 만나는 행운을 얻는다면 보다 강화되고,잘 인도되기 마련이다. 즉 과학자는 이러한 자기 자신의 목소리를 서포트해주는 환경이 필요하다. 내가 원하는 것이 과연 뭔지를 모른다면 어찌하나? 그럴 때는 이러한 질문을 자신에게 던져보자. “만약 내가 지구에 남아있는 단 한 사람이라면 과연 어떤 문제에 뛰어들 것인가?” 자신에게 솔직하면 할수록 실과의 타협을 줄이고 자신이 하고 싶은 연구를 할 수 있다는 것을 명심하기 바란다.

자기 자신의 목소리 중에서 어떤 것이 좋은 프로젝트가 될지를 알고 싶다면? 특정한 아이디어나 문제가 몇 달 후에, 아니 몇 년 후에도 계속 떠오르면 이런 것들은 대개 좋은 프로젝트의 시발점이 된다. 이렇게 지속적으로 머릿속에 떠오르는 문제들은 최근에 갑자기 떠오른 아이디어보다는 대개 좋은 프로젝트가 되는 가능성이 높다. 아이디어중 좋은 프로젝트인지 알 수 있는 테스트가 또 하나 있는데, 처음 만난 사람에게 자신이 하고 일을 설명해 달라고 했을때 각각의 프로젝트를 설명할때 이들이 어떻게 느껴지는가 하는 것이다.

우리 자신이 가진 지극히 ‘이기적이고 개인적인’ 의견을 통해서 선택된 문제가 결과적으로 좋은 과학을 낳는다는 것은 참으로 놀라운 일이다.자기가 스스로 선택한 문제는 동기부여를 만들고, 연구과정에서의 여러가지 지루한 과정을 보다 보람있게 만든다. 과학에서는 자기 자신이 관심을 가질 수 있는 문제일수록 당신의 청중을 관심가지게 만들 가능성이 많다. 네가 말하는데도 지겨운데 청중이 안자기를 바라면 바보

자기 표현

즉 연구 문제를 선택하는데 가장 중요한 ‘자기 내부의 목소리’ 의 본질을 한번 생각해 보자. 특정한 연구자가 흥미롭게 느끼는 연구 프로젝트는 개인적인 성향의 반영이고, 세계를 받아들이는 방식의 표현이다. 이러한 개인적 성향은 여러가지 개인 특이적인 가치와 연계되어 있다. 좋음, 아름다움, 진리 vs 나쁘고, 추잡하고, 틀린 것에 대한 믿음. 우리의 고유한 성향은 우리가 과학자로써 만들어 내는 연구 결과에 의해 표출된다. 이렇게 서로 다양한 과학자의 개성에 따라서 생성되는 다양한 과학적 스타일 및 문제의 다양성이 바로 창조적인 과학의 기본 요소인 것이다. 줄기줄기나노나노유행이라고 남들 하는것만 백날 해봐라

따라서 좋은 과학적 문제를 선택하기 위해서는 이러한 문제 선택과정이 연구자 자신의 세계관을 잘 반영하여야 한다. 그리고 멘터의 입장에 있는 사람이라면 박사과정 말년차나 포닥에 있는 사람들들이 그들 자신의 목소리를 키울 수 있도록 도와주어야 한다. 멘터는 학생이 과학에서 어떤 것을 좋아하는지, 과학 외에서 어떤 삶을 살고 있는지, 과학자가 되기로 한 계기는 무엇이었는지, 어떤 과학업적을 존경하는지 등등에 대해서 관심이 있어야 한다. 우리 교수들은 학생들이 말하는 것에서 특정한 패턴을 보곤 한다. 마치 바다 속의 돌맹이가 파도에 의해서 표면에서 식별가능하듯이… 학생이 미적 가치에, 아니면 추상적인 개념에 의해서 동기부여가 되는가? 아니면 특정한 이론에 구애받는지 아니면 일반적으로 믿어지고 있는 사실을 흔드는 걸 좋아하는지? 아니면 기술적인 문제를 좋아하는지 아니면 논리적 증명을 좋아하는지? 아니면 기초과학에 대해 흥미가 있는지 아니면 응용과학에 대해서 흥미가 있는지? 즉 이렇게 자신이 지도하는 학생에 대해서 이해하는 것은 멘터는 학생들이 자기표현을 잘 할 수 있는 프로젝트를 선택하는 것을 도와주는데 필수적이다. 앞에서 말한 것처럼 사람이 수행하는 과학 연구가 자기 자신의 의사 표현이라면 이전에는 단순한 ‘일’ 노가다 이었던 것이 활력이 넘치는 일이 될 수 있으며, 자기 스스로 알아서 하게 되며, 일 자체에 개인적인 의미가 담기게 된다. 따라서 과학 연구에 연구자의 ‘자기 표현’이 담기는 것은 대단한 연구를 할 수 있는 시금석인 셈이다.

연구의 과정

그래, 이제 연구 문제를 선택했다 칩시다. 그 다음에는? 우리가 연구를 시작하기 전에 연구가 어떻게 진행되었으면 하고 가지는 기대사항에 대해서 생각해 보자. 대개 연구를 시작하기 전에 연구에 대해서 가지는 일반적인 기대라면 A 지점에서 어떠한 문제를 가지면 정답이 있는 B로 가기 위한 최단 경로를 선택하는 것이다. 그러나 이러한 방식에는 문제가 있는데, 이것은 연구를 수행하는 학생을 목적으로 가는 일종의 도구로 간주하는 것이다. 여기에 더불어 이러한 관념을 가지고 있는 사람에게 있어서 과정에서 벗어나는 모든 것 (실패한 실험, 디프레스된 학생 등등등)은 용납될 수 없는 것이다.문제는 현실세계와 이상세계속에서서 가지는 연구에 대한 경로가 틀리기 때문이고, 이러한 과정에서 벗어나는 모든 것은 스트레스를 유발하기 마련이다. ㅠ.ㅠ

그렇지만 이런 과정 대신 실제 대개의 연구과제가 취하는 과정과 비스무레한 다른 연구 진행 방식을 생각해 보도록 하자. 이전과 마찬가지로 연구의 시작점인 A와 종점인 B가 있다.그러나 연구가 시작되자마자 연구는 B 경로로 가는 듯 하더니 꼬불꼬불 산으로 가기도 하고 제자리로 되돌아가도 한다. 계획된 실험은 안되고, 이전에 생각한 가정은 몽땅 다 틀렸고, 도대체 결과는 해석이 안되고 산으로 가요. ㅠ.ㅠ 나 졸업하는 거 맞아여 흐읅읅 이 시점에서 연구는 소위 ‘안개’ 라고 통칭되는 꿀꿀한 단계에 진입해 버렸다. ㅠ.ㅠ

이렇게 연구자는 안개 속에서 해메다가 지금 현재 손에 들고 있는 결과를 살펴보다가 새로운 문제를 발견한다. 이런 문제를 ‘C’ 라고 하자. 만약 문제 C가 원래 계획한 문제 B보다 보다 흥미롭거나 가능성이 더 높다면 B대신 C로 가도록 하자. 몇번 다시 산으로 가는 과정에 C라는 문제를 해결한다. 여기서 잠깐 숨을 멈추고 문제 해결을 한것에 대한 축배를 들고, 다음 문제에 들어가기 전에 쉬면서 생각을 하도록 하자. (3개월 룰 기억 ㅋ)

이러한’연구과정’ 에서는 연구를 하면서 흔히 겪는 ‘산으로 가는 과정’ 은 연구를 수행하는 과정의 핵심적인 요소가 된다. 여기서 멘터의 역활은 학생이 안개속에서 미지의 장소로 가는 입구를 찾을 수 있도록 도와주는 것이다. 이러한 과정을 거치면 새로운 문제 C가 존재하는지를 보다 폭넓게 찾을 수 있으며, 결과적으로 원래 계획된 문제 B로 가는 것보다 보다 가치있는 문제를 찾을 수 있게 된다. 이러한 관점에서 본다면 문제를 선택하는 것은 여러개의 다른 경로를 가진 정원에 들어가는 것 같다. 이렇게 이리저리 해메고 걷다보면 아름다운 장미가 있는 곳으로 통하는 샛길을 발견할 수도 있을테니까.

즉 1줄로 요약하면 시간을 들여서 (3달 규칙) 문제를 찾아야 되고, 그 문제는 자신의 스킬과 랩의 여건에 맞추어서 가장 해결하기 쉬우면서도, 다른 사람보다 자기 자신에게 가장 흥미로와야 한다는 것이다. 이렇게 고른 과학 연구 프로젝트에 자신의 정성을 다하여 자기 자아를 실현할 수 있도록 만들면 된다. 참 쉽죠?

3 thoughts on “How to choose a good scientific questions

  1. 자신 의사에 반해서 “어렵지만 되봐야 별로 재미도 없는” 프로젝트를 랩에 들어오자마자 떠맡아서 PI의 의지로 질질 끌려다니다가 멘붕되는 수많은 사람들께 이 번역을 바칩니다. -.-;;

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