바이오인

뇌공학 기술의 현주소

뇌로 움직이는 인공지능 세상

이성환 고려대학교 뇌공학과 교수 (sw.lee@korea.ac.kr) 이성환 교수는 서울대학교 계산통계학과(현 컴퓨터 공학부)를 졸업하고 KAIST 전산학과 석사, 박사학위를 취득 했다. 고려대학교 컴퓨터학과 학과장, MIT Brain & Cognitive Sciences 학과 객원교수, WCU(세계수준의연구중 심대학) 뇌공학융합연구사업단 사업단장, 고려대학교 뇌공학연구소 연구소장, IEEE Systems, Man, and Cybernetics Society 부회장, 한국인지과학회 회장을 역임했으며 현재 BK21+ 뇌공학글로벌인재양성사업단 사 업단장, 한국뇌공학회 부회장, 한국정보과학회 인공지능소사이어티 회장을 맡고 있다.

‘아바타’란 영화는 2009년 외화 최초로 천만 관객을 돌파하 면서 선풍적인 인기를 끌었다. 원격 조종이 가능한 새로운 생 명체인 아바타의 등장은 사람들에게 큰 관심을 받기에 충분했 다. 영화‘아바타’의 주인공인 제이크 설리는 하반신이 마비된 전직 해병대원이지만 인간의 생각대로 움직이는 아바타로 임 무를 수행한다.

인간의 생각을 인식하여 원하는 대로 행동이 가능한 인공지 능 세상, 과연 다가올 미래에 이러한 일이 실현 가능할까? 최근 한 연구팀에 따르면, 미국에 있는 원숭이의 뇌 신호 정 보를 이용하여 일본 교토에 있는 로봇을 걷게 하는 데 성공했 다고 한다. 생각만으로 컴퓨터를 작동시키고, 외부 기계를 제 어하는 세상이 결코 SF 영화 속의 이야기가 아니라는 것이다. 뇌를 기반으로 인간의 생각을 읽는 기술, 그것이 바로 뇌공학 이라 불리는 최첨단 기술이다.

● 뇌공학 기술이란?

뇌공학 기술은 인공지능의 다양한 분야 중 뇌인지 컴퓨팅과 관련된 분야로써, 다양한 학문의 화학적 융합을 통해 뇌의 고 수준 정보처리 구조와 원리를 이해하고, 이를 모방함으로써 실 세계와 지능적으로 상호작용하는 인공지능 시스템을 구현하는 기술을 연구하는 분야이다. 특히 나노, 바이오, 정보 및 인지 분야의 화학적 융합을 통해 뇌의 고수준 정보처리 메커니즘을 이해하고 모방하여 전 세계적으로 다양 한 그룹에서 연구가 진행 중인 분야이 다.

인간의 뇌는 신기 하게도 각자 담당하 고 있는 영역이 나 뉘어 있다. 이마 쪽 에 해당하는 전두엽 에서는 감정, 운동, 지적 기능을 담당하 고, 정수리 뒤쪽 부 분인 두정엽에서는 공간, 감각기능을 담당하며, 머리 뒤쪽 후두엽은 시각기능, 양쪽 귀에 해당하는 측두엽은 언어기능을 담당한다.

이와 같이 뇌의 각 부분이 담당하고 있는 기능이 다르다는 점을 기반으로, 뇌 속에서 일어나는 활동을 다양한 방법으로 측정 및 공학적인 분석을 통해 사람의 현재 몸 상태를 확인하 고 어떠한 생각을 하고 있는지 파악하는 것이 가능하다. 특히 뇌의 어느 위치에서 각 신체 부위의 감각 및 운동 영역을 어떠 한 비율로 담당하고 있는지 알 수 있기 때 문에(호문클루스1)), 이를 기반으로 사용자 의 생각만으로 외부 장비 제어가 가능한 다양한 인터페이스가 연구 및 개발되고 있다. 또한 특정 뇌 영역의 기능적 이상으 로 인해 발생되는 뇌질환의 경우 조기 진 단할 수 있는 기술이 최근 활발히 연구되 고 있다.

인간의 뇌 활동을 측정하는 방법에는 대표적으로 침습적 방법과 비침습적 방 법, 2가지가 있다.

침습적 방법은 외과 수술을 통하여 뇌 내에 직접 센서 등을 장착하여 뇌 신호를 측정하는 기술로 대표적으로는 뇌피질전도(ElectroCort icoGram, ECoG)가 있다. 주로 신체적 장애 환자들을 대상...................(계속)

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