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ICT SPOT ISSUE(2024-01호) 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI), 거대한 연결의 시작

◈본문

   주요 내용 요약 

• ■인간의 뇌, 컴퓨터와 연결되다
  

• ○뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 인간의 뇌와 컴퓨터를 직접 연결, 뇌에서 발생하는 신호를 감지하고 해석하여 컴퓨터 혹은 외부 장치와 상호작용하는 인터페이스 기술
  

• ○사용자의 뇌 활동에 담겨있는 의도나 상태를 컴퓨터에 전달하는 기술로, ①뇌 신호 획득, ②신호처리, ③애플리케이션 순의 과정을 거쳐 전체 시스템이 구축
  

• ○초기엔 중증 신체 장애인의 컨트롤 및 뇌 질환 치료 등 의료목적에 집중, 최근에는 의료목적 외에도 엔터테인먼트·게임, 통신 등 여러 분야에서 폭넓게 연구·개발 중

• ■뇌-컴퓨터 인터페이스 기술
  

• ○(뇌 신호 획득) 뇌에서 전달하는 신호를 측정하기 위해서 뇌의 뉴런에서 이온 전류로 인한 전압변동인 ‘뇌파(EEG)’를 측정하는 것이 일반적이며, 측정 방식에 따라 비침습형과 침습형으로 분류
  

• ○(신호처리) 측정된 데이터는 전처리(Pre-processing) 과정을 통해 불필요한 데이터를 제거하고, 주파수 대역폭에 따라 파형 특징(Feature)을 구분하고 데이터 분류기(Classifier)에 입력하여 모델을 생성하는 과정을 거침
  

• ○(애플리케이션) BCI 활용 분야는 크게 ①대체(Replace), ②회복(Restore), ③개선(Improve), ④강화(Enhance), ⑤연구 도구(Research tool) 5가지로 분류
  

• ○(기술적 한계점) 정신생리학·신경과학적 한계 및 물리적 한계 등 다양한 한계점 존재
  
  

• ■국내외 연구·개발 동향
  

• ○(해외) 뉴럴링크, 싱크론, 스탠포드 대학 등을 중심으로 글로벌 BCI 연구·개발 경쟁 가속화되고 있으며 뇌 피질에 직접 전극을 삽입하는 침습형 BCI가 대세
  

• ○(국내) 와이브레인, 지브레인, 한양대 등의 기관을 중심으로 BCI 연구개발에 집중하여 비침습형 BCI 기술은 세계적인 수준이나 침습형 BCI 기술은 다소 미흡

• ■다가오는 BCI 시대, 인류의 미래는?
  

• ○BCI 기반 서비스 활성화와 함께 산업 구조의 혁신이 일어날 것
  

• ○‘뇌-인공지능(Brain-AI) 인터페이스’ 시대가 도래할 수도
  

• ○기술의 고도화와 함께 수반되는 여러 부작용에 대한 대비도 필요할 것

• 1.인간의 뇌, 컴퓨터와 연결되다

• ■뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)

• ○(정의) 인간의 뇌와 컴퓨터를 직접 연결, 뇌에서 발생하는 신호를 감지하고 해석하여 컴퓨터 혹은 외부 장치와 상호작용하는 인터페이스 기술

• ╺︎BCI 외에도 뇌-기계 인터페이스(BMI), 직접 신경 인터페이스(DNI), 신경제어 인터페이스(NCI) 등 다양한 용어가 있지만, 본 고에서는 뇌-컴퓨터 인터페이스로 용어를 통일하고자 함

• ╺︎BIC는 사용자의 뇌 활동에 담겨있는 의도나 상태를 컴퓨터에 전달하는 기술로, 1. 뇌 신호 획득, 2. 신호처리, 3. 애플리케이션 순의 과정을 거쳐 전체 시스템이 구축

• ╺︎특히, 인간의 뇌를 다루는 기술인 만큼 다양한 분야(컴퓨터 공학, 전자공학, 로보틱스, 신경과학, 의학 등)가 융합된 학문으로 미래 유망 기술 중 하나로 손꼽힘 

• ○(배경) 초기엔 중증 신체 장애인의 컨트롤 및 뇌 질환 치료 등 의료목적에 집중

• ╺︎BCI 개념이 정립된 이후(`1973) 뇌 신호를 활용한 기계의 컨트롤, 특정 뇌 질환 치료 등 의료목적 활용 가능성이 확인됨에 따라 다양한 연구가 진행됨

• ╺︎중증 신체 장애인의 뇌 신호를 활용한 기구 컨트롤, 정상적인 의사소통이 불가능한 환자 (루게릭병 등) 뇌 신호를 활용한 의도 인식 기술, 뇌에 직접적인 전기 자극을 가해 뇌 질환 (파킨슨병, 간질 등) 치료 등 의료목적의 BCI 기술이 다방면으로 활용

• ╺︎최근 의료목적 외에도 엔터테인먼트, 게임, 통신 등 여러 분야에서 폭넓게 연구되고 있으나, 기술적 한계로 인해 일상생활에서 상용화하기까진 오랜 시간이 소요될 것으로 예측

...................(계속)

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