최근 4차 산업혁명의 물결이 일어나면서 생각만으로 움직이는 BMI(Brain Machine Interface; 뇌-기계 인터페이스) 기술에 대한 관심이 커지고 있다. BMI 기술은 뇌와 기계를 연결해 컴퓨터나 기계를 조작하는 인터페이스 시스템으로, 사람이 생각을 통해 지시하면 로봇이 대신 행동하는 기술이다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI; Brain Computer Interface)라고도 불린다.
희망을 만들어 주는 BMI 기술
이러한 BMI 기술은 장애인을 대상으로 뇌파 제어기술을 활용해 로봇 팔이나 다리를 움직여 일상생활을 가능하게 하거나, 뇌에 센서를 이식하는 방법, 뇌파로 드론을 조종하는 등의 연구가 주를 이루고 있다.
▲ Providing a Sense of Touch through a Brain-Machine Interface (출처: DARPAtv)
위 영상은 BMI 디바이스를 통해 환자가 터치 감각을 느낄 수 있게 해준 사례이다. DARPA(국방고등연구계획국)는 사람의 뇌와 기계를 연결하는 BMI 디바이스 구상을 발표했다. 이는 뇌에 센서 등을 심는 임플란트 시술을 통해 시각과 청력을 잃은 사람에게 도움을 줄 수 있는 기술이다.
또한, 스위스 로잔연방 공대와 미 브라운대, 프랑스국립과학연구센터 공동 연구진은 척수손상으로 하반신이 마비된 원숭이의 뇌와 척수에 센서와 전기자극 장비를 심어 로봇 다리나 보조기 사용 없이 직접 걷게 하는데 성공했다. 이는 척수 손상으로 수십 년 동안 장애인으로 지내야 하는 전 세계 환자 30만 명에게 좋은 소식일 수밖에 없을 것이다.
이 외에도 사지마비 환자가 생각만으로 로봇 팔을 움직여 음료수를 마시는데 성공하거나, 척수마비 환자가 생각으로 로봇 팔을 작동시켜 초콜릿을 집어 먹게 하는데 성공하는 등 신체를 자유롭게 사용하지 못하는 장애인을 대상으로 다양한 성공 사례가 보고되고 있다.
▲ Thought control of robotic arms using the BrainGate system (출처: NIHNINDS)
앞으로의 BMI 기술은 어떻게?!
그렇다면, 생각만으로 여러 개의 기계를 한 번에 움직일 수는 있을까? 미국 애리조나주립대 연구진이 뇌파만으로 여러 대의 드론을 조종하는데 성공했다. 연구진이 개발한 BMI 기술의 핵심은 사람 머리에 쓰는 기기이다. 이 기기에는 128개의 전극이 컴퓨터와 연결돼 뇌가 명령을 내릴 때 발생하는 전기 신호를 기록한다. 즉, 조종사가 ‘드론끼리 가깝게 비행하지 않았으면 좋겠다’라는 생각을 하면 뇌에 특정 부위에서 나온 전기신호가 컴퓨터에 기록되고, 무선 통신 시스템을 통해 드론에 전달되는 것이다.
▲ Formation Control of Robotic Swarms Using Brain Interface (출처: 애리조나대)
BMI 기술은 실제 기계를 움직이는 것에서 더 나아가 다양한 방향을 제시하고 있다. 그 중 상상훈련이 좋은 예시이다. 크리스나 셔니 스탠포드대 연구팀은 두 마리 원숭이를 대상으로 BMI 기술을 활용해 실제 움직임이 없어도 뇌가 어떻게 신체적인 활동을 배우는지 발견했다. 머릿속으로 리허설을 한 원숭이들은 실제로 해본 적이 없어도 손을 이용해 같은 작업을 잘 수행해내, 상상훈련에 대한 깊은 이해를 제시하였다.
또한, 테슬라 창업자 앨런 머스크는 뇌와 컴퓨터를 연결해 인간의 능력을 강화하는 뉴럴링크 기술을 연구하고 있는데, 컴퓨터와 뇌의 기능을 확대하기 위해 특정 영역이 아니라 뇌 전체 신호를 읽어 들이는 그물망 전극을 개발하고 있다.
▲ What is Neuralink - Neural Lace Explained (출처: Cybrink)
미래를 위해 준비해야 되는 것들
BMI 기술이 상용화되면 생각만으로 차량을 운전하거나, 텔레파시처럼 뇌와 뇌 사이 교신이 가능해지는 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것이다. 하지만 BMI 기술처럼 뇌파 응용기술 개발은 아직 특정 목적·중소규모 지향적이며 초기 단계이기 때문에, 앞으로 인지과학, 의공학, 전기/전자공학 등 다양한 분야의 학계, 산업계 및 관련 기관들 간의 긴밀한 연계가 필요하다. 특히 세계적인 경쟁력을 갖춘 우리나라의 IT 산업기술을 활용해 BMI 상용화·사업화 단계에서의 경쟁력을 확보하려면 BMI 기초기술 경험과 노하우를 빠르게 쌓아 나가고 뇌파 연구에 대한 전략적 차원의 R&D가 함께 이루어져야 할 것이다.
※이 칼럼은 해당 필진의 개인적 소견이며 삼성디스플레이 뉴스룸의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.
