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Semiconductor/스마트 Tip

[디지털 라이프] “내 생각을 어떻게 읽은 거야?” 뇌파를 이용한 BCI기술

“내 생각을 어떻게 읽은 거야?”
뇌파를 이용한 BCI기술

발전된 4차 산업혁명시대 너머를 들여다보면 촘촘한 기술력의 세분화를 인지할 수 있습니다. 특히 인체와 인공지능, 로봇 등과의 만남은 이미 현대사회에 너무 익숙해진 분야입니다. 그리고 이로 인해 강력하게 편리해진 삶 속 “가능”이라는 두 글자가 도처에 새겨지고 있습니다.

SF영화에서 보던 바로 그 장면이?!
“BCI기술, 너는 누굽니까?”

“사람의 뇌를 읽는다니, 말도 안 돼!”
“헉! 몇 십년 후에나 가능할 줄 알았던 장면이잖아~!”

 

▲ BCI 기술은 뇌파를 이용해 컴퓨터를 사용할 수 있는 인터페이스 기술을 말한다.

사진출처 : 픽사베이 https://pixabay.com

 

4차 산업혁명 시대를 아우르는 기술들은 매우 다양한데요. BCI 기술도 이 ‘가능’을 ‘가능’케 하는 기술력 중 하나입니다. 이 용어의 경우 뇌파를 이용해 컴퓨터를 사용할 수 있는 인터페이스 기술을 말합니다. 아울러, Brain-Computer Interface의 준말이기도 하지요. 이 기술력은 사회 곳곳에서 어떠한 형태로 희.망.엔.진이 되고 있을까요? 오늘 찬찬히 알아보도록 하겠습니다.

 

만약, 두뇌의 정보 처리 결과인 의사결정을 언어나 신체 동작을 거치지 않는다면 어떨까요? 바로 이 기술이 가진 특징 중 하나입니다. 사용자가 생각하고 결정한 특정 뇌파를 센서로 전달한 후에 컴퓨터에서 해당 명령에 대해 실행하게 되는 프로세스를 포함합니다.

 

뇌와 기계를 직접 연결해서 컴퓨터나 기계를 직접 조작하는 인터페이스 시스템이라는 점에서 어떻게 보면 조금 비현실적인 감이 들기도 합니다. 현 시대의 첨단 IT기술력들의 한계 없음을 다시금 깨닫게 되기도 합니다. 그리고 어린 시절 봤던 SF영화의 황당하고 당황스러운 장면과 이어져 있기도 합니다. “뭐야, 그 장면이 실제로?!”

 

인간의 두뇌와 기계를 연결시키는 기술이기 때문에 연결되는 분야도 다양합니다. 컴퓨터공학이나 로봇공학 이외에도 신경과학 및 의학 분야 등과도 연관돼 있을 수 있습니다. 뇌파나 뇌세포의 전기적 신경 신호를 통해 휠체어나 의수·의족 혹은 로봇 등을 조작할 수 있다면 어떨지 상상해 봤나요? BCI기술은 그 외 다채로운 곳에서 제 역할을 다합니다.

 

사이보그 기술의 근간이 되는 사이버네틱스 기술의 핵심으로서 주목받고 있으며 장기적으로는 가상현실 기술과의 접목도 검토되고 있어 그 기술이 가지는 특성만으로 그 현실성이 손에 잡히지 않습니다. 그러나, 영화 같은 이야기는 그렇게 엔딩 크레딧조차 알 수 없는 모습으로 점점 더 놀라운 걸음을 딛습니다.

잠깐! 키워드로 알아보는 BCI기술 요약, 밑줄 쫘악!

키워드 하나_뇌와 기계를 직접 연결한다고?
키워드 둘_신경과학이나 의학 분야를 넘어 다양한 분야에 연계될 수 있다고?
키워드 셋_내 생각대로 읽을 수 있다고?

 

 

▲ BCI 기술은 개발 초기 ADHD 아동이나 중증 신체 장애인의 컨트롤 등 의료적인 부분에서 활약을 펼쳐왔다.

사진출처 : 픽사베이 https://pixabay.com

 

BCI 기술은 개발 초기 ADHD 아동이나 중증 신체 장애인의 컨트롤 등 의료적인 부분에서 활약을 펼쳐왔습니다. 하지만 이전의 BCI의 기술은 나름의 단점을 포함하고 있었습니다. 아마, 영화에도 많이 본 장면일 것입니다. 컴퓨터와의 소통을 하기 위해 머리 위에 여러 가지 센서 등을 달고 있는 장면을.

 

이러한 측정 기기의 경우, 무게가 무겁고 센서가 많이 달려 있어 착용이 번거로운 편이라는게 이전의 단점이라고 할 수 있지요. 그러나 최근에는 Neurosky, Emotive, OCZ 등의 회사에서 헤드셋 형태의 기기 등을 개발해 보다 편안하고 가볍게 BCI기술을 활용할 수 있다고 합니다.

첨단 IT 심령술사 or 초능력자가 아닐까?!
“BCI 기술, 혹시 사람의 마음도 읽습니까?”

물론 이러한 놀라운 기술적 특징 때문에 혹시 뇌를 읽는 것이 아니라 사람의 마음까지 읽는 건 아닌지 궁금해 하기도 하는데요. 물론 이 기술의 경우, 사람의 뇌를 읽는 거지 그 마음속 깊은 곳까지 읽는 건 아닙니다. 독심술사나 심령술사는 더더욱 아닙니다. 그러나 분명한 건 사람의 행동과 원하는 바를 읽기는 한다는 점입니다. 아울러 이제는 사람의 심리를 읽을 수있는 수준까지 발전하고 있습니다. 그것도 굳이 손가락이나 기타 움직임을 통하지 않고서 말이지요.

 

 

 

▲ BCI 기술은 뇌파를 통해 사람의 생각이나 심리를 더욱 명징하게 읽을 수 있는 수준까지 발전해 왔다. 그것도 굳이 손가락이나 기타 움직임을 통하지 않고서다.

사진출처 : 픽사베이 https://pixabay.com

 

차세대 인터페이스 BCI는 손이나 기타 신체를 이용하지 않고도 자연스럽게 명령을 내릴 수 있음을 앞서도 이야기했습니다. 이에 가상현실, 영상이나 사진 인식 등의 분야 등 여러 곳에서 활약을 펼칠 것이라 예상됩니다.

어떻게 해서 사람의 뇌를 읽을까!?
“BCI 기술, 어떤 과정을 거칩니까”

그런데, 일반인들은 BCI 기술이 어떠한 방식으로 운영되는 것인지 궁금할 것입니다. 일단 뇌파나 뇌세포의 전기적 신경 신호를 측정하는 부위에 따라 침습형(삽입형)과 비침습형(비삽입형)으로 분류된다고 하는데요. 즉 뇌에 칩을 삽입하기도 하고, 그렇지 않고 외부적 장치를 이용해 뇌파를 읽기도 합니다. 그리고 신경과학적으로 유의미한 신호를 얻어서 그 신호로 BCI를 구축하는 것이 기본적 실행 구조입니다.

 

▲ BCI는 뇌파나 뇌세포의 전기적 신경 신호를 측정하는 부위에 따라 침습형(삽입형)과 비침습형(비삽입형)으로 분류된다. 이 중 삽입형 BCI는 두개골을 열고 뇌에 시술하는 형태며 이를 통해 전기신호나 운동피질의 움직임 등을 읽는다.

사진출처 : 픽사베이 https://pixabay.com

 

신호측정 단계에서는 머리에 부착된 전극을 통해 뇌파를 측정하며 전처리 과정에서는 잡파를 제거하고 분석에 필요한 신호를 분리합니다. 알고리즘을 통해 여러 뇌파 모델을 비교해 클래스를 구분한 후 분류기를 거쳐 최종적으로 나온 출력은 컴퓨터, 스마트 폰, 헬스케어기기 등의 단말 제어를 위한 명령어로 바뀌는 것이지요. 이 기술의 프로세스는 꽤 복잡하면서도 간단해 보입니다.

여기저기서 쏟아지는 관심들, 주목받는 너!?
“BCI 기술, 향후 어떻게 됩니까?”

이러한 BCI기술의 국내외 상황은 어떠할까요? 4차 산업혁명에 따른 IT 지능화와 더불어, 뇌·컴퓨터 연결(BCI) 기술의 산업화가 빨라지고 있는 가운데 BCI 기술 시장에 대한 관심이 집중되고 있습니다. BCI는 전뇌 기술의 핵심이기 때문에 4차 산업혁명 시대의 여러 분야에서 적용돼 새로운 장막을 열 것이라고 많은 전문가들이 예상합니다. 이는 국내외를 가리지 않는데요.

 

유력 해외 언론에서 BCI를 21세기 주요 신기술로 선정한 것도, 또 여러 곳에서 BCI를 차세대 기술을 꼽은 것도 다 이해가 되는 측면입니다. 그만큼 주목도가 높아진 기술 중 하나지요. 그리고 단순히 BCI는 의료계에만 해당되는 것이 아닌 딥러닝 등과의 조화로 훨훨 비상하며 세상 곳곳에서 활약을 펼칠 테지요.

그저 생각을 하기만 하면, 전자기기가 제어될 수 있는 이 신비로운 기술에 대한 특허출원이 늘고 있는 것만 봐도 알 수 있습니다. 그리고 세계 초일류 기업들과 스타트업들의 BCI기술에 대한 관심만으로도 이 기술력에 대한 가능성을 읽을 수 있습니다.

 

특히, 지난해 페이스북은 생각만으로 컴퓨터에 글자를 입력할 수 있는 기술 연구에서 성과를 내기도 했습니다. 비삽입형 웨어러블 장치를 사용해 낸 것인데요. 비삽입형 웨어러블 장치로 뇌 활동을 측정하는 원리는 MRI와 비슷하다고 합니다. 자신이 하고 싶은 말을 상상하는 것만으로도 입력이 가능한 세상이 도래한 것입니다.

 

 

 

▲ BCI기술은 드론, 게임, VR 등 다양한 첨단 분야와의 융복합 조합을 통해 많은 활약을 펼칠 것이다.

사진출처 : 픽사베이 https://pixabay.com

 

그리고 이러한 BCI기술력은 게임과 같은 분야에서의 활약을 기대할 수 있습니다. 미국 BCI 스타트업 뉴러블은 뇌파를 이용해 조작하는 데모 게임을 공개하기도 했는데요. 손을 움직이지 않고도 게임 속에서 물건을 들고 움직이거나 특정한 액션을 수행하는 시대를 만나볼 수 있게 됐습니다.

 

룩시드랩스라는 국내 스타트업 역시 BCI기술 관련 융합으로 주목받습니다. 뇌파와 눈동자의 움직임을 분석해 사람 심리를 읽는 기술 개발이라는 신대륙을 우리에게 선보였습니다. VR 기기로 사람의 뇌에서 나오는 전기 신호인 뇌파와 시선을 AI로 분석하는 기술이라니. 4차 산업혁명시대 발전상을 엿보게 합니다.

 

또, 한국뇌연구원에서는 뇌파로 조종하는 '뇌파 드론'을 공개하기도 했는데요. 뇌파로 드론을 움직일 수 있다고 하니, SF영화 그 이상의 세상이 성큼 우리 앞으로 다가왔음을 느끼게 합니다.

또 다른 뇌과학 IT 기술이 도래한다고!?
“BCI 기술, 그 다음에는 무엇이 있습니까?”

뇌와 컴퓨터 연결(BCI)는 독립된 기술이지만 그 주변에는 곁가지처럼 또 다른 기술력들이 피어나고 있습니다. 특히 “뉴로모픽(뇌 신경세포 모방)” 칩 산업화로 BCI 기술과의 조합을 통해 새로운 영역의 빗장을 열 것이라고 예고됩니다. 그리고 이는 BCI, 뉴로모픽 칩에 머무르지 않습니다.

 

또, 컴퓨터 시각 기술로 뇌의 구조와 기능을 한눈에 볼 수 있다면 어떨까요? 3차원 이미지로 생성하는 브레인 매핑과 같은 기술 역시 주목받습니다. 뿐만 아니라 전자기·초음파로 자극해 질환을 치료하거나 마음과 몸의 상태를 바꾸는 ‘뇌 제어(neuromodulation)’기술력도 있습니다. 이처럼 BCI기술을 필두로 뇌과학을 아우르는 여러 첨단 IT기술력들이 등장했습니다.

 

물론 이같은 첨단 기술력을 컨트롤 하는 것은 ‘사람’이 맞습니다. 그러나, 뇌의 영역, 생각의 영역 안에서 이제는 상상 이상의 기술이 함께 하는 가운데 이에 대한 호불호도 강하게 나눠지고 있습니다. 너무 앞선 기술에 대한 경계도 존재합니다.

 

▲ 새로운 첨단 뇌과학 기술의 한계는 어디까지일까?

사진출처 : 픽사베이 https://pixabay.com

 

오늘은 BCI기술에 대해 알아봤는데요. 누군가는 첨단 IT기술이 너무 차갑다고 합니다. 순리를 거스르며 사람의 영역을 너무 침해하기에 자연스럽지 못하다고 하는 이들도 있습니다. 그러나, 누구는 또, 너무 따듯하다고 합니다. 기술로 인해 삶이 나아졌다고 합니다. 이처럼 세상을 새로이 하는 동시에, 사람의 자연스러운 영역이 점점 줄어가는 사이, 이 차가움과 따듯함이 퍼즐처럼 끼워 맞춰줘 갑니다. 우리가 살아가는 첨단 세상은 앞으로도 이 불가능을 가능케 하는, 호불호가 나뉜, 차가우면서도 따듯한 소용돌이들의 연속일 테지요.