BCI 트렌드는 AI…정확한 뇌파 분석‧효율적 상호작용 가능 [스페셜리포트]

(게티이미지뱅크)

BCI는 1970년대 개념이 처음 등장한 이후 빠른 속도로 발전하고 있다. 최근에는 BCI 연구에 인공지능(AI)이 도입되며 여러 도전적인 연구와 기술 개발이 더욱 활발하게 이뤄지고 있다.

24일 본지 취재를 종합하면 BCI 연구 초기에 주로 신경과학과 공학의 융합으로 말하거나 움직이지 못하는 환자들의 뇌 신호를 해석하는데 초점을 맞췄다. 이 단계에서는 시스템의 안정성과 정확성을 향상하는 것이 중요한 연구 주제였다.

하지만 최근 BCI 트렌드는 뇌파를 파악해 외부의 사물을 제어하는 기술을 중심으로 뇌와 컴퓨터 간의 상호작용을 더욱 정확하게 이해하고, 일상생활에서 응용할 수 있도록 발전했다.

지난달 27일 강원도 정선군 하이원그랜드호텔 컨벤션타워에서 열린 BCI 국제학술대회에서 이 같은 변화를 느낄 수 있었다. 이 자리에서 이성환 BCI 국제학술대회 공동조직위원장(고려대 인공지능대학원장)은 “최근 BCI 연구 트렌드는 AI를 접목한 것”이라며 “이번 학회에서도 AI BCI를 주제로 한 발표가 많다”고 말했다.

AI를 BCI에 적용하면 효율성과 성능을 향상시킬 수 있다. BCI의 핵심은 뇌파를 얼마나 정확하게 분석하고 패턴을 학습해 적용하느냐 이다. AI는 사람이 이해하기 어려운 뇌 신호를 해석하고 사용자의 의도를 신속하게 이해하는데 도움을 준다. 이는 사용자와 시스템 간의 효율적인 상호작용을 가능케 한다. 또 사용자의 뇌 신호를 더 정확하게 해석하고, 개인의 의도를 더 효과적으로 파악해 유의미한 패턴을 더 인식할 수 있다.

▲12회 BCI 국제학술대회가 2월 27일 강원도 정선군 하이원 그랜드호텔 컨벤션타워에서 열렸다. (이상민 기자 imfactor@)

임창환 한양대 바이오메디컬 공학과 교수는 “AI는 전반적인 BCI 분야에 쓰인다. 딥러닝 기술이 발달하기 전에는 뇌파에서 어떤 차이가 발생할지 특징을 계산해서 기계 학습 모델에 넣는 방식으로 사용했는데, 딥러닝은 스스로 패턴 변화를 찾아줘 사람이 찾는 특징보다 성능이 더 뛰어나다”면서 AI가 적용된 BCI 장점을 설명했다.

이러한 연구를 통해 BCI가 다양한 분야로 확장돼 기존의 환자 또는 장애인들을 보조하는 기술에서 나아가 일상생활 보조 기술로 실생활 활용 가능성을 탐구하고 있다. 손으로 글을 쓰거나 말하는 생각을 하면 뇌파를 분석해 아바타가 말을 대신하거나, 뇌파를 분석해 척수에 부착된 기기에 신호를 보내 걸음을 보조, 뇌에서 시각 정보처리에 관여하는 시각피질을 분석해 시각장애인을 도와주는 시스템 등이다.

국내서 침습형 BCI를 개발 중인 김병관 지브레인 대표는 “인간이 특정 행동을 할 때 뇌파의 패턴이 항상 100%로 같지 않아 하나의 동작이 여러 데이터로 나타날 수 있는데, 딥러닝을 통해 학습하면 뇌파를 특정 행동으로 특정할 수 있는 정확도가 높아진다”고 설명했다.

이성환 고려대 인공지능대학원장은 “현재 다양한 기업이 AI 기술을 BCI에 적용하는 연구를 하고 있다. 특히 뉴럴링크 같은 기업은 BCI에 딥러닝을 활용해 뇌와 컴퓨터 간의 효율적이고 정확한 상호작용을 실현하고자 노력하고 있다”며 “다양한 응용 분야에서의 상용화를 위한 연구가 이뤄져 BCI 기술 발전에 긍정적인 영향을 미치고 있다”고 강조했다.