For Brain-Computer Interfaces to Be Useful, They’ll Need to Be Wireless

뇌-컴퓨터 인터페이스를 편리하게 쓰려면 무선으로 작동돼야 한다

어느 중진 연구원 은 이런 모델을 개발하고 있지만 자금 지원을 받기가 녹록지 않다고 말한다.

뇌-컴퓨터 인터페이스 (Brain-Computer Interface)는 수십 년 동안, 몸이 마비된 사람이나 팔을 잃은 사람이 머리를 빗거나 TV 리모컨을 누르는 것과 같은 일상적 활동을 생각하는 것만으로 해낼 수 있는 방법이라고 상상되어 왔다.

이런 로봇 장치는 지금도 존재한다. 이제껏 전 세계 연구소에서 몇몇 환자들이 이런 장치를 사용해보았고 제한된 범위의 동작들을 해볼 수 있었다. 그러나 이런 장치를 일반 가정에서 실용적으로 사용할 수 있으려면 아직도 수년이 걸릴 것이라고 피츠버그대학의 저명한 신경생물학 교수 앤드류 슈워츠(Andrew Schwartz)는 말한다.

슈워츠 교수는 매사추세츠주 케임브리지에서 열린 MIT 테크놀로지 리뷰의 연례 엠테크(EmTech) 컨퍼런스에서 뇌-컴퓨터 인터페이스를 실용화하려면 여러 가지 수정이 필요하다고 말했다. 그는 캠브리지에 있는 드레이퍼 연구소(Draper Laboratory)와 함께 이 모델을 개발 중이지만 프로젝트를 진행할 자금을 지원 받지 못하고 있다고 말했다.

“이 분야는 정말로 과학의 변두리에 있습니다”라고 뇌-컴퓨터 인터페이스의 선구자 슈워츠는 말했다.

오늘날의 뇌-컴퓨터 인터페이스는 뇌 속이나 표면에 자리한 채 외부 컴퓨터와 통신하는 전극이나 칩을 포함하고 있다. 전극이 뇌 신호를 수집한 다음 컴퓨터로 보내면 이를 특별한 소프트웨어가 분석해서 명령으로 변환한다. 명령은 로봇 팔 같은 기계로 전달되어 원하는 동작을 수행하도록 한다.

완두콩 크기만한 내장 칩은 환자 머리 위의 이른바 받침대에 부착되어 케이블을 통해 컴퓨터와 연결된다. 로봇 팔다리도 컴퓨터에 부착된다. 이런 거추장스런 장치 탓에 환자들은 아직 가정에서 이 인터페이스를 사용하지 못한다.

그러려면 연구자들이 컴퓨터 크기를 줄여 휴대할 수 있게 하고, 휠체어에 로봇 팔을 부착할 수 있도록 만들고, 사람 머리에서 무거운 받침대를 제거할 수 있도록 전체 인터페이스를 무선으로 만들어야 한다고 슈워츠는 말했다.

그는 언젠가 신체 마비 환자들이 이 인터페이스를 이용해서 로봇 팔뿐만 아니라 온갖 물체를 다 제어할 수 있기를 바란다고 말했다.

“누군가 원격측정술(telemetry)을 써서 스마트홈(가정 내 기기들이 네트워크로 연결된, 사물인터넷 기반의 지능형 주거공간)에 들어가서 그저 생각만 해도 모든 기기를 작동할 수 있다고 상상해 보십시오”라고 슈워츠는 말했다.

큰 장벽이라면 기술 이면의 과학이 너무 복잡하다는 것이다. 인터페이스는 “신경부호(neural code)”, 즉 뇌 신경세포의 활동 양식을 기계의 동작으로 바꾸는 특정 명령 변환에 달려 있다. 현재 이 인터페이스로 수행할 수 있는 동작의 종류가 제한적인 것은 신경세포가 발화하는 갖가지 양식에 대해 과학자들이 거의 알지 못하기 때문이다.
예를 들어, 슈워츠와 그의 팀은 몇몇 인간 참가자뿐 아니라 원숭이들에게 뇌-컴퓨터 인터페이스와 로봇 팔을 이용해 물체를 움켜잡을 수 있도록 만들었다. 그러나 밀거나 당기는 것처럼 물체에 힘을 가하는 동작은 더 복잡할 뿐만 아니라 컴퓨터 알고리즘이 학습해야 할 일련의 다른 신경부호도 필요하다.

“물체와 상호작용할 수 있도록 힘과 움직임이 뒤섞이는 법을 아직 우리는 잘 이해하지 못하고 있습니다”라고 슈워츠는 말했다. 이 신호들의 실체를 파악하기 위해선 과학자들이 뇌를 더 연구해야 할 것이다.

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