A paralyzed man is challenging Neuralink’s monkey to a match of mind Pong

신체 마비 환자, 두뇌 칩 심은 원숭이에 도전장

뇌-컴퓨터 인터페이스 덕분에 이제 이종(種)간 마인드 게임이 가능해졌다.

생각을 이용하여 신호를 보내 컴퓨터를 제어하는 뇌 임플란트(Brain Implant) 수술을 받은 한 남성이 있다. 이 사람이 일런 머스크의 신경과학 기업 뉴럴링크의 임플란트 시술을 받은 원숭이에 퐁(Pong) 게임 승부를 가리자며 도전했다.

뉴럴링크는 인간이 컴퓨터 네트워크에 직접 연결할 수 있도록 첨단 무선 뇌 임플란트를 개발 중이다. 지난 4월, 뉴럴링크와 공동 연구를 한 연구팀은 생각 신호(Thought Signal)를 활용해 고전 게임 퐁을 플레이하는 페이저(Pager)라는 이름의 붉은털원숭이의 영상을 선보였다. 뉴럴링크가 공개한 ‘마인드퐁(MindPong)’ 원숭이 영상은 머스크 팬들로부터 극찬을 받았다. 팬들은 이것이 머스크가 달성한 또 하나의 획기적 업적이라고 칭송했다.

6년 전 다른 종류의 임플란트를 이식 받아 비디오 게임을 자주 즐기는 네이단 코플랜드(Nathan Copeland)는 이렇게 말한다. “그 영상을 보자마자 ‘내가 저 원숭이를 이길 수 있을까’라는 생각이 들었다.”

코플랜드는 자동차 사고를 당해 현재 걷지 못하며 손가락을 움직일 수 없다. 어깨를 움직일 수는 있는데, 주먹을 세워서 타자를 치는 방식으로 컴퓨터와 터치패드를 사용할 수 있다. 이것은 코플랜드가 뇌 인터페이스에 전적으로 의존하지 않는다는 의미이다. 그는 “그렇지만, 생각을 이용해 게임을 하는 것을 좋아한다”고 말한다.

코플랜드는 지금 퐁 게임 최초의 ‘이종(種)간 경쟁’에서 원숭이에 도전할 준비가 되어있다고 말한다.

생각을 이용한 퐁(Thought Pong) 게임을 이번 주 처음으로 해본 코플랜드는 “이미 준비와 훈련을 하고 있다”고 밝힌다.

누가 이길 지 모르는 게임이다!

인간 대 원숭이의 마인드 싸움은 과학의 증진에 거의 도움이 되지 않을 것 같다. 그러나 마비가 심한 사람들이 원하는 목적을 위해 컴퓨터와 인터넷을 더 자유롭게 이용할 수 있도록 하는 뇌-기계 인터페이스(Brain-Machine Interface)에 대한 약속을 보여주는 것임은 분명하다.

퐁 게임은 온라인에서 진행되고, 게임 스트리밍 서비스 트위치(Twitch)를 통해 중계될 예정이다. 코플랜드는 트위치 계정이 있으며, 수천 명의 팔로워를 거느린 스타가 되고 싶어한다.

지난 달 공개된 뉴럴링크 블로그에 따르면, 뇌 임플란트 연구의 초기 목표는 다음과 같다. “텍스트를 통해 더 쉽게 소통하게 하고,웹에서 호기심을 충족시키며 또한, 사진과 예술을 통해 창의성을 표현하고, 비디오 게임을 하게 함으로써 마비 환자들에게 디지털 자유를 회복시켜 준다.”

코플랜드는 머릿속으로 명령을 내려 수퍼 소닉(Sonic the Hedgehog) 같은 세가(Sega) 고전 게임 등 비디오 게임을 한다. 코플랜드는 뉴럴링크의 원숭이에 도전할지 여부는 ‘어려운’ 문제였음을 인정한다. 그는 “내가 질 수도 있다. 그렇지만 해보겠다”고 입장을 밝힌다.

코플랜드는 두뇌 인터페이스에 대해 토론하기 위해 출연한 전국 라디오 프로그램 ‘사이언스 프라이데이(Science Friday)’ 및 인터뷰에서 도전장을 내밀었다.

본지는 퐁 매치 중계를 추진했으나 베일에 쌓여 있는 뉴럴링크(2016년 일론 머스크가 설립)는 아무런 응답이 없었다.

집에서 게임하기

뇌 인터페이스는 움직임을 제어하는 뇌의 부분인 운동피질에서 뉴런의 전기 신호 발생을 기록함으로써 작동한다. 각 뉴런의 발화 정도(Firing Rate)에는 피실험자가 만들거나 단순히 상상하는 움직임 정보가 포함된다. ‘해독(Decoder)’ 프로그램은 이 신호를 컴퓨터 커서에 전달할 수 있는 명령으로 변환한다.

코플랜드는 유타 어레이(Utah Array)라는 구형 칩을 이식 받은 소수의 환자 중 한 명이다. 그는 이 칩을 피츠버그대학에서 실험할 때 로봇 팔을 움직이는 등의 동작을 수행하는데 사용한다. 코플랜드는 과제 수행 전 10분 간 훈련 시간을 갖는다. 그러면 알고리즘이 코플랜드의 뉴런에서 나오는 전기 신호를 특정 움직임에 연동시킬 수 있다. 훈련 시간이 끝나면 코플랜드는 생각을 이용하여 컴퓨터 커서를 왼쪽 오른쪽, 앞뒤로 움직일 수 있다. 손을 쥐면 마우스 클릭으로 연결된다.

지난 3월부터, 피츠버그대 연구팀은 코플랜드가 뇌 임플란트를 사용하여 집에서 태블릿 컴퓨터를 작동시킬 수 있도록 준비했다. 코플랜드는 뇌 임플란트를 이용해서 인터넷 서핑도 하고 그리기 프로그램으로 고양이 그림도 그렸다. 지난 봄에는 하루에 6시간 동안 사용했다. 코플랜드는 “이 방법으로 팬데믹을 견뎠다”고 한다.

신체는 마비되었으나 뇌-컴퓨터 인터페이스를 사용하여 컴퓨터 작동이 가능한 네이단 코플랜드가 그린 작품. 대체불가토큰(Non-Fungible Token, NFT)으로 판매 예정.
네이단 코플랜드 제공

그가 사용하는 태블릿 컴퓨터가 그리 성능이 좋은 것은 아니다. 또 코플랜드는 배터리로만 태블릿을 사용할 수 있다. 본인의 뇌를 전력망에 직접 연결된 어떤 장치에도 접속해서는 안된다. 전압이 높아질 경우 어떤 영향이 미칠지는 아무도 모르기 때문이다. 코플랜드와 공동 작업 중인 피츠버그대 제프리 와이스 연구원은 “코플랜드에게 소프트웨어를 설치할 때 조심하라고 당부했다. 기기를 고장 내는 것 말고는 따로 제한을 두지 않으며, 악성 프로그램을 사용하지 말라고 권한다. 이것은 그냥 윈도우 기기일 뿐이다.”

6년 전 신경외과 의사가 코플랜드의 뇌에 총 네 개의 실리콘 임플란트를 심었다. 운동피질에 있는 임플란트 두 개로 코플랜드는 실험에 사용된 로봇 팔이나 컴퓨터 커서를 제어할 수 있다. 뇌의 체내 감각 부분에 있는 임플란트 두 개를 통해 과학자들은 코플랜드의 마음에 신호를 보낸다. 그러면 코플랜드는 이 신호를 손가락에 가해지는 압력이나 따끔거림으로 등록한다.

원숭이가 유리한 점

마인드 시합이 벌어질 때, 원숭이는 뉴럴링크가 ‘링크(Link)’라고 부르는 차세대 인터페이스의 장점을 활용할 수 있게 된다. 코플랜드는 두 개의 포트에 케이블을 연결해야 하고, 뉴럴링크의 임플란트는 탄산음료 병뚜껑 만한 크기로 두개골에 완전히 박혀 있다. 임플란트는 블루투스를 통해 뇌 기록을 무선으로 전송한다.

와이스는 “이것은 아주 기발한 장치지만, 전에 볼 수 없던 새로운 것이고, 의문점이 많다”고 지적한다. “뉴럴링크 직원이 아니면 아무도 이 장치를 볼 수 없다.” 뉴럴링크는 사람을 대상으로 실험하고 싶다고 했다. 그러나, 동물이 이 임플란트를 어떻게 버틸 지에 따라 달라질 것이다. 현재 뉴럴링크는 돼지를 포함하여 동물을 대상으로 실험 중이다. 와이스는 “6개월을 견딜지 6년을 견딜지는 아무도 모른다”고 말한다.

뉴럴링크가 개발한 임플란트는 또한 기존 장치보다 더 많은 뉴런을 한 번에 기록한다. 원숭이의 뇌에 심은 모델은 약 1,000개의 미세 와이어 전극을 사용한다. 반면, 코플랜드의 운동피질에 설치한 모델은 한번에 약160개의 운동 뉴런을 기록하고 있다.

와이스는 퐁 게임에서 누가 이길지 확신하지 못한다고 말한다. 또한, 뉴런을 더 많이 기록한다고 해서 퐁 패들의 2차원적 움직임을 더 잘 통제할 수 있을지도 확실하지 않다고 한다. 그는 “원숭이가 더 잘 하지는 못할 것이다. 그러나 연습 시간은 원숭이가 더 많다”고 주장한다.

퐁 게임은 손재주도 필요하지만 심리전이기도 하다. 코플랜드는 사람으로서 창의성이라는 장점을 갖추고 있다. 어떤 퐁 게임에서는 플레이어가 공을 가로채기 위해 재빨리 패들을 움직이거나 코너로 치기 같은 위험성 있는 기술을 사용하여 예각으로 공을 칠 수 있다.

코플랜드는 피츠버그대 연구실에서 온라인 게임 ‘프로젝트 퐁’에 접속해 연습을 시작했다. 그는 후원해줄 스폰서를 구하고 새 컴퓨터 마련 기금을 모을 수 있기를 바란다. 경기를 마친 후, 코플랜드는 퐁 게임이 보이는 것만큼 쉽지 않다는 것을 상기하며, “연습이 더 필요하다”고 말했다.

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