[인터뷰] 'BMI의 아버지' 슈워츠 피츠버그대 교수 "한국은 뇌-기계 인터페이스 연구의 최상 파트너"

박성우 기자

입력 : 2017.07.30 06:00

▲ 앤드류 슈워츠 미국 피츠버그대 신경과학과 교수

“두뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술을 고도화하기 위해서는 두뇌와 기계 간 신호를 원격 측정, 전달하는 기술(Wireless telemetry)이 필요합니다. 한국은 신호·영상처리, 로봇, 통신, 반도체 등 정보통신기술(ICT) 분야의 강국입니다. 한국은 BMI 기술을 한단계 도약시킬 수 있는 훌륭한 인프라를 갖췄다고 생각합니다.”

앤드류 슈워츠(Andrew Schwartz) 미국 피츠버그대 신경과학과 교수는 최근 조선비즈와 인터뷰에서 BMI 분야의 기술 진보를 위한 한국과 미국의 공동연구를 제안했다. 한국의 탄탄한 ICT 기술력과 미국의 뇌 과학 연구가 합쳐진다면 큰 시너지가 발휘될 수 있다는 것이다.

슈워츠 교수는 ‘BMI 연구의 아버지’로 불리는 신경과학 분야의 최고 권위자이다. 슈워츠 교수는 2008년 원숭이가 생각만으로 로봇 팔을 움직여 음식을 집어먹는 BMI 기술을 구현해 주목받았다.

연구팀은 원숭이 두 마리 뇌의 운동피질에 머리카락 굵기의 탐침을 꽂고 탐침이 측정한 신경신호를 컴퓨터로 보내 컴퓨터가 로봇 팔을 움직이도록 명령을 내렸다. 이 결과 원숭이는 생각만으로 로봇을 움직였고 로봇은 꼬챙이에 꽂혀 있는 과일 조각을 뽑아 원숭이 입으로 가져갔다.

슈워츠 교수는 “BMI 기술의 진화를 위해서는 견고한 하드웨어(HW)가 필요하다”며 “그 중에서도 가장 필요한 기술은 수 년동안 두뇌와 체내에서 견딜 수 있는 견고한 무선 데이터 통신·측정 시스템”이라고 강조했다.

그는 “무선 데이터 통신·측정 시스템은 한미(韓美)연구진이 협력할 좋은 분야이자, BMI의 기술적 장벽들을 넘어서는 데 꼭 필요한 분야”라고 덧붙였다.

슈워츠 교수는 2012년부터 BMI 실험을 인간으로 확대했다. 뇌졸중으로 전신이 마비된 여성 환자의 뇌에 전자칩을 이식한 뒤, 컴퓨터에서 뉴런의 신호를 전기신호로 바꿨다. 이 신호를 유무선 통신으로 로봇에 전달해 로봇 팔(robot arms)을 조작하는데 성공했다.

슈워츠 교수는 “BMI는 손, 발 등 인간의 동작을 위해 발생하는 뇌의 신경신호를 기록하고 이 신호를 해독하는 것이 필요하다"면서 “지난 30년 동안 이 신호를 해독하는 방법을 연구해 이제는 마비로 움직일 수 없는 환자들이 자신의 뇌 신호를 분석하는 컴퓨터를 통해 로봇을 제어하는 기술 수준에까지 이르렀다"고 설명했다.

그는 이어 “BMI 분의 신경과학은 컴퓨터과학, 의학, 물리학 등 다양한 학문과 접목할 경우 발전가능성이 무궁무진한 연구 분야로 인간에게 큰 이로움을 줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

다만, 슈워츠 교수는 ‘BMI 만능주의’는 경계했다. 그는 테슬라 창업자인 일론 머스크가 지난해 3월 인간의 뇌에 칩을 심어 데이터를 주고받는 기술을 연구하는 ‘뉴럴 링크(Neural Link)’에 대해서도 회의적인 입장을 나타냈다.

뉴럴링크는 초소형 인공지능 칩(Al Chip)을 인간의 뇌 겉 부분인 대뇌 피질에 이식한 뒤, 이 칩을 이용해 인간의 생각을 업로드, 다운로드할 수 있게 해주는 첨단 기술을 연구 중이다.

▲ 슈워츠 교수가 뇌에 전자칩을 이식한 환자와 대화를 나누고 있는 모습 /슈워츠 교수 홈페이지 캡처

슈워츠 교수는 “현재 우리가 두뇌 신호를 해석하는 수준은 초보적인 상태이며, 사고나 인지, 기억이 뇌에 어떤 물리적인 작용을 하는지 모르고 있다”며 “뉴런이 어떤 식으로 작동해 개념을 표현하는지 방정식을 알아내지 못하면, 뇌에 데이터를 입력하거나 뇌의 기억을 컴퓨터에 저장하는 기술은 구현되기 어려울 것"이라고 말했다.

슈워츠 교수는 BMI 기술이 신경·정신 질환 환자나 마비 증상이 있는 장애인들의 치료와 재활에 목적을 둔 ‘신경 보철 기술(neural prosthetic technology)’로 발전할 것으로 전망했다.

“나의 연구 평생 목표는 마비 환자들에게 상실한 원래의 능력을 되돌려주고 그들이 실생활에서 사용할 수 있는 시스템을 만드는 것입니다.”

슈워츠 교수는 특별취재팀의 요청으로 9월 14일 방한할 예정이며 다른 연구 결과들도 취재팀과 공유하기로 했다.


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