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[AI시대, 국내 SW 돋보기]이제 생각만으로 로봇을 움직인다. 국내 ‘BCI(뇌 컴퓨터 인터페이스)기술’ 연구_ 고려대 이성환 교수 인터뷰
기사입력 2018-07-13 18:16
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글로벌 혁신의 대명사인 앨론 머스크가 ‘뉴럴링크(Neuralink)’라는 회사를 설립하여 인공지능을 대비해 ‘뇌와 컴퓨터를 연결해 인간의 한계를 넘어서겠다.

’는 프로젝트를 공표한지 1년이 지났다.

페이스북의 마크 주크버그 역시 뇌 신호를 추출하여 생각만으로 1분에 100단어를 자동 입력하는 것을 목표로 프로젝트를 진행하고 있다.


이처럼 인공지능 기술의 발전과 함께 인간의 뇌와 컴퓨터를 연결하려는 시도와 관심 역시 커지고 있다.

이런 기술은 ‘BCI(Brain-Computer Interface : 뇌 컴퓨터 인터페이스)’기술로 뇌 신호 분석을 통해 신체의 움직임 없이 사용자의 의도를 기기 제어 신호로 변환하는 기술이다.


국내에도 이런 BCI(Brain-Computer Interface) 기술 연구가 한창 진행되고 있다.

고려대학교 이성환 교수 연구실 역시 이런 BCI기술을 연구하는 곳 중 하나이다.


BCI기술을 활용한 하지재활장비를 시연하는 이성환 교수
과학기술정보통신부에서 소프트웨어 원천기술 확보를 위해 우수한 연구실을 선발해 지원하는 ‘스타랩(Star Lab)’인 고려대학교 이성환 교수 연구실은, 사람이 무언가를 의도하거나 인식할 때 발생하는 다양한 생체 신호, 특히 뇌파를 바탕으로 외부 환경을 제어하는 기술을 연구하고 있다.


- 뇌신호의 왜곡을 잡아내는 전처리 기술이 핵심
BCI(Brain-Computer Interface) 기술은 먼저 뇌 신호 측정을 통해 데이터를 수집하고, 수집된 데이터의 왜곡을 제거하는 전처리 과정을 거쳐서 각 특징을 뽑아 패턴을 분류하는 과정으로 진행된다.


이성환 교수는”현재 BCI(Brain-Computer Interface) 기술이 풀어야할 숙제는 수집되는 뇌 신호가 사람마다 다르고, 이동 상황과 같은 동적인 상황에서 뇌 신호가 쉽게 변질되는 점이다.

”라며, “따라서 수집된 뇌 신호의 왜곡을 줄이는 전처리 과정이 제일 중요하다.

”라고 강조했다.


이러한 문제점을 해결하기 위해 크게 두단계로 나누어 연구를 진행 중이다.

먼저 1단계는 사용자에 무관한 뇌 신호 패턴인식 기술연구로, 즉 BCI(Brain-Computer Interface)기술을 사용하는 사람마다 성능의 차이가 없도록 만들어 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 하는 것이다.


2단계는 이동 환경에서도 BCI(Brain-Computer Interface)을 사용할 수 있는 움직임에 강인한 뇌 신호 패턴인식 기술을 연구하고 있다.

사람이 움직이거나 하는 동적인 환경에서는 왜곡된 신호가 쉽게 발생하고, 이 신호는 사용자 의도를 포함한 뇌 신호와 섞여 분리하기 어렵기 때문이다.

 
이렇듯 뇌 신호 데이터를 수집할 때 위와 같은 방해요소를 제거해 명확한 특징 및 패턴을 뽑아내는 전처리과정이 BCI(Brain-Computer Interface) 연구의 핵심 기술로, 전처리과정의 정확성을 올리는 것을 목표로 하고 있다.


- 세계대회 진출 및 기업과의 연계 등 실생활 활용가능한 기술 개발 목표
이교수는 “BCI(Brain-Computer Interface) 기술의 발전은 사람의 뇌 신호를 기반으로 하는 신경재활, 헬스케어 산업, 가상현실(Virtual Reality) 및 증강현실(Augmented Reality)분야 등 다양하게 활용 가능하다.

”라며, “특히 신체적 장애를 갖고 있는 환자들의 삶의 질을 상승시키는 것에 효과적이다.

”라며 기술의 순기능을 강조했다.


실제로 이성환 교수 연구실은 2016년에 스위스에서 개최된 ‘사이배슬론(CYBATHLON)’의 장애물 달리기 종목(BCI-Race)에 참가하여 글로벌 참가팀을 상대로 우수한 성적을 거두었다.

사이배슬론(CYBATHLON)은 장애인 보조로봇 기술 등 의·공학 분야 세계 최고의 기술을 겨루는 대회로 ‘아이언맨 올림픽’으로 불린다.

크게 뇌-컴퓨터 인터페이스, 엑소레이스(입는 로봇), 로봇의수, 로봇의족, 기능성 휠체어, 전기자극 자전거 등을 포함한 6개의 종목으로 구성이 되어 있다.


또한 해외 및 국내 뇌공학 연구자들을 대상으로 기술교류 및 글로벌 네트워크 구축을 위해 ‘IEEE BCI Conference’라는 국제 학술대회도 주최하고 있다.


이교수는 “일반 사용자들도 BCI(Brain-Computer Interface) 기술을 활용하는 날이 멀지 않았다.

”라며, “최근 현대자동차그룹과 운전자의 뇌신호를 통해 브레이크를 제어하는 프로젝트를 진행했으며, 뇌 신호를 측정하는 장비의 소형화를 통해 사용자 편리성을 높이는 연구 진행하는 등 기술의 대중화에 대한 노력이 학계와 산업계에서 일어나고 있다.

”라고 강조했다.


[매경교육센터 이준영 연구원/이정연 SW 대학생 명예기자]]
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