조지아 공대 과학자들은 이번 발전이 BCIs(뇌-컴퓨터 인터페이스)가 일상생활에서 더욱 중요해질 수 있음을 의미할 수 있다고 추정한다.
조지아 공과대학교(Georgia Tech) 연구진이 초소형의 최소 침습성 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 개발했습니다. 이 장치는 머리카락 모낭 사이에 삽입될 수 있을 만큼 작으며, 피부 표면 아래에 매우 얕게 삽입하는 것만으로 충분합니다. 연구진은 이러한 초소형의 새로운 '고충실도(high fidelity)' 센서가 BCI의 일상적이고 지속적인 사용을 훨씬 현실화할 것이라고 기대합니다.
많은 기술 애호가와 미래학자들에게 BCI는 인류와 기술의 상호작용이 기대되는 진화의 핵심 요소입니다. 그러나 현재 우리가 접할 수 있는 가장 진보된 BCI 시스템들은 상당한 크기와 경직도를 가지고 있습니다. 대표적으로 일론 머스크의 뉴럴링크(Neuralink) 임플란트 기술 등이 그 예입니다.
조지아 공과대학교 기계공학과(George W. Woodruff School of Mechanical Engineering)의 해리스 손더스 주니어(Harris Saunders Jr.) 교수이자 홍요(Hong Yeo) 교수는 최적의 임피던스(impedance)와 데이터 품질을 유지하는 선에서, 이러한 크고 침습적인 문제점을 해결하고자 했습니다.
[주요 연구 뉴스]
- 상하이 과학자들이 사람 머리카락보다 얇은 섬유에 컴퓨터 칩을 제작했음에도 불구하고 15.6톤의 압축력을 견딜 수 있다고 밝혀 화제가 되고 있습니다.
- 중국 뇌-컴퓨터 인터페이스 기업이 뉴럴링크를 앞지르기 위해 인간 임상 시험 단계로 속도를 높이고 있습니다. 정부 지원과 투자자들의 기대감이 노우엑세스(NeuroXess)의 시장 출시를 가속화하고 있습니다.
홍요 교수는 "본 연구는 의료 지원을 위한 새로운 센서 기술을 개발하는 것이 주요 목표였으며, 기존에 뇌-컴퓨터 인터페이스 및 유연 두피 전극에 대한 경험을 바탕으로 시작하게 되었다"고 설명했습니다. 이어 "우수한 BCI 센서 기술이 필요하다는 것을 파악하고, 센서의 소형화를 통해 피부를 미세하게 관통하고 모낭을 피한다면, 신호 근원에 더 가까워져 신호 품질을 획기적으로 높이고 원치 않는 노이즈를 줄일 수 있다는 것을 발견했다"고 덧붙였습니다.
조지아 공대 블로그에 따르면, 이 신형 초소형 센서는 전도성 고분자 마이크로니들(conductive polymer microneedles)을 이용해 전기 신호를 포착하며, 이 신호는 유연한 폴리이미드/구리(polyimide/copper) 와이어를 통해 전송됩니다. 이러한 자연스러운 유연 구조 외에도, 이 임플란트 장치 자체의 크기는 1제곱밀리미터 미만입니다.
반나절 사용 테스트
이 작고 새로운 고충실도 BCI가 특정 애플리케이션에서는 한 가지 주요 단점을 가질 수 있습니다. 바로 유효 사용 시간이 약 12시간에 불과하다는 점입니다. 따라서 이 장치는 일회성 또는 간헐적 사용을 염두에 두어야 할 것입니다.
조지아 공대 현장 테스트에서는 6명의 피험자가 이 장치를 사용하여 증강현실(AR) 화상 통화 제어에 활용했습니다. 피험자들은 BCI를 통해 "휴대폰 연락처를 검색하고, AR 화상 통화를 무선으로 개시 및 수락"했습니다. 테스트 결과, 신경 신호 기록 및 분류 정확도는 96.4%를 기록했습니다. 다만, 고충실도 신경 신호 포착은 최대 12시간 동안만 유지되었습니다. 그럼에도 불구하고, 조지아 공대 연구진은 피험자들이 이 장치를 삽입한 상태에서도 서거나, 걷거나, 달리는 등 완전한 활동의 자유를 누릴 수 있었다고 강조했습니다.
다만, BCI가 초인적인 능력을 구현할 수 있다는 기대감에 지나치게 앞서기보다는, 최근 연구에 따르면 인간의 사고 속도는 분당 10비트(bits per second)로 비교적 느리게 작동하므로, 고급 BCI의 잠재력을 최대한 발휘하려면 뇌 자체의 성능 향상(brain overclocking upgrade)이 필요할 수도 있음을 염두에 두어야 할 것입니다.