뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 발전, 신경학적 질환을 가진 사람들에게 희망 제공

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)에 대한 수요는 계속 증가하고 있습니다. BCI는 공상 과학처럼 보일 수 있지만, 오늘날 시스템에 투입된 연구와 개발 덕분에 놀라운 기능을 수행할 수 있게 되었습니다. 이러한 장치는 사람들로 하여금 생각만으로 전자 기기와 소통할 수 있게 합니다. 특히, 카네기 멜론 대학의 연구진은 BCI 품질을 향상시킬 수 있는 방법을 발견했다고 믿고 있습니다. 여기에서 알아야 할 내용입니다.

Nature Communications에 발표된 연구는 비침습적 BCI 성능을 향상시키는 새로운 방법을 소개합니다. 이 방법은 초음파를 활용하여 웨어러블과 뇌 사이의 데이터 전송을 개선합니다. 따라서 그들의 결과는 전체 커뮤니티를 흥분시켰습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)

뇌-컴퓨터 인터페이스는 인간과 기계 상호작용의 자연스러운 진화입니다. 많은 사람들은 최초의 키보드가 큰 고민 없이 만들어졌다는 사실에 놀라곤 합니다. 컴퓨터 설계자들은 기계에 텍스트를 입력하는 새로운 방식을 만드는 것보다 다른 작업에 더 집중했습니다. 이제 기계와의 상호작용은 이러한 순간을 원활하게 만들고자 하는 개발자들의 핵심 초점이 되었습니다.

BCI 장치는 이 작업을 수행할 수 있습니다. 이 장치는 뇌의 전자기 펄스를 측정하고 이를 행동으로 변환합니다. 최고의 시스템은 웨어러블과 같은 비침습적 방법을 사용해 신경 회로를 모니터링합니다. 이 기술의 장점은 생산 비용이 저렴하고 사용이 간편하며 누구나 그 기능을 활용할 수 있다는 점입니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스 시장 급성장 전망

최근 Skyquest 보고서에 따르면, BCI 시장은 매출 증가를 경험할 것으로 예상됩니다. 데이터에 따르면 시장 규모는 2030년까지 61억 8천만 달러로 확대될 것입니다. 이는 연평균 성장률(CAGR) 17.16%를 의미합니다. 이러한 성장은 의료, 게임, 엔터테인먼트 등 다양한 분야에서 사용이 증가함에 따라 이루어집니다.

같은 연구는 AI와 머신러닝이 이 기술을 새로운 차원으로 끌어올리는 방식을 밝혔습니다. 이러한 알고리즘은 시스템이 더 많은 작업을 학습하고 정확성을 향상시키게 했습니다. 무엇보다도 데이터가 많을수록 성능이 향상됩니다. 따라서 BCI 시장은 실질적인 성장을 맞이할 준비가 되어 있습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스의 문제점

BCI 개념은 이론적으로는 훌륭해 보이지만, 뇌파를 해독하는 일은 생각보다 훨씬 어렵습니다. 특히 대부분의 작업이 비침습적으로 수행되어야 한다는 점을 고려하면 더욱 그렇습니다. 대중은 뇌 칩 이식이 잘못된 수많은 부상 환자를 받아들일 수 없을 것입니다.

비침습적 BCI가 최선의 선택입니다. 이는 통합이 용이하고 심각한 장애를 가진 사람들도 폭넓게 사용할 수 있습니다. 현재 비침습적 BCI는 두개골 외부에서 뇌파 활동을 측정합니다. 이러한 추가적인 간섭 층은 장치의 정확성을 크게 감소시켜, 침습적 옵션에 비해 오류율이 높아집니다.

연구

연구 “Transcranial focused ultrasound to V5 enhances human visual motion brain-computer interface by modulating feature-based attention”는 초음파를 이용한 신경조절이 비침습적 BCI의 뇌 통신 능력을 향상시킬 수 있음을 밝혀냈습니다. 연구진은 경두개 초점 초음파(tFUS)와 고밀도 뇌파검사(EEG) 소스 이미징(ESI)을 결합하면 성능을 개선하고 양방향 통신을 구현할 수 있는지 테스트하고자 했습니다.

연구원

이 보고서는 Bin He가 이끄는 카네기 멜론 대학 연구진에 의해 발표되었습니다. 그의 팀은 BCI 기술을 연구·개발·개선하는 데 수년을 투자해 왔습니다. 특히 이 연구진은 비침습적 BCI를 전문으로 하여 이번 연구를 수행하기에 최적의 그룹입니다.

특히, 이 연구는 NIH의 BRAIN Initiative와 중독 장기 퇴치를 위한 지원 프로그램(NIH HEAL Initiative)으로부터 큰 지원을 받았습니다. 이들 기관은 연구진이 필요한 모든 도구를 확보할 수 있도록 물질적·재정적 지원을 제공했습니다. 이제 이 데이터는 다양한 필수 과학 연구에 활용될 예정입니다.

테스트

연구의 테스트 단계에서는 맞춤형 EEG 캡을 착용한 25명의 피험자를 모집했습니다. 이 캡은 뇌파를 포착·등록하여 AI 알고리즘으로 전송하도록 설계되었습니다. 시스템은 딥러닝 알고리즘을 사용해 파형을 해독하고 경험이 쌓일수록 성능을 향상시킵니다.

참가자들은 두 가지 주요 과제를 수행했습니다. 첫 번째 과제는 로봇 팔을 제어하는 것이었습니다. 모든 피험자는 오직 생각만으로 기계 손을 성공적으로 조작할 수 있었습니다. 다음 테스트에서는 참가자들이 BCI 스펠러를 사용했습니다. 스펠러는 장애인들이 의사소통을 개선하기 위해 흔히 사용합니다.

결과

연구 결과는 놀라웠습니다. 참가자들은 로봇 팔을 손쉽게 조작할 수 있었습니다. AI 알고리즘은 뇌 활동을 실시간으로 관련 작업으로 정확히 번역·해독했습니다. 이후 장치는 반환 신호를 인코딩해 작업이 완료되었음을 사용자에게 알렸습니다. 이 양방향 통신은 해당 기술에 있어 최초이며, 개발의 중요한 이정표가 되었습니다.

데이터는 tFUS가 EEG 웨어러블의 성능을 크게 향상시켰음을 강조했습니다. 장치는 뇌 활동을 더 잘 포착하여 BCI 스펠러 작업에서 오류를 감소시켰습니다. 고주파 파동은 세타와 알파 활동, 등쪽 시각 처리, 그리고 세타 신경 진동을 증가시켰으며, 이러한 신호는 집중력을 향상시켰습니다.

출처 – Carnegie Mellon

BCI 스펠러 테스트 결과

BCI 스펠러 테스트 결과, 참가자들은 뇌의 시각 피질에 외부에서 초점 초음파 빔을 적용했을 때 원하는 단어를 일관되게 정확히 입력할 수 있었습니다. 과학자들은 결과를 분석한 결과, 신경조절이 신경 참여를 강화해 정확도를 높였음을 발견했습니다. 참가자들은 테스트의 일환으로 ‘Carnegie Mellon’과 같은 복잡한 단어도 입력할 수 있었습니다. 따라서 이 돌파구는 전 세계 수백만 장애인의 삶을 개선할 수 있습니다.

혜택

이 연구는 향후 몇 달 안에 상당한 혜택을 가져올 수 있습니다. 첫째, 이 연구는 BCI 기술에 대한 투자와 연구를 더욱 촉진합니다. 개인용 컴퓨터가 도입된 이후 키보드는 크게 변하지 않았습니다. BCI는 기술의 새로운 시대를 열 수 있는 대규모 업그레이드를 의미합니다.

연구진은 초점 초음파 신경조절이 뇌가 외부 EEG 센서와 소통하는 능력을 향상시킨다는 것을 입증했습니다. 이제 팀은 누구든지 어디서든 사용할 수 있는 보다 소형화된 기술을 개발하려고 합니다. 또한, 더 많은 데이터가 도입됨에 따라 AI 모델도 확장될 것입니다.

사용 사례

BCI 컴퓨터 장치에는 다양한 사용 사례가 있습니다. 단순히 생각만으로 스마트폰을 제어한다는 것을 상상해 보세요. 일반인에게는 마법처럼 보이지만 과학은 그리 멀지 않았습니다. 이 기술이 차이를 만드는 것은 주요 사용 사례에 들어갈 때입니다:

헬스케어

전 세계 수백만 명이 장애를 가지고 있어 의사소통이나 복잡한 작업 수행이 어렵습니다. BCI와 AI의 통합은 이들의 삶을 크게 단순화할 수 있습니다. 이 기술은 자동화된 이동 서비스를 결합해 신체 상태와 관계없이 일반인이 이동하고 작업을 수행할 수 있게 합니다. 신경학적 질환을 겪는 사람들에게 이 솔루션은 완벽히 적합합니다.

산업

BCI는 산업 프로세스를 효율화할 수 있는 무한한 방법을 제공합니다. 이러한 프로토콜은 엔지니어 및 숙련된 작업자들이 실시간으로 귀중한 데이터를 접근·공유하도록 돕습니다. 이 정보는 강력한 AI 알고리즘과 결합해 효율성을 높이고 가능한 모든 영역에서 결과를 개선합니다.

이 연구로 혜택을 볼 수 있는 기업

BCI에 대한 지속적인 연구는 향후 새로운 기술 채택을 촉진할 것입니다. 특히, 대부분의 산업에서 기술 장벽이 사라지면 BCI가 보편화됨에 따라 현실이 될 것입니다. 현재 BCI 시장이 확대됨에 따라 현명하게 위치한 몇몇 기업을 소개합니다.

1. Blackrock Neurotech

Blackrock Neurotech은 BCI 분야의 주요 경쟁자입니다. 이 회사는 BCI 기술을 활용한 여러 제품을 대중에게 제공하고 있습니다. MoveAgain BCI 시스템은 FDA 승인을 받은 솔루션으로, 장애인들이 BCI를 이용해 운동 범위, 의사소통 등을 개선할 수 있게 합니다.

Blackrock Neurotech은 침습형 BCI 기술을 전문으로 합니다. 이러한 작은 임플란트는 두개골 간섭을 피하기 때문에 비침습형 기술보다 신호 강도와 정확도가 뛰어납니다. 이 회사는 또한 장애인들이 생각만으로 마우스 커서를 움직일 수 있는 제품을 제공합니다. 이러한 모든 기능은 수백만 명의 삶을 개선할 잠재력을 가지고 있습니다.

Blackrock Neurotech의 자산은 상승세에 있습니다. 이 회사는 출시 시 USDT(TETHER)로부터 대규모 자금을 확보했으며 이를 제품 라인업과 연구에 활용했습니다. 최신 제품은 Neurolace라고 하며, 1만 개 이상의 채널을 갖춘 고감도 임플란트로 이전 제품보다 높은 정밀도를 제공합니다.

2. Trimble

(TRMB )

Trimble은 BCI 기술을 건설 과정에 필수적인 추가 요소로 보고 있습니다. 이 회사는 건축, 엔지니어링, 건설 산업을 강화하도록 설계된 제품을 전문으로 합니다. 최근에는 지능형 데이터 솔루션을 도입하고 Neurable와 파트너십을 맺어 성능과 생산성을 향상시키는 새로운 도구를 선보이고 있습니다.

이 산업에서 BCI 웨어러블을 활용하면 주요 프로젝트의 제작 및 협업을 효율화하는 데 도움이 될 것입니다. 이는 건축가들이 복잡한 이론과 개념을 전달하는 능력을 향상시킵니다. AR 및 VR 솔루션을 통합하는 것은 엔지니어링이 변화하는 몇 가지 방법 중 하나입니다. 미래에는 AI가 강화된 엔지니어들이 BCI 시스템을 사용해 새로운 설계를 구상하고, 이를 시뮬레이션을 통해 테스트한 뒤 승인 및 제작하게 될 것입니다.

Trimble은 미국 기반의 소프트웨어·하드웨어 제공업체로, 품질에 대한 명성을 쌓아왔습니다. 제조사의 실적과 제품 라인은 어떤 포트폴리오에도 좋은 추가 요소가 됩니다. 또한, BCI 기술과의 협업은 산업을 뒤흔들 잠재력을 가지고 있습니다.

다른 주목할 만한 BCI 발전

언급할 가치가 있는 다른 BCI 발전 및 프로젝트가 많이 있습니다. 이러한 기술적 돌파구는 혁신과 채택을 지속적으로 촉진합니다. 최근에 이루어진 가장 주목할 만한 BCI 발전 몇 가지를 소개합니다.

중국 군대

중국 군은 새로운 BCI 인터페이스를 공개한 뒤 많은 사람들을 걱정하게 만들었습니다. 이 인터페이스는 원숭이에 연결되어 실시간으로 기계 팔을 성공적으로 제어했습니다. 특히, 중국 정부는 BCI 기술의 강력한 지지자이며, 과거에는 기억력, 수면, 주의력 및 기타 뇌 기능을 향상시키는 훌륭한 방법으로 이 기술을 홍보했습니다. 이제 이 기술은 전투원들의 능력을 유지하는 데 도움이 될 것입니다.

미국 군대

미국 군도 뒤처지지 않으며 자체적인 BCI 실험에 참여하고 있습니다. 한 연구에서는 군인들이 생각만으로 로봇 개를 제어했습니다. 연구진은 군인이 지도상의 여러 경유지를 따라 기계식 개를 조종하도록 했으며, 군인은 Microsoft HoloLens 플랫폼을 사용했습니다.

이는 미국 군이 BCI가 제공하는 능력에 처음 도전한 것이 아닙니다. 2015년 연구진은 장애 여성에게 뇌 신호로 시뮬레이션된 F-35를 제어하도록 했습니다. 따라서 앞으로 전쟁은 상상보다 더 정신적인 형태가 될 수도 있습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스의 미래

연구자들이 보다 민감하고 효율적인 뇌파 측정 장치와 웨어러블을 개발함에 따라 BCI의 능력은 향상될 것입니다. 미래에는 신호 처리 기술이 고도화된 AI 모델과 함께 발전하여 복잡한 뇌 활동을 손쉽게 인코딩할 수 있게 됩니다. 따라서 피자를 원하면 단순히 생각만으로도 주문이 가능해지고, 금방 드론이 뜨거운 파이를 당신의 문앞에 배달하는 날이 올 것입니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스가 세상을 바꿀 수 있다

BCI가 가진 무한한 잠재력을 보면, 모두가 거의 초인적인 능력을 갖춘 미래를 상상하기 쉽습니다. 생각만으로 의사소통하고, 구축하며, 아이디어를 공유하는 모습을 떠올려 보세요. 이러한 모든 작업과 그 이상은 카네기 멜론 대학과 같은 뛰어난 엔지니어들의 지속적인 노력 덕분에 곧 현실이 될 것입니다.

흥미로운 블록체인 프로젝트에 대해 더 알아보려면 여기를 클릭하세요.