생각한다, 고로 사용한다
: 두뇌-컴퓨터 인터페이스의 발전
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2016.05.02. 17:38
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지난 4월 25일 미국 플로리다대학교에서 세계 최초 생각으로 드론을 조종하는 '브레인-드론 레이스'를 개최했다. 무선 전파로 조종할 수 있었던 무인 항공기 드론을 생각만으로 조종해 경기를 펼치는 것이다. 경기는 머리에 뇌파를 기록하는 헤드셋을 쓰고 드론을 움직여 결승지점을 통과하면 되는 방식이다. 참가자는 경기 시작과 동시에 모니터를 바라보며 생각만으로 드론을 조종한다. 이 경기의 핵심은 뇌파기록장치. 이를 이용해 참가자는 드론을 움직이려는 뇌파를 PC로 보낸 후 무선 신호로 바꿔 드론에 전달한다. 어떻게 생각만으로 드론을 움직일 수 있을까. 이유는 사람의 두뇌와 컴퓨터를 연결하는 '두뇌 컴퓨터 인터페이스(Brain Computer interface)'에 있었다.
BCI는 생물의 두뇌와 컴퓨터를 연결해서 쌍방향 통신을 가능하게 하는 수단으로, 음성이나 영상 등 기존 입출력 장치를 거치지 않고 두뇌와 컴퓨터가 직접 연결되도록 하는 기술을 말한다. 신체동작을 의도하거나 외부자극에 뇌가 반응할 경우 뇌 일부 영역의 뇌파가 변하는데 이를 분석해 신호패턴을 추출하는 것이다.
이 개념은 1973년 미국 UCLA 교수였던 자퀴스 비달(Jaques Vidal)에 의해 처음 사용되었다. 그는 뇌파를 이용해 뇌의 활동을 읽어내면, 사지가 마비된 환자들이 의사소통을 할 수 있을 것이라 생각했다. 그래서 BCI라고 명명하고, 4년 뒤에 개인용 컴퓨터가 등장하자 실시간으로 뇌파를 분석하는 방법에 대한 논문을 발표해 본격적인 두뇌-컴퓨터 인터페이스의 시작을 알렸다.
BCI 기술은 향후 다양한 분야에서 긍정적인 가치를 창출할 수 있어 차세대 기술로 주목했다. IBM은 2011년 '5년 이내 우리의 삶의 방식을 바꿀 5가지 기술' 중 첫 번째로 BCI 기술을 지목했다. 이 기술은 신체동작 또는 음성 활용이 불가능한 사용자가 생각만으로 동작을 할 수 있게 함으로써 삶의 질을 향상시킬 수 있고, 운동이나 요리 등 다른 일을 하면서 IT 기기를 조작할 수 있게 하는 등 편의성을 제고할 수도 있기 때문이다.
BCI 기술을 크게 네 가지 분야로 나누자면 다음과 같다.
1. 신체기능 보조_신체를 사용하지 않고 원하는 동작을 기계로 수행하는 것
2. 편의성 제고_다른 일을 수행하면서 기기를 조작하는 것
3. 엔터테인먼트_게임, 영화 등의 집중력과 몰입도를 제고하는 것
4. 정보 전달_대화보다 정확한 명령을 전달하는 것
(출처-삼성경제연구소 SERI경영노트 'UI의 미래, 뇌-컴퓨터 인터페이스')
신체기능을 보조하는 데 BCI 기술은 큰 역할을 했다. 선천적인 장애나 사고로 몸을 움직일 수 없는 사람들의 뇌에 이식한 칩을 통해 로봇팔의 동작뿐 아니라 손가락의 움직임까지 정교하게 조종이 가능하도록 하는 기술을 개발한 것이다. 위의 영상을 통해 어떻게 BCI 기술이 인간의 삶을 향상시키는지 봤는가. 놀랍다.
BCI 기술은 엔터테인먼트 분야에서도 응용이 가능하다. 게임은 안전성 문제가 비교적 적기 때문에 실용화가 앞선 분야다. 장난감 업체인 마텔은 뇌파로 공을 움직여 두 사람이 뇌파 게임을 즐길 수 있는 뇌파 게임 마인드플렉스(mindflex)를 개발했다. 머리를 쓰는 게임에서 이제는 머리만을 이용해 게임을 즐길 수 있게 된 것이다.
영화에서도 BCI 기술을 적용한 사례가 있다. <파라노말 마인드>라는 영화 콘텐츠는 감상하는 사람의 의지에 따라 이야기 흐름을 바꿀 수 있다. 영화 속 출연자에게 악령이 빙의될 때 관객의 뇌파가 일정량 이상 높아지면 악령이 물러나게 되고, 그 수준에 못 미칠 경우 악령이 출연자를 한 명씩 죽이는 스토리로 영화가 달라진다. 관객의 반응에 따라 영화 스토리가 바뀐다니, 누구라도 한 번쯤 가보고 싶은 마음이 들 것 같다.
이외에 스마트폰 등 IT기기를 뇌파로 조작하거나 앱을 구동하는 기술을 연구 중이며, 자전거나 자동차 운전자의 의도를 파악해 기기 속도, 상태, 방향전환 등 제어하는 기술 개발도 진행 중이다. 이처럼 BCI 기술은 여러 분야로 세분화되어 적용할 수 있고, 무궁무진하게 발전할 수 있는 가능성이 있다. 앞으로도 BCI 기술 발전이 다양한 분야에 적용돼 어떤 혁신적인 미래를 만들어낼지 기대된다.
+ 뇌파로 스토리 바꾸는 영화 <파라노말 마인드> 예고편