문신 같은 미세 전극으로 뇌-인공지능 소통한다

성균관대 연구진, 문신 전극 기반 뇌-AI 자동 제어 인터페이스 개발

마치 문신처럼 몸에 이질감 없이 미세 전극을 부착, 뇌파 신호를 측정해 인공지능과 소통하는 뇌-인공지능 제어 기술이 나왔다. 자율주행 자동차와 같은 인공지능 제품이 사용자의 반응을 파악, 오류를 수정하거나 행동을 개선할 수 있다. 

한국연구재단(이사장 이광복)은 성균관대 김태일 교수 연구팀이 문신 전극 기반의 뇌파 측정 웨어러블 디바이스를 제작, 사람의 뇌파를 통해 인공지능 머신의 의사결정 성능을 향상 시키는 시스템을 개발했다고 23일 밝혔다.

뇌-인공지능 폐쇄 루프 제어 시스템의 모식도와 연구팀에서 제작한 문신 전자 장치 기반 무선 웨어러블 뇌파 측정 디바이스 (자료=성균관대)

최근 인공지능 제품에 뇌파를 통해 피드백을 주는 연구들이 활발하다. 하지만 뇌파 측정 장치의 성능이 미흡하고 신체에 장착하기 어렵다는 점, 사용자 움직임에 따른 노이즈 발생 등으로 인해 아직 활용이 제한적이다.

연구팀은 고품질 뇌파 측정이 가능한 1마이크로미터 두께의 문신 전극을 제작, 여기에 밀착형 무선 이어폰인 이어버드를 통합한 무선 웨어러블 뇌파 측정 장치를 개발했다.

문신 전극은 얼굴 표면이나 사람 지문과 같이 굴곡진 피부 위에도 이질감 없이 붙일 수 있어 기존 뇌파 측정 장치의 고질적 문제인 동적 노이즈 문제를 극복할 수 있다. 또 기존 상용 제품의 약 10분의 1 무게로 무선통신이 가능한 초소형 뇌파 측정 이어버드를 이용, 사용자가 움직이는 상황에서도 제약 없이 뇌파 신호를 측정하고 활용할 수 있다.

또 연구팀은 사용자가 인공지능 자동화 기계의 오류를 관찰할 때 생기는 뇌파 패턴을 이어버드로 수집, 오류 관련 전위 추출을 돕는 딥러닝 모델을 학습시켰다. 오류 관련 전위란 사람이 잘못된 행동이나 오류를 봤을 때 뇌에 발생하는 특정한 뇌파 패턴을 말한다.

이를 통해 인공지능 시스템은 사용자의 뇌파를 분석, 긍정적 혹은 부정적 의도를 판별하고 사용자가 원하는 방향대로 학습하고 동작을 결정할 수 있다. 마치 인공지능이 사용자의 눈치를 살피는 것과 같다고 연구진은 설명했다.

김태일 교수는"재료 기술과 공학적 노력을 통해 웨어러블 뇌파 측정 장치의 성능을 한 단계 끌어 올려, 인공지능이라는 실용적 영역에 접목한 사례"라며 "후속 연구를 통해 변수가 많은 실제 자율주행 자동차 등을 대상으로 뇌-인공지능 자동 제어 시스템의 적용 가능성을 기대하고 있다"고 밝혔다.