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챔피언스시티 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 표현한 이미지. 게티이미지뱅크 제공 미국 연구진이 사람의 머릿속에서만 떠오르는 ‘속말(내부 언어)’을 실시간으로 해독하는 데 성공했다. 말소리를 낼 수 없는 중증 장애인의 의사소통을 돕는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 한 단계 발전시킨 성과로 평가된다. 프랭크 윌렛 미국 스탠퍼드대 교수 연구팀은 뇌 운동피질에서 기록한 신호를 인공지능(AI)으로 분석해 참가자가 마음속으로 특정 문장을 떠올릴 때 이를 최대 74% 정확도로 식별하는 데 성공했다. 연구 결과는 국제학술지 '셀'에 14일(현지시간) 게재됐다. BCI는 뇌에 삽입한 전극을 통해 움직임 관련 신호를 해석해 로봇 팔을 움직이거나 발화하려는 신호를 문자로 변환하는 기술이다. 지금까지는 마비 환자가 입 모양이나 성대 근육을 실제로 움직이려 할 때 나오는 뇌 신호를 해독하는 방식이 주로 사용됐다. 이 방법은 근육을 움직이기 어려운 사람에게는 여전히 시간이 오래 걸리고 피로감이 크다는 한계가 있다. 연구팀은 입이나 성대 근육을 실제로 움직여 말하려는 행위인 '시도 발화' 대신 입 밖으로 소리를 내지 않고 머릿속으로만 단어나 문장을 떠올리는 이른바 '속말'을 해독하면 더 빠르고 편한 의사소통이 가능할 것으로 보고 실험을 설계했다. 근위축성측삭경화증(ALS)이나 뇌간 손상으로 중증 마비 상태인 환자 4명의 운동피질에 미세전극을 이식하고 이들에게 특정 단어를 실제로 발음하려 하거나 머릿속으로만 떠올리게 했다. 그 결과 두 경우 모두 유사한 뇌 영역이 활성화되고 비슷한 신호 패턴이 나타났지만 머릿속으로만 떠올린 경우는 전체적으로 활성화 강도가 더 약했다. 이 데이터를 기반으로 인공지능(AI) 모델을 학습시킨 결과 최대 12만5000개 단어 중 속말로 상상한 문장을 정확도 74%로 구별하는 데 성공했다. 참가자가 지시받지 않은 숫자를 세는 등 자발적으로 떠올린 내용도 일부 포착됐다. 연구팀은 시도 발화와 속말이 서로 다른 신호 패턴을 보인다는 점을 이용해 필요 시 속말을 무시하도록 BCI를 설정할 수 있다는 가능성도 확인했다. 연구팀은 속말 기반 의사소통의 보안을 위해 일종의 암호 개념도 도입했다. 참가자가 ‘치티 치티 뱅뱅’이라는 문구를 머릿속으로 떠올리면 속말 해독 기능이 활성화되도록 했다. 이 암호는 98% 이상의 정확도로 인식됐다. 현재뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 표현한 이미지. 게티이미지뱅크 제공 미국 연구진이 사람의 머릿속에서만 떠오르는 ‘속말(내부 언어)’을 실시간으로 해독하는 데 성공했다. 말소리를 낼 수 없는 중증 장애인의 의사소통을 돕는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 한 단계 발전시킨 성과로 평가된다. 프랭크 윌렛 미국 스탠퍼드대 교수 연구팀은 뇌 운동피질에서 기록한 신호를 인공지능(AI)으로 분석해 참가자가 마음속으로 특정 문장을 떠올릴 때 이를 최대 74% 정확도로 식별하는 데 성공했다. 연구 결과는 국제학술지 '셀'에 14일(현지시간) 게재됐다. BCI는 뇌에 삽입한 전극을 통해 움직임 관련 신호를 해석해 로봇 팔을 움직이거나 발화하려는 신호를 문자로 변환하는 기술이다. 지금까지는 마비 환자가 입 모양이나 성대 근육을 실제로 움직이려 할 때 나오는 뇌 신호를 해독하는 방식이 주로 사용됐다. 이 방법은 근육을 움직이기 어려운 사람에게는 여전히 시간이 오래 걸리고 피로감이 크다는 한계가 있다. 연구팀은 입이나 성대 근육을 실제로 움직여 말하려는 행위인 '시도 발화' 대신 입 밖으로 소리를 내지 않고 머릿속으로만 단어나 문장을 떠올리는 이른바 '속말'을 해독하면 더 빠르고 편한 의사소통이 가능할 것으로 보고 실험을 설계했다. 근위축성측삭경화증(ALS)이나 뇌간 손상으로 중증 마비 상태인 환자 4명의 운동피질에 미세전극을 이식하고 이들에게 특정 단어를 실제로 발음하려 하거나 머릿속으로만 떠올리게 했다. 그 결과 두 경우 모두 유사한 뇌 영역이 활성화되고 비슷한 신호 패턴이 나타났지만 머릿속으로만 떠올린 경우는 전체적으로 활성화 강도가 더 약했다. 이 데이터를 기반으로 인공지능(AI) 모델을 학습시킨 결과 최대 12만5000개 단어 중 속말로 상상한 문장을 정확도 74%로 구별하는 데 성공했다. 참가자가 지시받지 않은 숫자를 세는 등 자발적으로 떠올린 내용도 일부 포착됐다. 연구팀은 시도 발화와 속말이 서로 다른 신호 패턴을 보인다는 점을 이용해 필요 시 속말을 무시하도록 BCI를 설정할 수 있다는 가능성도 확인했다. 연구팀은 속말 기반 의사소통의 보안을 위해 일종의 암호 개념도 도입했다. 참가자가 ‘치티 치티 뱅뱅’이라는 문구를 머릿속으로 떠올리면 속말 해독 기능이 활성화되도록 했다. 이 암호는 98% 이상의 정확도로 인식 챔피언스시티