SF에서 현실로: 신경컴퓨팅과 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)의 전망

당신의 생각이 일을 완수하는 데 필요한 유일한 활동이 될 때가 다가오고 있습니다.

일에 너무 몰두해서 근육 하나도 움직이고 싶지 않은 적이 있나요? 당신은 당신의 목소리를 사용하고 나면 아이디어가 빠져나갈 것이라고 느끼기 때문에 기꺼이 목소리를 사용하지 않습니다.

그렇다면 갑자기 좋아하는 노래가 그 순간에 재생되고 싶지만 너무 게을러서 휴대폰을 들거나 Siri에게 전화하여 재생 목록을 켤 수 없을 때 어떻게 하시나요?

당신의 생각만이 명령을 내릴 수 있다면, 그렇죠?

여기에서 "Siri, Adele의 'Easy on Me'를 틀어줘"라고 생각하고 몇 초 후에 사운드가 작업 공간을 가득 채웁니다. 그러다가 "아냐, 너무 낮아. Siri, 볼륨을 10으로 높여줘"라고 생각하면 볼륨이 마음에 딱 맞게 조정됩니다.

입에서 어떤 노력도 하지 않고도 뇌만이 명령을 처리합니다. 나는 이것이 신경과학의 역사에서 획기적인 발전이라고 볼 수 있을 것이라고 생각합니다. 그렇지 않을 수도 있습니다!

이것이 집단적으로 세계에 무엇을 의미하는지 알아봅시다.

신경컴퓨팅이란 정확히 무엇입니까?

신경컴퓨팅(Neurocomputing)은 뇌 패턴과 활동을 조사하는 신경과학의 한 분야입니다. 다양한 경험에 대한 뇌의 생물학적 메커니즘과 반응을 과학적으로 연구하는 인지신경과학의 하위 분야입니다.

이 용어는 뇌 센서와 이미징 프레임워크를 활용하여 뇌가 다양한 감정에 반응하는 방식을 조사함으로써 뇌 활동을 읽고 분석하고 해석하는 과정에 적용됩니다. 이는 일반적으로 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치를 사용하여 이루어집니다.

이 경우 프레임워크는 감정-가치 평가, 감각 운동, 의미-지식 평가의 3단계 프로세스인 "3단계"라고 합니다.

AI의 도입으로 신경과학자들은 뇌 활동 연구에서 새로운 이정표를 세웠습니다.

신경컴퓨팅의 부상

언젠가 당신의 생각 내용이 장치로 읽혀질 수 있다는 것을 상상해 본 적이 있습니까?

공상 과학 소설? 확신하는! 왜 안 돼? 우리는 그런 것을 많이 봅니다. 하지만 현실은? 그것은 거의 불가능합니다(또는 우리는 그렇게 생각했습니다). 거짓말 탐지기는 마음을 가장 잘 읽는 사람들이었지만, 당신의 생각이 한 마디 한 마디까지 알아낼 수는 없습니다.

하지만 기술은 시간이 지날수록 늘 우리를 경외하게 만드는 것 같아요. 영화에서만 존재한다고 생각했던 기술이 바로 여기에 있거든요!

마음을 읽기 위해 뇌파 제어 장치를 사용하는 것은 1900년대 뇌전도(EEG)의 발명과 함께 시작되었습니다. 역사에 따르면 독일의 정신과 의사 한스 버거(Hans Berger)가 이 개념을 창안했다고 합니다. 최초의 뇌파 뇌 기록 신경외과에서.

센서가 장착된 이러한 장치는 주로 환자의 뇌 활동을 모니터링하고 기록하는 데 사용되었습니다. 두피에 센서를 부착하면 뇌에서 생성된 전기 신호를 포착하여 해석할 수 있습니다.

2008년경 소비자 중심의 EEG가 대중용으로 상용화되었습니다. 뉴로스카이 그리고 감정적인 —두 기술 회사 모두 — 마인드 컨트롤 비디오 게임을 만들겠다는 약속으로 EEG 헤드셋을 출시하면서 이 분야의 초기 참가자 중 하나였습니다.

또한 비디오 게임 이외의 다른 영역에서도 테스트되기 시작했습니다. 예를 들어 다음과 같은 회사에서 휴대폰이나 기타 활동을 제어하는 데 사용할 수 있는 방법이 있습니다. 아이브레인 그리고 뮤즈 신 .

뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 완화

Meta 및 Neuralink와 같은 혁신 및 첨단 기업은 뇌 뉴런에서 직접 생각을 선택하여 단어로 번역할 수 있는 기술인 BCI(Brain-Computer Interfaces)에 대한 연구로 한 단계 더 발전했습니다. 이 기술은 AI 알고리즘을 이용해 뇌 활동을 읽고 감정을 단어로 해석하는 기술이다.

2017년부터 2019년 사이 메타는 펀딩을 시작했습니다. 이 기술 에 대한 연구 . 2022년 3월 현재, 자금 지원을 받는 Nature Neuroscience, UCSF 연구원들은 최대 300단어의 어휘로 테스트했을 때 평균 오류율이 3%에 불과한 두뇌-텍스트 디코딩을 달성했습니다. 이는 이전 연구에 비해 엄청난 발전입니다.

동시에 Elon Musk의 Neuralink는 뇌에 직접 이식할 수 있는 유연한 초박형 실로 이미 상당한 발전을 이루고 있으며, 이를 통해 통신사는 생각으로 장치/장치를 제어할 수 있습니다. 이것은 이미 하반신 마비 환자에게 테스트되고 있습니다.

이 기술은 자신의 삶에 대한 적절한 통제력을 다시 얻어야 하는 마비 환자들에게 큰 환영을 받았습니다. Neuralink는 이미 하반신 마비 환자의 뇌 스레드 테스트를 시작했습니다.

신경컴퓨팅 사례 연구

이 기술 개념은 다소 새로운 것처럼 들리지만 신경컴퓨팅은 수년 동안 연구 개발 단계에 있었으며 시험 비행 장치는 이미 생산되고 있습니다.

마음 읽기와 뇌파 제어 장치의 가능성은 무궁무진합니다. 과학자들은 비침습적 EEG 장치와 BCI의 사용 가능성을 다양한 분야에서 실험하면서 이를 우리 삶에 통합하는 방법을 계속해서 조사하고 있습니다.

이러한 실험 중 상당수는 신체적, 정신적 장애가 있는 사람들이 자신의 필요 사항을 전달하고 자신의 삶을 어느 정도 통제할 수 있도록 돕기 위한 절차인 경우가 많습니다.

GrapheneX-UTS 인간 중심 인공 지능 센터의 획기적인 발전: 질병, 마비, 뇌졸중으로 인해 말을 할 수 없거나 단지 그렇게 태어났기 때문에 말을 할 수 없는 환자의 사례는 새로운 것이 아닙니다. 따라서 역사상 처음으로 시드니 공과대학교 GrapheneX-UTS 인간 중심 인공 지능 센터의 연구원들이 생각을 단어로 번역할 수 있는 휴대용 비침습 장치를 발명했을 때 이는 신경 컴퓨팅 분야의 획기적인 발전으로 여겨졌습니다. .

하지만 당시에는 정확도가 의심스러웠지만 초기 목표를 달성한 상태에서 정확도 등급을 높이려면 개발에 더 많은 시간이 소요될 뿐이었습니다. 우리는 이미 Meta와 Neuralink가 BCI와 전자 스레드를 사용하여 이 작업을 수행하고 있음을 발견했습니다.

진화하는 신경컴퓨팅은 또한 장치, 로봇, 의수 등 인간과 기계 사이의 원활한 통신을 가능하게 합니다.

FIFA 2014 월드컵 킥오프 이벤트: 신경컴퓨팅과 뇌 제어 장치의 역사는 FIFA 2014 월드컵에서 처음으로 토너먼트의 상징적인 킥오프 이벤트를 주도하고 완료하면서 주목할만한 흔적을 남겼습니다. 뇌로 제어되는 외골격인 고급 보조 이동 기술을 사용하는 하반신 마비 환자.

이 기술은, 다시 걷기 프로젝트 전 세계 100명 이상의 과학자가 공동으로 발명한 이 제품은 비침습적 전극 세트를 사용하여 하반신 마비 환자의 뇌 신호를 판독하고 이를 운동을 유발하는 경량 외골격에 전송하여 남성이 성공적으로 킥오프를 완료하는 데 도움을 주었습니다. .

마비된 Ian Burkhart가 기동성을 되찾았습니다. FIFA 월드컵이 시작된 같은 해에 오하이오 주립대학교 신경조절 센터 소장인 Ali Rezai 박사는 인생을 바꾸는 수술 26세의 사지마비 환자 Ian Burkhart에 관한 것입니다.

수술에는 전기 슬리브 및 특수 제작된 알고리즘과 함께 사용되는 작은 4 x 4mm 마이크로칩을 Burkhart의 운동 피질에 이식하는 작업이 포함되었습니다. 이를 통해 센서는 손상된 척수를 우회하면서 손과 손가락을 제어하도록 그의 생각을 촉발할 수 있었습니다. 성공했습니다.

이것은 신경컴퓨팅 역사상 유일하게 성공적인 뇌 이식이 아닙니다. 어깨 아래가 마비된 남성은 부상당한 척수를 우회하여 마비된 근육을 다시 제어할 수 있었습니다. 아스피린 크기의 96채널 전극 배열 2개 이식 그의 운동 피질에.

기타 주목할만한 진전: EEG 장치와 BCI는 장애인의 삶의 질 향상에 크게 기여하고 있습니다.

그러나 뇌로 제어되고 마음을 읽는 장치가 병자와 장애인만을 위한 것이라고 말할 수는 없습니다. 이러한 장치는 모든 사람의 이익을 위해 다른 작업/활동을 수행하는 데에도 사용될 수 있습니다.

• BBC와 This Place는 사용자가 마음을 읽을 수 있는 헤드셋을 만들기 위해 협력했습니다. BBC 아이플레이어 그들의 생각으로 리모콘은 안녕.
• 고려대학교 KU-KIST 과학기술융합대학원 부교수가 이끄는 팀은, 황석원, E-Glass 개발 .

이 프로토타입 안경은 착용자의 귀와 눈 사이에 위치한 유연한 전극 센서로 구성됩니다. 첫째, 전극은 뇌의 전기 활동을 모니터링하는 EEG와 눈의 움직임을 추적하고 처리 및 해석을 위해 안경에서 장치로 전송하는 EOG(ElectroOculogram)로 구성됩니다.

이 유리는 착용자의 정신 건강을 모니터링하고 눈으로 게임을 제어하는 데 도움을 주며 착용자가 필요할 때 선글라스 모드를 켜고 끄는 데 사용할 수 있습니다.

• 닛산과 나사(NASA)가 자율주행 로봇자동차 기술 개발을 위해 협력하고 있다. 마인드 센스 운전자의 두뇌 활동을 읽고, 모니터링하고, 측정하여 운전자가 운전에 주의를 기울이고 있는지 여부를 알 수 있습니다.

• 흥미롭게도 2013년에 NASA는 다음을 사용하는 미친 아이디어를 생각해 냈습니다. 행성 탐사선을 제어하는 BCI . 그들은 에식스 대학교(University of Essex)의 과학자들과 함께 마음으로 가상 우주선을 제어하는 프로젝트를 시작했습니다.

  
  

• ㅏ 브레인 드론 레이스 2016년 플로리다 대학의 신경과학자들이 주최한 대회로, 조종사가 마음을 사용하여 드론을 결승선까지 날리는 대회였습니다.

그리고 목록은 계속됩니다.

그러나 다른 모든 기술 및 존재하는 것과 마찬가지로 항상 고려해야 할 장단점이 있습니다.

신경컴퓨팅의 윤리적 고려사항

신경컴퓨팅은 이미 삶을 변화시키고 있는 기술입니다. 특히 하반신 마비 환자들은 마음으로 제어할 수 있는 로봇 신체 부위를 얻거나 척수 손상을 우회하여 뇌 신경 이식을 통해 몸을 움직이게 할 수 있었습니다. .

말을 할 수 없었던 사람들은 이제 마음을 읽는 장치를 통해 자신의 감정과 원하는/필요한 것을 전달하고 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 장치를 일상 생활이나 다양한 분야에 적용하려는 모든 능력 있는 사람, 조직 및 회사는 매우 달성 가능합니다. 이는 특정 활동에 "편안함"을 가져다 줄 수 있으며 아마도 더 조용한 세상을 만들 수 있습니다.

그러나 침습성 BCI를 뇌에 이식하는 것은 고려하기에는 너무 위험한 수술 절차를 포함합니다. 뇌는 연약한 기관입니다. 손상되면 정신 이상이나 심지어 뇌사로 이어질 수 있습니다.

따라서 뇌 이식의 위험으로 인해 이 기술은 완전한 기능을 갖춘 인간에게는 적용하기 어렵습니다. 반면에 하반신 마비 환자는 더 나은 삶의 질을 추구하기 때문에 이러한 절차를 밟을 수 있습니다.

미묘한 상황이지만, 그것이 그들이 다른 사람들의 자비로 정적인 세상에 갇히지 않기 위해 필요한 것이라면 위험한 시도를 할 가치가 있습니다.

이것이 바로 Neuralink 및 Meta와 같은 회사의 BCI가 모든 사람을 수용하도록 구상되었지만 현재 세계의 마비된 부분에 더 매력적인 이유입니다.

이러한 우려 때문에 과학자들은 마음을 읽는 비침습적 방법을 다시 찾고 있습니다.

지난해 연구진은 GrapheneX-UTS 인간중심 인공지능센터 , University of Technology Sydney는 머리에 얹으면 생각을 단어로 변환할 수 있는 휴대용 비침습 캡형 장치를 발명했습니다.

또한 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 과학자들이 개발한 비침습적 기술 fMRI 및 AI 언어 모델을 사용하여 뇌의 활동을 모니터링하여 뇌의 생각을 실제 음성으로 변환합니다.

이러한 기술의 정확도는 평균이었습니다. 그러나 의도한 목표가 달성되면 정확도를 높이려면 더 많은 개발 기간이 필요할 뿐입니다.

그럼에도 불구하고 코드가 튀어나온 헤드피스를 들고 돌아다니고 싶어하는 사람은 아무도 없으며 fMRI 기계를 하루 종일 들고 다닐 수도 없습니다. 따라서 덜 명백하고 비침해적인 장치 또는 덜 위험한 침습성 BCI가 필요합니다.

세상은 우리의 마음을 읽는 Brainwave 제어 장치로 가득 차 있지만 심각한 우려를 불러일으킵니다. 언젠가는 여느 때와 마찬가지로 머릿속에 조용한 생각을 하며 활동을 수행하게 될 것입니다. 하지만 슬픈 부분은 조직이 필요할 때 이러한 생각을 읽고, 모니터링하고, 저장하고, 액세스하고, 사용할 수 있다는 것입니다.

비극적으로 들리겠지만, 이 일은 이미 진행 중입니다.

데이터 개인 정보 보호: 우리 두뇌의 생각은 현재 접근할 수 없는 유일한 자산이자 개인 정보 보호, 가장 친밀한 생각, 개인 신원입니다. 누구도 우리의 마음에 접근할 수 없어야 합니다.

그러나 신경과학 분야의 최근 발견과 기술 덕분에 이러한 본질적인 개인 정보 보호는 우리가 알고 있는 것보다 더 빨리 침해될 수 있으며, 이로 인해 우리는 거대 기술 회사 및 조직에 매우 취약해질 수 있습니다.

우리가 마음에 대한 통제력을 잃으면, 어떤 회사가 우리 생각을 염탐할 수 있다면, 우리에게 남은 것은 또 무엇이겠습니까?

인터넷에서와 마찬가지로 기업은 타겟 마케팅을 위해 우리의 두뇌 데이터를 구매하고 액세스할 수 있습니다.

모든 제품의 첫 번째 매력은 두뇌에서 시작됩니다. 말은 못하더라도 정확하게 생각해보면 알 수 있다. 광고주가 우리가 느끼는 것과 똑같은 정확한 정보를 갖고 있다고 상상해 보십시오. 그러면 그들은 실질적으로 거부할 수 없는 방식으로 제품을 마케팅할 수 있을 것입니다.

신경컴퓨팅과 마음을 읽는 장치는 뇌 데이터를 대규모로 사용할 수 있게 만들 것이며, 이는 또한 우리에게 매우 해롭습니다.

생각해 보세요. 설득력 있는 광고를 제외하고, 당신은 얼마나 안전합니까?

두뇌에는 비밀번호, 위치, 투자, 소유한 금액, 자산을 저장한 장소 등 모든 비밀이 있는 곳입니다. 두뇌 데이터 해킹은 감당하기 어려울 만큼 큰 손실을 의미합니다.

신경컴퓨팅과 마음 읽기의 오용 가능성이 너무 커서 우리 모두를 보호하려면 인권법을 개정해야 한다는 일부 신경과학자들의 주장은 타당합니다.

이 기술은 우리의 가장 기본적인 권리를 침해할 수 있기 때문에 현행법은 상황을 구제할 수 있는 충분한 준비가 되어 있지 않습니다. 우리를 보호하려면 새로운 "마음의 법학"이 필요합니다.

따라서 우리의 가장 큰 과제는 개인 정보 보호와 안전입니다!

미래는 무엇입니까?

조용한 세상. 어쩌면 우리에게 필요한 것이 아닐까요? 아니면 아닐 수도 있습니다.

Elon Musk와 그의 회사인 Neuralink는 신경컴퓨팅이 하반신 마비 환자에게만 도움이 된다는 생각을 넘어 신경 컴퓨팅의 개념을 추진하는 데 앞장서 왔습니다.

머스크에게는 개념적 상호 작용이 단어와 대화를 말로 표현할 필요 없이 생각만으로 완전히 새로운 수준으로 끌어올릴 것입니다. 그는 이것을 "합의에 의한 텔레파시"라고 부릅니다. 이는 말이 완전히 불필요한 영역입니다.

사람들이 대화하고 있지만 대화하지 않는 방에 들어갈 수 있습니다. 그들의 생각이 눈에 보이지 않게 그들 사이를 날아다니기 때문입니다. 지금 읽어보면 정말 이상하게 들립니다. 우리의 말은 어떻게 됩니까?

오! 나는 당신이 "우리의 연설이 필요하지 않은 날은 결코 없을 것이다"라고 생각하고 있다는 것을 알고 있습니다. 물론 그것은 어느 정도 사실입니다.

하지만 생각해 보면, 휴대 전화가 출현하기 전에 우리가 이러한 장치에 너무 집착하여 물리적 의사소통을 거의 인식하지 못하고 오히려 가상 대화에 푹 빠져 있을 것이라고 생각했던 날이 있었을까요? 나는 그렇게 생각하지 않습니다.

카페에서 커피를 주문하고, 친구에게 영화에서 팝콘을 건네달라고 부탁하고, 상사에게 제안을 전달하고, 데이트에 관해 말로 대화하는 등 가장 기본적인 활동을 수행하기 위한 생각만 필요할 때, 천천히 실제 단어의 접촉을 잃을 수 있습니다. 거의 마찬가지로, 우리는 컴퓨터, 태블릿, 휴대폰에 입력하는 것을 더 좋아하기 때문에 종이에 쓰는 것에 대한 감각을 서서히 잃어가고 있습니다.

글쎄요, 꽤 흥미롭게 들린다는 사실도 부인할 수 없습니다. 당신은 자신을 표현하는 방법을 모른다고 말할 필요가 없습니다. 왜냐하면 당신의 마음은 말이 당신에게서 빠져 나올 수 있는 모든 표현을 당신을 위해 할 것이기 때문입니다.

당신이 느끼는 감정의 개념은 당신이 느끼는 대로 흘러갈 것이고, 아무리 불만스러워도 당신의 수신자는 두려움, 설렘, 경멸, 그리고 모든 순간적인 감정이 그대로 전달되는 정확한 메시지를 받게 될 것입니다.

또한, 이 기술의 발전으로 언어장벽도 해소될 것입니다. 우리가 생각하는 것은 무엇이든 원하는 언어로 수신자에게 직접 전달될 수 있습니다.

신경컴퓨팅이 미래에 대해 제안하는 것은 불안하면서도 흥미롭습니다. 그러나 우리는 실제로 기술의 발전을 막을 수 없으며 미래도 막을 수 없습니다.

우리는 최선의 결과를 바라는 동시에 단점을 완화하기 위한 조치가 취해지기를 바랄 뿐입니다.