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뇌 기능 모방해 생각 읽어내는 하드웨어

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2015년 05월 12일 18:00 프린트하기

이명래 광주과학기술원 기전공학부 교수와 이보름 의료시스템학과 교수, 추명래 연구원(왼쪽부터). - 광주과학기술원(GIST) 제공
이명래 광주과학기술원 기전공학부 교수와 이보름 의료시스템학과 교수, 추명래 연구원(왼쪽부터). - 광주과학기술원(GIST) 제공

국내 연구진이 뇌 기능을 모방해 사람의 생각을 인식하는 기술을 개발했다.

 

이병근 광주과학기술원(GIST) 기전공학부 교수는 이보름 의료시스템학과 교수팀과 함께 사람이 생각할 때 발생하는 뇌파를 실시간으로 인식하는 하드웨어를 구현하는 데 성공하고 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 5일자 온라인판에 발표했다.

 

병원에서 검사 목적으로 사람의 뇌파를 측정하는 경우 뇌파 측정 장치에서 수신한 신호를 디지털 신호로 변환한 뒤 컴퓨터를 이용해서 특징을 분석한다. 하지만 이 방법은 뇌파의 왜곡이 심해서 분석하는데 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

 

최근에는 컴퓨터를 비롯한 전자기기에서 정보를 처리할 때 걸리는 시간을 단축하기 위해 사람의 뇌가 작동하는 방식을 정보처리 장치에 적용하려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히 ‘멤리스터’는 메모리(memory)와 저항(resistor)의 합성어로 뇌에 있는 신경세포와 시냅스처럼 빠르고 효율적으로 정보를 처리하는 차세대 메모리 소자로 주목받고 있다.

 

연구진이 멤리스터를 적용해서 만든 뇌파인식장치. - 광주과학기술원(GIST) 제공
연구진이 멤리스터를 적용해서 만든 뇌파인식장치. - 광주과학기술원(GIST) 제공

연구진은 멤리스터를 이용해서 뇌파를 실시간으로 인식하는 장치를 만들었다. 뇌에서 나오는 뇌파의 의미를 장치에 학습시킨 뒤 그 신호와 같은 신호가 나오면 그 뜻을 해석하도록 한 것이다.

 

이를 위해 실제 사람의 머리에 뇌파 인식 장치를 부착하고 아(a), 이(i), 우(i) 세 가지 발음을 생각하게 한 뒤 나오는 뇌파를 측정해서 멤리스터에 기억시켰다. 그런 뒤 세 가지 중 하나를 생각하게 하자 어떤 음성을 생각하는 지 정확하게 분석했다.

 

이병근 교수는 “아직은 세 가지 발음을 생각했을 때 그 발음을 알아맞히는 정도지만 이 기술을 발전시키면 어떤 생각을 하고 있는지 뇌파만으로 측정할 수 있게 될 것”이라며 “의사 표현이 어려운 중환자나 장애인들이 생각만으로 의사를 표현하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

 

피실험자 뇌파의 특징을 추출하는 과정을 나타낸 모식도. 피실험자의 머리에 전극을 부착하고 /아/, /이/, /우/ 의 발음을 상상하게 하면(a) 각 발음마다의 뇌파 특징(b)이 나타난다. 이를 숫자 0과 1로 구성된 2진 코드(c)로 전환해 하드웨어 신경망의 입력값으로 활용했다. - 광주과학기술원(GIST) 제공
피실험자 뇌파의 특징을 추출하는 과정을 나타낸 모식도. 피실험자의 머리에 전극을 부착하고 ‘아’ ‘이’ ‘우’ 3개 발음을 상상하게 하면(a) 각 발음마다 뇌파 특징이 나타난다(b). 이를 숫자 0과 1로 구성된 2진 코드(c)로 전환해 하드웨어 신경망의 입력값으로 활용했다. - 광주과학기술원(GIST) 제공

 

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