[북툰] 뇌-컴퓨터 인터페이스: 현재와 미래

 

 

호모 사피엔스의 뇌는 지난 3만 년 동안 거의 변화가 없었습니다.

우리의 뇌는 본질적으로 동굴 생활을 하던 조상들의 뇌와 똑같습니다.

만약 3만 년 전의 아기를 현대에 데리고 와서 교육한다면

아마 월스트리트에 취직할지도 모릅니다.

 

이처럼 선사시대의 뇌가

현대의 하이테크 사회에도 적응할 수 있는 이유는

우리 뇌가 믿을 수 없을 만큼 유연하기 때문입니다.

 

인간의 뇌는 학습이나 새로운 환경에 따라 평생에 걸쳐 끊임없이 재설계 됩니다.

성인이 된 뒤에도 뇌세포는 쓰면 성장하고 안 쓰면 쇠퇴하기를 반복합니다.

덕분에 우리는 새로운 기술을 배울 때마다 뇌 속의 신경 회로가 바뀝니다.

 

밀림과 사막, 혹독한 기후와 보이지 않는 위협으로부터

생존하는 법을 배워야 했던 선사시대 조상들에게

뇌의 유연성은 필수적이었습니다.

 

뇌의 유연성 덕분에 우리는 끊임없이 학습하고 소통할 수 있었습니다.

특히 대규모로 진행된 몇몇 소통은 인류를 문명사회로 이끌었습니다.

 

-문자의 발명은 대규모 소통의 신호탄이었습니다.

문자 덕분에 사람들은 아주 먼 거리까지 소통할 수 있었고

무역을 확대하고 종교를 전파할 수 있었습니다.

 

-그리고 인쇄술은 르네상스와 계몽주의 나아가 과학 혁명을 촉발시켰습니다.

-전보와 전화는 거의 실시간 소통을 가능하게 했습니다.

 

-현대에 들어 이루어진 대규모 소통은 인터넷입니다.

지구의 모든 컴퓨터가 연결되고 인터넷과 모바일 기기까지 연결되면서

현대인들은 유무선이 통합된 글로벌 네트워크 환경에 살게 되었습니다.

지금 시점에서 보면 인터넷은 인류의 소통을 거의 완성하는 단계처럼 보입니다.

 

그렇다면 앞으로는 더 이상 중요한 소통이 나타나지 않을까요?

만약 나타난다면 과연 어떤 형태의 기술일까요?

 

-미래를 전망하는 여러 전문가들은 인터넷 다음으로 중요한 소통을 뇌-컴퓨터 인터페이스로 내다봅니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스란 뇌와 컴퓨터가 연결되어 생각만으로 기계를 직접 작동시키는 인터페이스 장치를 말합니다.

 

뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 개발된다면

우리는 클라우드 기반의 막대한 정보를 이용하고 처리할 수 있습니다.

궁극적으로는 뇌와 뇌끼리 연결된 새로운 플랫폼이 탄생할 수도 있습니다.

그런 미래가 온다면 우리의 삶은 얼마나 달라질까요?

 

뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 아직 걸음마 단계에 머무르고 있습니다

그러나 전 세계 많은 스타트업 기업과 대학에서 활발한 연구가 진행되고 있습니다.

 

네, 오늘은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 현재와 미래를 한번 알아보겠습니다.

 

 

--현재

뇌-컴퓨터 인터페이스를 구축하려면 먼저 사람의 뇌에서 정보를 읽어내는 기술이 있어야겠죠.

인간의 뇌는 약 천억 개의 뇌신경 세포 즉 뉴런으로 구성되어 있습니다.

우리가 외부에서 받아들이는 시각 정보, 청각 정보, 촉각 정보들은 모두 전기적 신호로 바뀌어 뉴런으로 전달됩니다.

이런 신호 전달을 통해 우리는 학습을 하고, 기억을 하고, 감정을 느낍니다.

 

이때 수많은 뉴런이 동시에 전기 신호를 주고 받으면서 특정한 전기적 패턴을 만드는데 이 전기적 패턴이 바로 뇌파입니다.

뇌파를 측정하고 기록하는 장치는 그 역사가 오래되었습니다.

 

최초의 뇌파 기록 장치는 1924년 독일의 심리학자 한스 베르거가 개발한 기계입니다.

베르거는 원래 텔레파시 측정용 기계를 만들고 싶었지만

결과적으로 뇌파를 감지하는 기계가 탄생해버렸습니다.

머리에 센서를 부착하는 방식의 그 기계는

오늘날 정신 건강 의학이나

신경학 분야에서 사용되는 뇌파 기록 장치와 크게 다르지 않았습니다.

 

베르거의 기계나 오늘날의 뇌파 기록 장치나 모두 사람의 생각을 읽지는 못합니다.

다만 뇌파의 특정한 패턴이 어떤 감정 상태와 관련이 있다는 것을 보여줄 뿐입니다.

 

그러나 최근에 뇌파 기록 장치와 인공지능 기술이 결합하면서

사람의 생각을 읽으려는 시도가 늘어나고 있습니다.

 

-보스턴에 위치한 스타트업 뉴러블은

머신 러닝을 활용해 생각만으로 음악을 제어하는 헤드폰을 개발했습니다.

 

-신경과학 분야의 스타트업 스파크 유로는

사람들이 영상을 볼 때 실제로 무엇을 생각하는지 판단하는 기술을 보유하고 있습니다.

 

-토론토 대학의 신경과학자 애드리언 레스터의 연구는 이 분야에서 최첨단에 해당합니다.

그는 머신 러닝을 활용해 사람들이 눈으로 본 이미지를 디지털 방식으로 재구성하는 데 성공했습니다.

다시 말해 우리의 머리에서 이미지를 끄집어내 컴퓨터로 옮기는 기술이 가능하다는 얘기입니다.

이 기술이 완성된다면 뇌졸중 환자나 언어 장애인들은 이미지로 자신을 표현하고 상대방과 대화할 수 있습니다.

나아가 우리의 기억을 이미지 파일로 클라우드에 업로드할 수도 있습니다.

 

뇌-컴퓨터 인터페이스는 국방 분야에서도 큰 관심사입니다.

미 국방부의 고등 연구 계획국은

군인들의 뇌에서 데이터를 읽고 쓰는 스마트 헬멧이나

양방향 기기들을 연구하는데 수천만 달러를 투자하고 있습니다.

 

이들의 목표는 인터페이스 장치에 연결된 군인들이

AI, 위성, 드론, 탱크 등과 실시간으로 정보를 공유하는 것입니다.

그렇게 되면 인간과 기계가 합쳐져 더 강력한 무기 체제로 발전할 수 있습니다.

 

이외에도 다양한 뇌파 분석 기술들이 개발되고 있습니다.

그러나 뇌-컴퓨터 인터페이스가 진정한 소통의 혁신이 되려면

뇌파를 읽는 것에 그치지 않고 뇌와 뇌끼리 연결하는 기술이 개발되어야겠죠.

 

과연 인터넷을 통해 뇌와 뇌끼리 소통하는 게 가능한 일일까요?

 

미국 듀크대학의 신경 생리학자 미겔 니코렐리스는

여러 동물 실험을 통해 이 가능성을 시험하고 있습니다.

 

니코렐리스는 쥐 두 마리를 각각 서로 다른 도시에 가둬 두고

그들의 뇌를 인터넷에 직접 연결했습니다.

-첫 번째 쥐에게는 간식이 제공될 때마다 노란색 조명을 켰습니다.

첫 번째 쥐는 수많은 반복학습 끝에 불빛이 보일 때마다 레버를 누르면 간식이 나온다는 사실을 배웠습니다.

 

-반면 두 번째 쥐는 아무런 정보를 제공받지 못했습니다.

하지만 쥐들의 뇌가 인터넷을 통해 연결되어 있었기 때문에

두 번째 쥐도 첫 번째 쥐의 뇌 신호를 받고 있었습니다.

놀랍게도 두 번째 쥐는 아주 짧은 시간 안에 레버를 누르는 법을 익혔습니다.

 

서로 다른 도시에 있는 뇌들이 잠재의식 수준에서 동기화가 된 것입니다

시간이 지나면서 두 쥐는 서로에게 더 많은 보상이 돌아오도록 행동했습니다

이러한 동물 실험은 같은 포유류인 우리 인간도 뇌 정보를 교환하는 게 가능하다는 점을 암시합니다.

 

일론 머스크의 스타트업이 뉴럴 링크는 이것이 미래라고 믿습니다.

뉴럴 링크는 뇌 손상과 척수 부상으로 고통받는 사람들 그리고 알츠하이머병과

파킨슨병 환자들의 삶을 개선하고자 합니다.

 

그러나 그들의 궁극적인 목표는

뇌와 인터넷이 연결된 새로운 공간을 창조하는 것입니다.

문제는 뉴월 링크의 기술이 브레인칩 이식을 전제로 한다는 것입니다.

 

뇌파 기록 장치의 센서 부착방식은

피부나 머리카락의 간섭 때문에 정보가 왜곡되기 쉽습니다.

반면 뇌와 직접 연결하는 칩 이식방식은 더 정확한 뇌 정보를 제공합니다.

 

실제로 뇌에 전극을 이식한 환자들이

생각만으로 태블릿을 조작하거나 합성 음성을 만들어 내는 데 성공했습니다.

그러나 아직은 불가피한 상황이 아니라면

뇌에 구멍을 뚫고 칩을 이식하려는 사람은 아무도 없을 겁니다.

 

뇌-컴퓨터 인터페이스가 기존의 인터넷을 대신해서

우리의 주된 소통 도구가 되려면

브레인칩 이식을 감수할 만한 큰 이득이 뒤따라야 합니다.

아니면 최소한 이식 방법이 귓볼을 뚫는 수준으로 간편하고 안전하고 저렴해야 하겠죠.

 

이러한 장벽들이 모두 해결될 때 새로운 소통의 세계가 찾아올 겁니다.

그런 미래를 한번 상상해 보겠습니다.

 

 

--미래

뇌-컴퓨터 인터페이스가 구축된 세상에서는

머릿속에서 곧바로 인터넷 검색을 할 수 있습니다.

알고 싶은 것은 그저 떠올리기만 하면 됩니다.

실시간으로 정보를 찾아볼 수 있으니 굳이 정보를 암기할 이유도 없습니다.

 

뇌에서 형성된 텍스트나 이미지를 가상의 클라우드 공간에 업로드하고

다른 사람들과 공유합니다.

카톡방이 아니라 뇌톡방이 생기는 셈입니다.

 

스마트폰에 앱을 다운받듯이

뇌운영 체제에 다양한 마인드앱을 다운받을 수 있습니다.

마인드맵으로 업무를 공유하고, 주식시장에 진입하고, 외국어를 동시 번역합니다.

복잡한 계산이나 높은 수준의 의사 결정이 필요할 땐

전 세계의 컴퓨터를 활용하면 됩니다.

 

더 나아가면 마인드앱이 우리 머릿속의 대화 상대로 발전할 수 있습니다.

지금도 우리는 머릿속에서 끊임없이 자신과 대화를 나눕니다.

그 대화 상대가 발전된 형태의 AI로 대체된다 해도 크게 이상할 일은 아닙니다.

 

머릿속 AI가 결정의 순간에 판단을 도와주고, 어려운 상황에 문제를 해결해주고

업무 수준을 높여주고, 필요한 지식을 알려 줍니다.

심지어 내 기분을 전환해 주고, 나를 위로해주기까지 합니다.

 

아이언맨의 자비스처럼 우리는 또 하나의 자아와 함께 삶을 살아갑니다

어느 시점이 되면 자비스가 내 자아의 확장처럼 여겨질지도 모릅니다.

 

이러한 미래가 경이롭고 유용하게 보이는 만큼 위험도 따릅니다.

누군가가 특히 상업적이나 정치적 목적을 가진 단체가

우리의 뇌를 해킹해버린다면

개인 프라이버시 침해뿐 아니라 사회 전체가 쉽게 조정당 할 수도 있습니다.

 

지금도 우리는 해킹의 위험을 어느 정도 감수하면서 인터넷에 접속합니다.

그러나 내 생각을 통째로 해킹당하는 위험은 인터넷 해킹에 비할 바 아닙니다.

 

3만 년 전의 동굴 인간에게 지금의 인터넷 세상을 알려 준다면

공포를 느낄까요? 희망을 느낄까요?

 

 

--

네, 이 이야기는 책 <파이프 포스>를 참고해서 만들었습니다.

파이브 포스란 미래를 바꿀 다섯 가지 핵심 동력을 의미합니다.

 

다섯 가지 핵심 동력은

뇌, 사이보그, 양자, 자동화, 특이점으로 요약할 수 있습니다.

 

-첫 번째 동력인 대량화된 연결성은 뇌와 뇌에 연관된 기술입니다.

이 영상에서 소개한 뇌-컴퓨터 인터페이스 이야기도

첫 번째 동력인 대량화된 연결성의 앞부분에 해당합니다.

 

-두 번째 동력 바이오 컨버전스는 사이보그 기술과 유전자 복제 기술을 다룹니다.

-세 번째 인간 확장주의는 양자와 우주 개발을 다루며

-네 번째 딥오토메이션은 인공지능 기술의 현주소를 다룹니다.

-마지막 지능 폭발은 우리 인간종을 변화시킬 특이점에 대해 얘기합니다.

 

다섯 가지 핵심 동력들은 모두 흥미진진한 현재와 놀라운 미래를 보여주고 있습니다.

 

책 <파이브 포스>를 읽으면서 떠오른 생각은

이때까지 북툰 채널에서 소개한 책 중에서 가장 실용적인 책이 아닐까 하는 것이었습니다.

왜냐하면 과학 기술에 관심이 있는 독자들뿐만 아니라

경제와 투자에 관심 있는 독자들, 창작 분야에 관심 있는 독자들까지

모두에게 도움이 되는 책이라고 생각했기 때문입니다.

 

첨단 기술은 결국 실물 경제를 움직이고, 실물 경제는 투자를 유도합니다.

투자자의 입장에서 보면 블록체인 기술이나 메타버스, NFT 같은 기술을 한발 앞서 알았더라면 하는 마음이 늘 있습니다.

 

그러나 새로운 기술들은 언제나 한참 뜬 뒤에야 세상에 알려집니다.

<파이브 포스>에서 소개되는 첨단 기술들도 지금은 생소하겠지만

몇 년 뒤에는 일상 용어처럼 사람들의 입에 오르내릴지 모르는 일입니다.

 

투자에 관심이 없더라도 다섯 가지 핵심 동력은 다양한 분야에 영감을 줄 수 있습니다.

현재와 미래의 경계, 현실과 공상과학의 경계에 선 이야기들은

언제나 게임 영화 시나리오 작가들의 좋은 소재입니다.

미래를 알고 싶은 많은 분들께 필독서로 추천하고 싶습니다.