[해외기술동향] 브레인컴퓨터 인터페이스 기술 연구 활발

집안에서 가전제품을 손으로 직접 만지거나 리모컨으로 작동시키지 않고도 마음만으로 켰다 껐다 하거나 또는 TV채널을 돌릴 수 있을까. 나아가 생각만으로 가만히 앉아 컴퓨터를 운용할 수 있을까.

상상만 해도 신나고 재미있는 이러한 가정은 당장 실현되기는 어렵겠지만 그렇다고 먼 미래의 공상과학 영화에 나오는 얘기만도 아니다.

컴퓨터 기술사 새 전기 컴퓨터와 인간의 인터페이스를 향상시켜 보다 쉽게 컴퓨터를 작동시키기 위한 노력은 컴퓨터 역사가 시작된 이래 부단히 진행돼 왔으며 그 결과 어려운 기계어 대신 윈도 화면에 그림으로 컴퓨터와 의사소통을 하는 방법은 이미 일반화돼 있기도 하다.

나아가 사람의 목소리로 컴퓨터를 작동시키는 기술도 큰 진전을 보여 음성인식 소프트웨어를 내장하면 키보드를 두드리거나 마우스를 사용하지 않아도 구술을 통해 어느 정도 작업이 가능한 단계에까지 이르렀다.

여기에 최근 목소리에서 한 단계 나아가 인간의 생각이나 심리작용만으로 컴퓨터를 작동시키는 방법도 컴퓨터 개발자나 과학자들의 연구대상이 되고 있다.

이른바 브레인-컴퓨터 인터페이스(BCI)라고 하는 이 기술은 사람의 머리 속에서 생각하는 바를 읽어내 컴퓨터로 보내 그에 따라 작업을 수행토록 하는 것이다.

이른바 텔레파시나 떨어져 있는 대상을 움직이게 하는 念動작용(telekinesis)을 이용해 정신으로 컴퓨터에 명령어를 보내는 이 방법은 특히 지체장애자 등 손발을 마음대로 쓰기 힘든 사람들의 수요를 불러일으킬 수 있기 때문에 다양한 접근법으로 기술개발이 진행되고 있는 상황이다.

현재 BCI는 연구방법에 따라 2개 진영으로 나뉜다.

한 진영은 전자 뇌 X레이 촬영의 구성물, 예를 들어 뇌파의 강도나 주파수 등을 컴퓨터로 보내 컴퓨터가 이에 따라 작동하도록 하는 방법을 모색하고 있다.

또다른 진영의 연구는 「반응(evoked response)」을 불러일으키는 방법으로, 이용자가 마음 속에서 일정한 반응을 일으키는 심벌, 예를 들어 알파벳 「P」 등을 보게 되면 그 반응이 센서에 의해 기록되거나 컴퓨터에 전달돼 작동시키는 방법이다.

여기서 전자 뇌파작동을 이용한 방법 중 가장 최근에 나온 BCI시스템은 미국 IBVA 테크놀로지스가 개발한 양방향 뇌파 비주얼 분석기(IBVA)다.

IBVA측은 이 기술을 사람으로 하여금 주변의 모든 것을 조정할 수 있게 하는 일종의 운용체계(OS)로 생각하면 된다고 설명한다.

IBVA는 헤드밴드와 컴퓨터에 연결하는 전송기, 수신기 등으로 구성되는데 이 헤드밴드에는 뇌파작용을 모니터링해 컴퓨터로 보내주는 센서가 장착돼 있다.

일반적으로 사람의 뇌는 심리상태에 따라 다른 종류의 파장을 발생시킨다. 예를 들어 편안한 상태에서는 감마파를, 정신적으로 손상된 상태에서는 델타파를 만들어낸다. 따라서 IBVA는 컴퓨터가 사람의 뇌에서 발생되는 파장을 기록하고 이에 따라 작업을 수행한다는 것이 기본개념이다.

심리상태따라 파장 달라 IBVA는 자사 시스템이 어떠한 종류의 측정 가능한 뇌파작용이라도 구성할 수 있다고 설명한다. 이 회사는 지체장애자를 위해 이 시스템을 이용해 뇌파작용과 눈동자의 움직임으로 작동시킬 수 있는 가전제품의 개발을 추진중인 것으로 알려졌다.

그러나 뇌파의 강도나 주파수를 이용한 IBVA시스템은 사람이 자신의 두뇌활동을 어떻게 컨트롤하는지 모른다는 문제점이 있다는 지적을 받는다. 특히 반응을 이용하는 진영에서는 사람이 반응하는 방법은 여러가지이며 예를 들어 사람에게서 감마선이 IBVA 모델에서처럼 필요한 수준까지 충분히 끌어올릴 수 있게 된다는 증거는 아직 없다고 주장한다.

반면 반응진영을 대표하는 일리노이대학 심리학과의 임마누엘 던친 교수팀의 모델은 일정 심벌에 대한 주체의 반응에 초점을 맞추고 있다.

이 실험은 우선 알파벳과 기호가 씌어진 가로 세로 6개의 칸을 만들어 차례로 불빛이 들어오게 한 뒤 실험대상자에게 원하는 불빛이 들어오는 칸의 문자를 집어들거나 불빛의 횟수를 세어보게 한다. 그리고 컴퓨터는 실험대상자가 반응을 보이는 문자를 해석해 컴퓨터 스크린에 나타내는 것이다. 그러나 이 시스템은 속도가 너무 느려 일반적으로 이용자가 머리에서 컴퓨터로 1분에 2.3개의 단어밖에 보낼 수 없다는 문제점이 있다.

아무튼 실험과 모색단계인 BCI기술이 앞으로 어떻게 진전될지는 아직 두고 봐야 하지만 이의 엄청난 잠재력과 마인드로 메시지를 보낼 수 있다는 사실은 컴퓨터 기술사에 새로운 전기를 예고하는 것이다.