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다른 사람의 마음을 읽는 일명 ‘궁예의 관심법’ 기술인 BCI(brain-computer interface)는 전 세게 과학들이 연구하고 있다. 이번에는 캘리포니아대학 샌프란시스코캠퍼스(University of California, San Francisco) 연구팀이 뇌에 이식한 전극을 통해 AI로 뇌파를 문장으로 변환하는 기술을 개발했다.

연구 결과는 네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)에 논문명 ‘인코더-디코더 프레임 워크를 사용해 대뇌 피질 활동을 텍스트로 기계 변환(Machine translation of cortical activity to text with an encoder–decoder framework)’으로 3월 30일(현지시각) 게재됐다.

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연구팀은 뇌전증(간질) 치료에서 뇌에 전극을 삽입해 치료를 진행하고 있는 뇌전증 환자 4명을 대상으로 실험을 수행했다.

이 실험은 대상자에게 “티나 터너는 팝 가수다”, “도둑이 30개의 보석을 훔쳤다” 등 단문 50개를 소리 내어 여러 번 읽고, 감지된 뇌파를 기계학습 알고리즘을 사용한 AI로 문장으로 변환하는 것이다.

처음 실험에서는 AI가 의미 없는 문장을 생성했다. 하지만 읽어달라고 한 문장과 생성된 각 단어의 나열을 비교할 때 단어와 관련된 문자열을 서로 따르며 단어 배우기가 향상됐다. 그런 다음 AI로 말하고 있는 뇌 활동을 문장을 생성했다.

대상자가 생성한 문장의 정확도는 각각 다르지만, 한 대상자의 경우 97%의 정확도의 문장이 생성됐다. 이는 실제로 사람 속기자들이 써낸 문장에서도 전체 5%가량이 오류가 있어 이 실험 결과로만 볼 때 정확도가 매우 높다.

다만, AI 분석 대상 문장은 50개의 단문에 한정되어 있어 확장성에는 아직 더 연구를 진행해야 할 것으로 보인다. 연구팀에 따르면 “이번 실험의 50문장을 벗어나면 정확도는 더 낮아질 수 있다고”고 말했다.

실제로 실험에서 말도 안 되는 문장도 생성됐다. ‘음악가들은 훌륭한 화음을 이룬다(Those musicians harmonise)’라는 문장을 ‘그 시금치가 유명한 가수다(The spinach was a famous singer)’로 변환했다. 또 ‘벽 근처에 철사 한 통이 놓여 있다(A roll of wire lay near the wall)’를 ‘노란 백합을 입을까(wear a yellow lily)’로 변환했다.

이번 연구의 공동 저자인 조셉 마킨 (Joseph Makin) 박사는 “우리가 만든 인공지능은 영어의 일반적인 문법을 인식하고 뇌의 활동에서 단어를 식별하는 동시에 특정 문장에 대한 학습을 결합해 문장을 생성하는 것이다”며, “아직은 먼 길을 가고 있지만, 문장을 자동으로 작성하는 장치의 기초가 됐으면 한다”고 말했다.

이번 연구 결과에 BCI 연구 과학자들의 반응은 매우 고무적이다. 마스트리흐트대학(Maastricht University) 크리스티안 허프(Christian Herff) 박사는 “이러한 연구는 보통 수백만 시간의 실험이 필요하지만, 이번 연구에서 실험 대상자 1명당 실험 시간은 40분 미만이었으며 각 문장의 읽기 횟수도 제한적이었다. 그 점을 감안할 때 이번 결과는 매우 훌륭하다”고 말했다.

김들풀 기자 itnews@