기초과학연구원, 동물 행동 읽어내는 인공지능 틀 개발

"비지도 학습방식 이용해 객관적인 결괏값 제공"

생쥐의 행동 패턴 분석 [기초과학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 이창준 인지사회성연구단장과 차미영 수리계산과학연구단 데이터사이언스그룹 CI단장 공동 연구팀이 인공지능(AI) 학습을 통해 동물의 행동을 분석할 수 있는 분석도구 '섭틀'(SUBTLE)을 개발했다고 22일 밝혔다.

동물 행동 분석 기법은 기초 신경과학 연구, 질병의 원인과 치료 방법 연구 등 다양한 연구에 활용된다.

최근 인공지능 학습 방식을 활용해 시간에 따라 복잡하게 변화하는 동물 행동을 이해하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

1대의 카메라로 동물을 촬영해 특정 움직임이 일어나는 시간과 빈도를 분석, 학습데이터의 결괏값을 인공지능에 제공해 분석하는 방법이 사용되고 있지만 데이터를 구축하는 데 시간이 오래 걸리는 데다 실험자의 주관적 판단에 의해 결괏값이 왜곡될 우려가 있다.

연구팀은 최근 떠오르는 '비지도 학습'(Unsupervised learning) 방식을 활용해 3차원 모션캡처 장비로 추출한 움직임 정보를 분석, 동물 행동을 분류할 수 있는 프레임워크(틀)를 구현하는 데 성공했다.

비지도 학습은 결괏값, 즉 해답이 없는 학습데이터로부터 인공지능이 스스로 데이터의 패턴과 구조, 특성을 찾아 유사성을 기준으로 묶어 분석하는 학습방식이다.

인간의 개입을 최소화해 편향 없이 동물 행동을 분석할 수 있다.

개발한 섭틀로 생쥐 움직임을 분석해 검증한 결과 뒷발로 서기, 네발로 걷기, 멈추기, 털 고르기 등 다양한 행동 패턴을 정확하게 구분하는 데 성공했다.

생쥐 움직임 데이터 추출 [기초과학연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]

기존 행동 분석 방법 대비 2배 이상의 높은 정확도를 보였다.

또 그룹 비교가 가능해 새끼 생쥐와 성체 생쥐 그룹 간 행동 데이터의 미묘한 차이까지 식별할 수 있으며 팔굽혀펴기, 들어올리기, 밀기 등 인간의 운동 동작도 정확히 구분할 수 있다.

연구팀은 지난해 4월 섭틀 기술을 AI 기반 임상·비임상 행동 시험 분석 회사인 액트노바에 이전했으며, 섭틀의 코드를 오픈소스로 공개했다.

차미영 CI단장은 "연구팀이 개발한 알고리즘을 동물의 움직임을 모방하는 로보틱스 산업을 비롯해 행동 패턴 인식이 필요한 산업 전반에 유용하게 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '국제컴퓨터비전회지'(International Journal of Computer Vision) 지난 20일 자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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