사람이 생각하면, 로봇이 말 대신 하는 기술 개발됐다… 어느 수준일까?

연구팀이 뇌-컴퓨터 인터페이스를 활용해 연구를 진행하는 모습./사진=Neurosurgery 제공

사람의 뇌에 이식된 전극으로부터 전기 신호를 받은 컴퓨터가 사람이 상상하는 음절을 대신 말하는 기술이 개발됐다. 더 발전하면 루게릭병 등으로 말하는 능력을 잃어가는 환자들에게 큰 도움 될 것으로 보인다.

이스라엘 텔아비브대 연구팀은 사람이 음절을 떠올리면 기계가 이를 대신 말하는 방법을 찾기 위한 연구를 진행했다. 이를 위해 뇌와 컴퓨터를 연결해 상호작용이 가능하도록 하는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’를 활용했다. 음절을 발음하거나 떠올릴 때 뇌에서 발생하는 전기 신호를 파악하려면 뇌의 깊숙한 곳에 전극을 심어야 한다. 연구팀은 신경외과적 수술을 앞둔 환자를 한 명 모집해 연구를 진행했다.

연구팀은 수술 도중 환자의 뇌에 전극을 이식했고 회복한 그에게 ‘a’와 ‘e’ 두 음절을 반복적으로 소리 내 말하도록 지시했다. 환자가 음절을 발음할 때 뇌 활동을 기록한 연구팀은 딥러닝 과 머신러닝을 사용해 인공지능 모델을 훈련시켰다. 그 결과, 인공지능은 환자가 a나 e를 떠올릴 때 활성화되는 특정 뇌 영역을 식별할 수 있게 됐다.

이어서 연구팀은 환자에게 자신이 a와 e를 발음한다는 걸 상상하라고 지시했다. 그러자 두 음절을 발음할 때 활성화되는 뇌 영역을 인식한 컴퓨터가 미리 녹음된 a 또는 e 음절을 재생했다. 정확도는 약 85%로 나타났다.

연구팀에 따르면 이번 연구는 음절을 발음할 때 활성화되는 개인의 뇌 영역을 식별하고, 이를 컴퓨터로 발음하게 만든 최초의 연구다.

연구의 저자 아리엘 탱커스 박사는 “우리의 목표는 컴퓨터가 완전한 어절을 발음할 수 있도록 하는 것”이라며 “우리 연구는 언어 생성을 위한 뇌의 기능을 일부 대체할 수 있는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’를 개발하는 데 있어 중요한 단계로, 발성과 관련된 근육이 완전히 마비된 사람에게 소통의 기회를 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제 학술지 ‘신경외과(Neurosurgery)’에 최근 게재됐다.