두뇌를 클라우드에 연결할 준비가 되셨는가?

 

기술자이자 미래학자인 레이 커즈와일(Ray Kurzweil)은 2030년대 초에 고대역폭 연결을 통해 인간의 신피질과 클라우드를 네트워크화할 것이라고 예측한다.

 

단기적 의미는 척수 손상, 간질, 시력 상실 및 청력 상실과 같은 신경 장애로 고통받는 사람들이 궁극적으로 감각 및 운동 기능을 회복할 수 있음을 의미한다.

 

장기적인 의미는 공상 과학 소설의 페이지를 벗어난다. "생각하고 Google"할 수 있고, 감각과 행동을 로봇 아바타에 연결하고, 다른 인간과 공감적으로 연결하고, 초인적 지능을 얻는 것 등이 있다.

 

Neuralink(일론 머스크가 설립한 것으로 유명), Paradromics 및 Blackrock Neurotech와 같은 회사는 움직임을 제어하고 감각을 인식하는 뇌 영역에 삽입되는 미크론 규모의 실을 사용한다. Kernel과 같은 다른 회사는 고품질 신경 신호와 전체 머리 범위를 제공하는 웨어러블 센서를 사용하여 차세대 뇌 측정 시스템을 구축하고 있다.

 

이 분야는 일반적으로 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface) 또는 BCI로 알려져 있다. 이 메타트렌드는 재료 과학, 컴퓨팅, 머신러닝 및 로봇 공학의 융합을 통해 가능하다.

 

기술의 의미, BCI 기술의 간략한 역사 및 일부 주요 BCI 회사의 최신 개발에 대해 논의해 본다.

 

BCI 사용 및 영향

 

고대역폭 BCI의 의미는 다양하고 중요하다. 아마도 그들에 대해 생각하는 가장 좋은 방법은 단기 및 장기의 기간 측면에서 생각하는 것이다.

 

단기적 영향

 

다음은 BCI의 가장 즉각적이고 분명한 적용 사례 두 가지이다.

 

#1. 뇌졸중 환자는 BCI를 사용하여 다음과 같이 작성한다. 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 신경과학 연구자들은 "경막하 전극 배열"(Blackrock Neurotech 제공)이라고 하는 128개의 전극 뇌 임플란트를 사용하여 뇌졸중 환자를 치료했다. 81주 동안 자신의 생각(AI가 읽은 뇌파)만으로 "배가 고프다", "안경을 가져오세요" 등의 메시지를 쓸 수 있었다.

 

#2. 마비된 환자는 이제 iPhone에 "입력"할 수 있다. 운동 활동에 영향을 미치는 쇠약 질병인 근위축성 측삭 경화증(ALS)의 진행 단계를 앓고 있는 환자가 최근 자신의 생각만으로 다른 사람과 텍스트 교환을 수행할 수 있음을 시연했다. 그의 iPhone과 이식 가능한 BCI를 통합하는 소프트웨어로 가능하다.

 

장기적 영향

 

즉각적인 의학적 영향 외에도 주목할만한 두 가지 제안된 장기적인 영향이 있다. 개인의 인지 능력을 향상시키는 BCI 기술의 능력과 이 기술이 AI의 능력과 비교하여 인간을 강화하는 데 어떻게 도움이 되는지이다.

 

#1. 인간 지능 향상: "생각하고 구글링"할 수 있다면 어떨까? 모든 것을 기억할 수 있다면 지능이 어떻게 변할까?

 

인간의 모든 지식에 순식간에 액세스할 수 있는 클라우드에 마음을 연결한다고 상상해 보자. 이 능력으로 어떤 종류의 새롭고 심오한 혁신, 솔루션 및 이론이 나타날까? 우리는 어떤 새로운 사업을 만들 것인가?

 

이제 수십억 명의 사람들이 이 능력을 가지고 있다고 상상해 보자.

 

회사, 국가 또는 개인에게 팀을 지능적으로 사용하는 것보다 더 큰 가치는 없다.

 

우리 마음을 모두 연결할 수 있다면 어떨까?

 

광대역 BCI를 통해 공동체(또는 인류 전체)가 서로 연결되어 감정, 기억, 생각이 광범위하게 공유되는 미래 사회를 상상해 보자. 클라우드를 통해 80억 명의 마음을 연결하면 혁신적인 인간 지능 상태에 도달하여 역사상 가장 역사적인 평화와 협력의 시기가 될 수 있는 길을 열 수 있다. 내 책 미래는 당신이 생각하는 것보다 빠르다(The Future is Faster Than You Think)에서 쓴 "메타 지능” 라는 개념이다. 미쳤다고 말할 수도 있지만, 우리 "인간"은 40조 개의 개별 인간 세포로 구성되어 있으며, 각각 독립적으로 살아 있고 연결되어 협력하여 당신을 창조한다는 사실을 잊지 말아야 한다.

 

#2. 증강 인간의 약속: AI가 위험하다고 주장하고 인류를 지배하는 기술(터미네이터 시나리오)에 대해 걱정하는 사람들은 "AI 대 인간"이 아니라 "AI 대 인간"일 수 있다는 개념에서 위안을 얻어야 한다. 증강 인간에 비해.”

 

AI와 인간의 융합, 즉 인류가 다음 단계로 발전하고 진화할 수 있도록 BCI 기술을 통한 인간-기계 협업에 관한 것이다.

 

이것은 공상 과학 소설처럼 들리지만 이런 일이 일어나고 있다. 사실 우리는 이미 많은 메모리와 지식 기반 및 기능을 스마트폰에 아웃소싱했다. 그것들은 항상 손이 닿는 곳에 있으며 비록 그것들이 당신 안에 있지 않을지라도 당신의 일부이다.

 

우리는 체스를 보면 인간-기계 협력의 이점을 볼 수 있다.

 

체스는 컴퓨터가 인간을 능가한 최초의 영역 중 하나였으며 AI는 계속해서 개선되고 있다.

 

그러나 인간과 인공지능(AI)이 한 팀이 되어 경쟁하는 '사이보그 체스'라고도 불리는 첨단 체스 분야는 인간-AI 팀이 인공지능 체스 엔진 단독보다 우월함을 여러 경기에서 보여줬다.

 

이러한 미래를 만들어 갈 기업을 살펴보기 전에 BCI 기술의 역사와 진화를 이해하는 것이 도움이 된다.

 

BCI 기술의 간략한 역사

 

과학자들과 엔지니어들은 1950년대부터 일부 버전의 BCI를 개발해 왔다. 그러나 1970년대가 되어서야 "뇌-컴퓨터 인터페이스"라는 용어가 두피에 부착된 전극에서 EEG 신호를 분석하는 프로젝트를 지휘한 UCLA의 Jacques Vidal 교수에 의해 만들어졌다.

 

BCI 기술 발전의 두 가지 주요 발전은 인공 와우의 성공과 심부 뇌 자극의 사용이다.

 

인공와우

 

신경 인터페이스 기술 개발의 첫 번째 돌파구는 인공와우의 개발과 성공이었다.

 

달팽이관 이식은 중이 또는 내이의 손상이나 발육 부진을 우회하여 청각 신경을 직접 자극하여 청력을 회복시키는 외과 이식형 전극이다. 소리를 듣고 전기 신호로 변환하는 외부 음성 프로세서를 통해 작동한다. 그런 다음 이러한 신호는 달팽이관으로 전송되어 청각 신경 섬유를 자극하여 귀의 감각 부분을 우회한다.

 

미국 FDA가 1980년대 인공와우 사용을 처음 승인한 이후 수십만 명의 사람들이 이 침습적 신경 인터페이스를 사용하여 듣는 데 도움을 주고 있다.

 

뇌심부 자극

 

뇌심부 자극(DBS)의 사용은 BCI 기술 발전의 또 다른 중요한 이정표이다.

 

DBS는 뇌의 특정 영역에 전극을 이식하는 것을 포함한다. 이 전극은 비정상적인 뇌 활동을 조절하거나 뇌의 화학적 불균형을 조정할 수 있는 전기 충격을 생성한다. 다양한 뇌 영역의 자극은 사람의 가슴 피부 아래에 배치되는 심장박동기 같은 장치에 의해 제어된다.

 

DBS는 파킨슨병과 같은 운동 장애와 강박 장애를 포함한 정신 질환을 포함한 다양한 상태를 치료하는 데 사용된다.

 

National Institutes of Health에 따르면 전 세계적으로 160,000명 이상이 DBS를 받았다.

 

오늘날의 선도적인 BCI 기업

 

다음은 가장 유망한 BCI 기술을 개발하고 있다고 생각되는 5개 회사의 간략한 프로필이다.

 

#1. Blackrock Neurotech

 

 

Blackrock Neurotech의 새로운 BCI인 Neuralace는 속눈썹보다 얇다.

 

2008년에 설립된 Blackrock Neurotech는 BCI 기술을 위한 세계 최고의 플랫폼 회사로 인간의 BCI를 현실로 만드는 데 앞장서고 있다. Blackrock은 이미 FDA 승인을 받아 인체에 사용되는 장치 당 거의 100개의 전극이 있는 이식형 관통 어레이를 갖춘 세계 유일의 회사이다. 일부 환자는 여러 장치를 사용하기도 한다.

 

현재까지 전 세계적으로 BCI를 머리에 품고 생활하는 인간 환자는 36명이며 이 중 32명이 Blackrock의 기술을 사용하고 있다.

 

"현재 수십 명의 인간 환자들이 우리의 임플란트와 기술을 사용하여 10년 전에는 상상할 수 없었던 일을 마음으로 직접 수행하고 있다."라고 Blackrock의 CEO이자 공동 설립자인 Marcus Gerhardt는 말했다. "우리는 수백 개의 세계 유수의 연구 기관 및 20개 이상의 임상 파트너 센터와 함께 기술을 개발하는 데 10년 이상을 보냈다."

 

Blackrock Neurotech는 인간 BCI 응용 분야에서 광범위한 "최초"를 지원했다. 예를 들어, 사지 마비 환자에게 뇌에서 직접 로봇 팔다리를 제어할 수 있는 기능을 최초로 제공했다. 그리고 처음으로 ALS 환자, 심지어 완전히 감금된 환자도 정신에 의해 직접 제어되는 청각 스펠러를 통해 다시 의사소통할 수 있다.

 

2022년 11월 Blackrock은 Neuralace라는 새로운 차세대 BCI를 공개했다.

 

기억력과 시력을 회복하고 우울증과 같은 정신 건강 장애를 치료하려면 더 많은 뉴런과 인터페이스할 수 있는 BCI가 필요하며 이것이 Blackrock의 새로운 BCI가 해결하도록 설계된 것이다.

 

Neuralace는 속눈썹보다 얇은 유연한 레이스 구조의 칩에 10,000개 이상의 채널을 가지고 있다.

 

Blackrock은 2024년에 신경과학 연구 커뮤니티에서 Neuralace를 사용할 수 있게 하고 2028년까지 인간의 시각 보철물로 BCI를 처음으로 시연할 계획이다.

 

#2. Neuralink

 

 

Neuralink의 BCI는 "두개골의 Fitbit"을 목표로 한다.

 

2016년 일론 머스크가 설립한 Neuralink는 아마도 가장 잘 알려진 BCI 회사일 것이다.

 

 

 

2022년 11월 일론과 Neuralink 팀은 우리의 마음을 기계와 연결하고 궁극적으로 병합하기 위한 로드맵 업데이트와 함께 프레젠테이션을 했다.

 

프레젠테이션 중에 일론은 Neuralink BCI의 첫 2가지 응용 프로그램이 (1) 마비 환자가 디지털 장치를 보다 효과적으로 사용하도록 돕고 (2) 시력을 잃은 사람들의 시력을 회복시키는 것이라고 말했다. 실제로 팀은 Neuralink의 BCI가 원숭이의 뇌에서 시각적 자극을 자극하는 데 어떻게 사용되었는지에 대한 비디오 데모를 보여주었다.

 

Link라고 하는 Neuralink 장치의 현재 버전은 약 1/4 크기이며 대략 1,000개의 전극을 포함한다. 이러한 전극 또는 채널은 뉴런을 기록하고 자극할 수 있다.

 

2020년에 Neuralink 팀은 뇌에 Neuralink 칩을 이식한 살아있는 돼지를 선보였으며 돼지가 러닝머신 위를 걸을 때 살아있는 뇌 신호를 보여주었다. 그리고 2021년에 Neuralink는 Neuralink BCI를 사용하여 퐁을 핸즈프리로 플레이하는 원숭이 비디오를 강조했다.

 

2022년 11월, 팀은 크기는 거의 같지만 최대 4,000개의 전극을 포함하는 업데이트된 BCI 버전을 작업 중이라고 말했다.

 

Neuralink가 사용할 계획인 주요 혁신 중 하나는 "누군가가 라식 수술을 받는 것처럼 쉽게" 두개골의 작은 구멍을 통해 뇌에 전극을 삽입하는 수술용 로봇이다.

 

그렇다면 언제 인간에게서 Neuralink BCI를 볼 수 있을까?

 

일론은 회사가 미국 FDA에 임상 시험을 위한 서류를 제출하기 시작했으며 6개월 안에 Neuralink BCI를 인간 환자에게 이식하기를 희망한다고 말했다.

 

#3. Paradromics

 

 

Paradromics의 BCI는 1,600개 이상의 백금-이리듐 마이크로 와이어로 구성된다.

 

Paradromics는 마비에서 언어 장애에 이르는 장애가 있는 사람들을 도울 차세대 BCI를 만드는 임무를 수행하고 있다.

 

이 회사의 이식형 장치는 1,600개의 백금-이리듐 마이크로 와이어로 구성된 1cm 정사각형 칩이 칩 한쪽에서 어레이로 돌출되어 있다.

 

이 "브레인 칩"은 연질막과 뇌를 덮고 있는 경질막 보호막 사이의 층에 위치한다. 칩을 뇌에 놓으면 1,600개의 백금-이리듐 마이크로와이어가 신피질 깊숙이 1.5mm만 침투한다.

 

이 칩은 데이터를 뇌의 상층부 안팎으로 전송한 다음 대상의 가슴 피부 바로 아래에 이식된 모듈로 데이터를 전송한다. 모든 것이 피부 바로 아래에 있기 때문에 아무도 당신에게 뇌 칩이 이식되어 있다는 것을 알지 못할 것이다.

 

Paradromics 플랫폼의 핵심 기능은 확장성이다.

 

2021년 현재 회사의 프로토타입 장치는 양 피질의 30,000개 이상의 전극 채널에서 전기 기록을 시연했다.

 

Paradromics BCI는 현재 양에서 테스트 중이며 내년 중 인간에게 도달하는 것을 목표로 하고 있다. 먼저 심각한 마비가 있는 사람들의 삶을 개선하고 텍스트, 커서 및 음성을 통한 통신을 복원하기를 희망한다.

 

#4. Synchron

 

 

침습적 뇌 수술을 피하기 위해 경정맥을 통해 부착된 Synchron BCI

 

2021년에 Synchron은 영구 이식형 BCI에 대한 인간 임상 시험을 수행할 수 있는 미국 FDA 승인을 받았다. Stentrode라고 불리는 Synchron의 BCI에서 주목할만한 점은 신경 임플란트가 개뇌 수술을 필요로 하지 않는다는 것이다. 이 장치는 경정맥을 통해 뇌의 주요 혈관 중 하나에 삽입되는 4cm "관형 전극 격자"이다.

 

Stentrode는 운동 피질의 인근 뉴런 그룹에서 생성된 전기장을 감지한 다음 기록된 신호를 환자의 가슴에 내장된 무선 송신기에 전달한다. 이 신호는 외부 디코더로 전송된다.

 

호주 연구의 일환으로 Stentrode는 ALS 환자 4명이 온라인으로 은행 업무와 쇼핑을 할 수 있도록 했다. 그리고 지난 12월 한 환자가 이 장치를 사용하여 BCI를 통해 보낸 첫 번째 트윗을 보냈다.

 

#5. Kernel

 

 

Flow라는 Kernel의 웨어러블 BCI는 자전거 헬멧 크기 정도이다.

 

Kernel의 CEO Bryan Johnson은 우리가 신체의 다른 부분에 대해 할 수 있는 것처럼 의사와 개인이 인간의 뇌에 대한 건강 정보를 얻을 수 있도록 하는 임무를 수행하고 있다.

 

Johnson은 Bloomberg와의 인터뷰에서 다음과 같이 말했다.

 

"우리는 사전에 측정을 하고 치료를 한 다음 치료가 어떻게 진행되고 있는지 확인하기 위해 결과를 측정하는 뇌에 대한 정권을 가진 적이 없다...우리는 건강의 다른 측면에 사용하는 것과 동일한 과학 공학과 엄격함을 뇌에 적용할 수 있다.”

 

Flow는 근적외선 분광법을 통해 뇌 활동을 측정하는 Kernel의 비침습성 웨어러블 헤드셋이다. Flow가 다른 점은 가능한 최고의 광학 품질을 유지하면서 고가의 방 크기 장비를 자전거 헬멧 크기의 장치로 줄인다는 점이다.

 

Johnson이 지적한 것처럼 Flow는 VR 헤드셋 착용에서 케타민과 같은 환각제의 효과에 이르기까지 뇌에 대한 개입의 효과를 조사할 수 있다.

 

마지막 생각들

 

모든 기하급수적 기술과 마찬가지로 BCI의 미래는 가속화되고 있다. 그리고 모든 기하급수적 기술과 마찬가지로 처음에는 믿을 수 없을 정도로 느리게 움직인다.

 

내 친구이자 멘토이자 싱귤래리티 대학의 공동 창립자인 레이 커즈와일(Ray Kurzweil)은 2030년대 초까지 인간의 두뇌와 클라우드 사이에 끊김 없는 고대역폭 연결이 가능할 것이라고 예측한다.

 

불과 10년 후이다.

 

영화 매트릭스에서 내가 가장 좋아하는 부분은 네오가 무술과 헬리콥터 훈련 프로그램을 뇌에 업로드하는 부분이다. 이제 양자 역학에서 예술에 이르기까지 다양한 주제와 영역에서 그렇게 할 수 있다고 생각해 봐야 한다.

 

뇌과학, 인공지능, 컴퓨팅, 로봇 공학을 융합하는 힘은 엄청나다. 그리고 그 의미는 광범위하다.

 

이 메타트렌드 시리즈(20개 중 11번째)의 다음 블로그에서는 " Web3 및 Metaverse의 부상" 범주로 이동한다. 메타트렌드#11에서는 Web3/메타버스 (AI + VR/AR + 블록체인)의 등장에 대해 알아본다.