생각만으로 전자제품을 동작하고 로봇을 제어하는 세상을 꿈꿔본 적이 있나요? 이와 같은 세상을 만들러 많은 연구자들이 Brain to Computer Interface (BCI) 분야에서 연구를 진행하고 있습니다. BCI는 생각으로 로봇와 전자기기를 제어하는 기술을 의미합니다. BCI 로봇은 뇌파를 통해 인간의 명령을 감지하고 해당 동작을 수행하게 됩니다.

하지만 사용자가 생각만으로 로봇을 다루는 것은 단순하지 않습니다. 컴퓨터는 단순히 정형화된 뇌파를 감지하여 그에 맞는 동작을 수행할 수 있기 때문입니다. 즉 명령을 내리기 위한 정형화된 뇌파를 만들어내는 사고를 하는 훈련이 필요합니다. 훈련을 받더라도 다른 작업에 집중하면서 로봇을 움직일 수 있도록 명령을 내리는 것은 매우 어려운 일입니다.    

그렇다면 사용자가 BCI 사용법을 배우지 않고, 로봇이 인간의 마음을 읽어서 스스로 동작하게 하는 방법은 없을까요? 과연 로봇이 인간의 마음을 읽고 스스로 행동하는 시대가 올 수 있을까요?

MIT 대학의 컴퓨터 과학 및 인공지능연구소와 보스턴 대학이 이 문제를 해결하려 두뇌보다 더 빨리 로봇 실수를 바로 잡을 수 있는 피드백 시스템을 만들고 있습니다.

이 팀이 개발한 로봇제어 시스템은 뇌파 데이터를 사용하여 실시간으로 사람이 오류를 감지했는지를 판단할 수 있습니다. 또한 새로운 기계학습(Machine Learning) 알고리즘을 통해 이 시스템은 10~30ms 안에 실시간으로 뇌파를 분류할 수 있습니다. 기계학습이란 컴퓨터가 사람처럼 학습을 통해 새로운 지식을 배울 수 있게 하는 기술입니다. 이 기술의 대표적인 예로 알파고를 들 수 있습니다.

로봇은 사람이 실수나 오류를 인식했을 때 발생하는 뇌파를 통해 실시간으로 자신의 행동이 잘못됐는지를 판단합니다. 즉, 로봇은 사용자의 뇌파를 분석해 자신의 행동에 동의했는지를 판단하게 됩니다.

이 연구의 수석 저자인 Daniela Rus는 로봇을 작동하기 위해서 "당신은  로봇을 보면서 로봇의 동작에 동의하는지, 하지 않는지만 생각하면 됩니다. 로봇이 당신에게 적응할 것입니다. 그 외 다른 것은 필요 없습니다.”라고 말합니다.

또한 연구진은 향후 시스템이 더 복잡한 작업으로 확장될 수 있다고 믿고 있습니다. Daniela Rus는 현재 개발된 시스템은 비교적 단순한 양자택일 작업을 처리하지만이 앞으로 더 직관적인 방식으로 로봇을 제어할 수 있다고 전망합니다.

이 연구는 오는 5월 싱가포르에서 개최되는 IEEE 학술대회에서 발표될 예정입니다.

해당 기사는 아래 MIT news와 논문을 기반으로 작성하였습니다. 

MIT news
http://news.mit.edu/2017/brain-controlled-robots-0306
paper
https://groups.csail.mit.edu/drl/wiki/images/e/ec/Correcting_Robot_Mistakes_in_Real_Time_Using_EEG_Signals.pdf

정리,  한국뇌과학연구원 강호중 연구원