두뇌 활동을 텍스트로 변환하는 인공지능 개발 중
두뇌 활동을 텍스트로 변환하는 인공지능 개발 중
  • 김대현 기자
  • 승인 2020.04.24 14:49
  • 댓글 0
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미국의 연구원들은 사람들이 말하는 동안 신경 데이터를 추적했다.
미국의 연구원들은 사람들이 말하는 동안 신경 데이터를 추적했다.

[퓨처타임즈=김대현 기자] 과학자들은 두뇌 활동을 텍스트로 바꿀 수 있는 AI를 개발한다. 아직 이 시스템은 문장을 크게 말하는 사람의 뇌 활동만 감지해 작동하지만, 전문가들은 이 시스템이 말을 할 수 없거나 타자를 칠 수 없는 환자의 의사소통을 도울 수 있으며, 인공 담화 기관의 기초가 될 수 있다고 한다.

독서 의식은 현실에 한 걸음 더 다가왔다. 과학자들은 두뇌 활동을 텍스트로 바꿀 수 있는 인공지능을 개발했다.
 
현재 이 시스템은 누군가가 큰 소리로 말하는 동안 감지된 신경 패턴에 대해 작동하지만, 전문가들은 이 시스템이 결국 증후군에 걸린 환자와 같이 말을 할 수 없거나 타자를 칠 수 없는 환자들의 의사소통을 도울 수 있다고 말한다.
 
"아직 그러한 단계에 이르진 않았지만, 우리는 이것이 인공 담화 기관의 기초가 될 수 있다고 생각합니다,"라고 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 공동 연구 저자 조셉 마킨 박사가 말했다.
네이처 뉴로사이언스지에 기고한 마킨과 동료들은 간질 발작을 감시하기 위해 뇌에 전극 배열을 이식한 참가자 4명을 모집해 시스템을 어떻게 개발했는지를 밝힌다.
 
이 참가자들은 "티나 터너는 팝 가수"와 "도둑들이 30개의 보석을 훔쳤다" 등 50개의 정해진 문장을 여러 번 소리내어 읽도록 요청 받았다. 참가자들이 말하는 동안 연구팀은 그들의 신경 활동을 추적했다.
 
이 데이터는 인공지능 시스템의 일종인 기계 학습 알고리즘에 입력되어 각 구어 문장의 뇌 활동 데이터를 일련의 숫자로 변환시켰다.
 
음성의 측면과 관련된 숫자를 확인하기 위해, 시스템은 뇌 활동 데이터의 작은 부분에서 예측된 소리를 실제 녹음된 오디오와 비교했다. 그후 숫자의 문자열은 시스템의 두 번째 부분으로 전달되어 일련의 단어로 변환했다.
 
처음에 시스템은 터무니없는 문장을 뱉어냈다. 그러나 각 단어 순서를 실제로 소리내어 읽은 문장과 비교하면서, 단어와 관련된 숫자의 문자열과 어떤 단어들이 서로 따르는 경향이 있는지를 학습하면서 향상되었다.
 
시스템은 완벽하지 않았다. 그 중 "음악가들은 경이롭게 조화를 이룬다"가 "시금치는 유명한 가수였다"는 말로 해독되었고, "벽 근처에 전선이 놓여 있었다"는 "울새가 노란 백합을 입을 것인가"로 바뀌는 실수가 있었다.
 
그러나 연구팀은 새로운 시스템의 정확성이 이전의 접근 방식보다 훨씬 높다는 사실을 발견했다. 정확도는 사람마다 다르지만 한 참가자의 경우 평균적으로 각 문장의 3%만 수정이 필요했는데, 이는 전문 인간 필사자의 단어 오류율인 5% 보다 정확도가 높다. 그러나 연구팀은 후자와 달리 알고리즘은 적은 수의 문장만 처리한다고 강조한다.
 
마킨은 "사용한 [50 문장]의 범주를 벗어나려고 하면 해독의 질이 훨씬 더 나빠진다"고 말하면서, 시스템이 특정 문장을 학습하고, 뇌 활동에서 단어를 식별하고, 영어로 일반적인 패턴을 인식하는 것에 의존할 가능성이 있다고 덧붙였다.
 
또한 연구팀은 한 참가자의 데이터에 대한 알고리즘 훈련이 최종 사용자로부터 훈련 데이터가 덜 필요함을 의미한다는 점을 발견했다. 이는 환자들에게 있어 훈련을 덜 부담스럽게 할 수 있는 것이다.
 
연구에 참여하지 않은, 해당 분야의 전문가인 마스트리히트 대학의 크리스찬 허프 박사는 이 시스템이 일반적으로 필요한 수백만 시간이 아니라 참가자 한 명당 40분 미만의 훈련 데이터와 제한된 문장 모음을 사용했기 때문에 이 연구가 흥미로웠다고 말했다.
 
"그렇게 함으로써 지금까지 달성하지 못한 수준의 정확성을 달성한다"고 그는 말했다.
그러나 그는 이 시스템이 문장을 크게 말하는 사람들의 뇌 활동에 의존하기 때문에 많은 중증 장애 환자들에게는 아직 사용할 수 없다고 지적했다.
 
"물론 이것은 환상적인 연구지만, 그 사람들은 'OK 구글'도 사용할 수 있습니다,"라고 그는 말했다. "이것은 사고의 번역이 아니라 언어에 관련된 두뇌 활동의 번역입니다."
 
허프는 자신의 생각을 읽는 다른 사람들에 대해 걱정하지 말아야 한다고 말했다. 뇌 전극은 이식되어야 하는 반면 상상하는 언어는 내면의 목소리와 매우 다르기 때문이다.
 
그러나 셰필드 대학의 뇌 기계 인터페이스 전문가 마흐나즈 아르바네 박사는 지금 윤리적인 문제를 고려하는 것이 중요하다고 말했다. "우리는 기계가 우리의 마음을 읽을 수 있는 단계에서는 아주 멀리 떨어져 있습니다,"라며  "하지만 그렇다고 해서 우리가 그 문제에 대해 생각하거나 계획을 세우지 않아도 된다는 뜻은 아닙니다." 라고 그녀는 말했다.

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