[바이오타임즈] 2016년에 있었던 이세돌과 인공지능 알파고의 대국은 말 그대로 인공지능 신드롬을 불러왔다. 알파고는 인간의 뇌 신경망 구조를 본뜬 ‘딥러닝’이라는 알고리즘을 사용했는데, 앞으로는 이를 활용한 뇌 연구가 활발해질 전망이다. 이제 인간이 뇌를 연구하는 조력자로 인공지능을 쓰는 시대가 온 것이다.

인공지능 기술에 기반이 되는 뇌 연구

뇌 과학(Brain Science)은 뇌의 신경생물학적 구조와 기능을 규명해 작동 원리와 의식 현상을 파악하고, 이를 통해 사고, 인지, 언어, 행동 등 고등 신경 정신 활동에 대한 포괄적 이해를 추구한다. 이 학문은 인간의 물리적, 정신적 기능을 심층적으로 탐구하며 과학이나 의학뿐만 아니라 교육, 산업, 문화 전반에 근본적이고 실제적인 변혁을 목표로 한다. 따라서 뇌 과학, 뇌 공학, 뇌 의약학 등 뇌와 관련된 모든 분야가 포함된다. 또한 신경질환 및 정신질환의 발병원인을 규명하고 이를 토대로 예방 방법과 치료 기술을 개발한다.

뇌 과학 연구는 오래된 학문이 아니다. 하지만 인간의 본질을 알아가는 지식의 보고로 21세기 중후반에 이르면 뇌 과학 중심의 융합 기술로 모든 패러다임이 변화할 전망이다.

한편, 알파고를 개발한 영국의 인공지능 프로그램 개발업체 딥마인드의 창업자 하사비스는 뉴로사이언스와 과학 분야를 융합하면 인공지능이 앞으로 더 발전할 수 있다고 시사했다. 딥러닝을 시작으로 인공신경망 분야가 급속도로 발전한 이후, 최근 컴퓨터 과학 분야 연구자들의 뇌 과학 분야에 대한 관심이 커지고 있다.

해외 주요국의 인공지능 기반 뇌 연구 정책

최근 4차 산업혁명 시대의 핵심 기술로 인공지능이 주목받고 있다. 인공지능은 산업, 생활, 공공 등 사회 전반에 영향을 줄 전망으로, 세계 주요국을 비롯한 다수의 기업들이 뇌 관련 연구에 집중적으로 투자 및 연구개발을 진행하고 있다. 미국이나 EU 등 세계 주요국은 뇌 연구와 인공지능 영역에 범정부 차원에서 수십억 달러 규모 달러를 지원하고 있으며, 구글, 마이크로소프트, 페이스북 등 글로벌 기업은 인공지능 분야의 시장 선점을 위해 뇌 연구를 진행 중이다.

(1) 미국

미국은 뇌 연구 분야에 오랫동안 꾸준히 투자하고 있다. 2013년에는 '브레인 이니셔티브(BRAIN Initiative)'를 발표했고, 국립보건원(NIH) 주도로 ‘브레인 2025: 과학적 비전(BRAIN 2025: A Scientific Vision)’을 발표했다. 브레인 이니셔티브는 뇌 내부 신경망에서 나타나는 신경흥분패턴 다이나믹스(Dynamics)을 규명하고, 원인이 불분명한 알츠하이머와 파킨슨 등 다양한 뇌 질환 메커니즘 규명과 치료법을 개발한다.

또한, 미국 정부는 향후 4차 산업혁명 시대를 대처하는 정책적 방향을 제시하는 「인공지능의 미래를 위한 준비(2016.10)」, 「인공지능 국가연구개발 전략 계획(2016.10)」, 「인공지능과 자동화가 경제에 미치는 영향(2016.12)」을 발표했다.

미국의 인공지능 관련 정책 내용

출처: 융합 연구 정책 센터(2018)

(2) 일본

일본의 뇌 연구 방향은 다른 나라와 조금 다르다. 일본은 그간 미국과 EU 등 주요국이 개발한 뇌 연구의 한계를 극복할 수 있는 새로운 연구 대상인 ‘마모셋 원숭이’를 제시했다. 이와 관련해 일본의 문부과학성은 「뇌 과학 연구 전략 추진 프로그램(2008)」의 후속 프로그램으로, 영장류의 뇌 지도로 인간의 뇌를 이해하는 「브레인/마인드(BRAIN/MINDS) (2014)」를 발표했다. 이는 유전자 발현 제어 기술과 유전자 변환 기술 등을 활용해 뇌 기능을 이해하고 알츠하이머와 조현병 등 뇌 질환 치료법을 개발하는 데 목적을 두고 있다.

또한, 일본 정부는 2016년 4월 총리 직속의 인공지능 기술 전략 회의를 출범시켜, 2017년 3월에는 2030년까지 인공지능 산업화를 위한 3단계 로드맵을 완성했다. 구체적으로 1단계는 각 영역에서 데이터 구동형 인공지능 이용과 활용으로 관련 신제품과 서비스가 등장하는 단계다. 2단계는 인공지능 데이터 활용으로 새로운 산업이 탄생하고 확대되는 단계다. 3단계는 각 영역이 융, 복합되어 상호 에코시스템이 구축되는 단계다.

(3) 중국

중국은 「차이나 브레인 프로젝트 2016~2030」를 수립해 뇌 질환의 조기 진단을 위한 기기 개발과 뇌 관련 질환을 예방 및 치료하기 위한 과학적 탐구 및 기술 개발을 장기적(15년간)으로 진행할 계획이다. 이 프로젝트는 중국 국립 자연 과학 재단(NSFC, National Natural Science Foundation of China)과 중국 과학기술부(MoST, Ministry of Science & Technology)가 설계했으며, 뇌 과학 및 뇌 기반 지능 기술을 장기적으로 연구한다.

또한, 인공지능 뉴로의 기초 이해와 뇌 연구 기술 플랫폼을 개발해 뇌 질환의 조기 진단 및 중재를 연구함과 동시에 뇌 기계 지능 기술을 개발하는 양방향 전략을 추구한다.

한국, 인공지능 연계 뇌 연구 기술 집중 육성

국내는 현재 고령화 사회에 진입함에 따라, 뇌 연구 기반의 정밀 의학, 인공지능을 활용한 개인 맞춤형 의료 기술 등이 주목받고 있다. 뇌 질환을 조기에 진단하고 예방 및 치료까지 가능한 개인 맞춤형 의료 기술과 빅데이터 기반의 인공지능 기술은 유망한 산업으로 성장할 가능성이 커 미래 성장 동력이 될 수 있는 분야다.

한편, 국내는 2018년 5월에 「제3차 뇌 연구 촉진 기본계획」을 통해 ‘뇌 연구 혁신 2030’을 발표했다. 이 연구는 1998년 제1차 뇌 연구 촉진 사업(1998~2007)과 2008년 제2차 뇌 연구 촉진 사업(2008~2017)에 이은 3단계 한국형 뇌 연구의 마스터플랜인 셈이다.

제3차 뇌 연구는 ‘고도화된 뇌 이해와 뇌활용 시대 진입’을 비전으로 삼는다. 뇌에 대한 근원적 이해를 추구하고, 뇌 질환 극복으로 국민의 부담을 줄여 삶의 질을 높이고, 더 나아가 뇌 연구를 기반으로 신기술이 창출되는 것을 목표로 제시하고 있다. 이를 달성하기 위해 6개 분야를 중점 추진하는 내용을 담고 있다.

특히 뇌의 원리를 규명하는 데 인공지능을 적극적으로 활용하고 있다. 규명된 뇌 원리는 차세대 인공지능, 뇌-기계 인터페이스(BMI, Brain-Machine Interface), 뉴로모픽칩 등 4차 산업혁명 시대의 핵심인 지능화 기술을 개발하는 데 활용된다. 또한, ICT와 로봇, 뇌를 융합해 인체에 삽입하는 신경 자극 조절 전자약 등 뇌 질환 치료 기기도 개발할 계획이다.

미국, 유럽, 일본, 중국 등 주요국이 뇌 연구를 기반으로 한 인공지능 기술 개발에 적극적으로 투자하고 있다. 국내도 인공지능 시대를 준비하기 위한 뇌 연구에 더욱 전략적인 투자가 필요한 시점이다. 국내 뇌 과학 분야는 정부의 투자와 연구 등이 다소 산재 되어있다. 따라서 플래그쉽 프로젝트를 도입해 부처 간의 협력체계 구축과 거버넌스 협력체계를 확보하는 게 우선이다. 장기적으로는 R&D 투자와 인프라 구축을 위한 노력도 동반되어야 할 것이다.

[바이오타임즈=나지영 기자] jyna19@biotimes.co.kr

나지영 기자 다른기사 보기