비행기 조종하는 ‘뇌 컴퓨터’

뇌 신경세포와 기계가 결합하면 기존 컴퓨터의 성능이 크게 향상될 전망이다. 뇌 컴퓨터를 개발한 토마스 드마스 교수가 뇌 신경세포가 올려진 전자장치를 들고 있다.

컴퓨터는 인간과의 체스 대결에서 잇따라 승리할 정도로 놀라운 속도로 발전했다. 하지만 아무리 컴퓨터의 성능이 뛰어나다 해도 인간의 다양한 지적능력에는 미치지 못한다. 단지 인간이 미리 주입한 명령과 처리만을 수행할 뿐이다.

인간처럼 창조적이고 유연한 사고능력을 가진 컴퓨터의 등장은 요원하다. 이런 까닭에 과학자들은 미지의 영역인 뇌를 이해함으로써 뇌의 정보처리 능력을 모방한 컴퓨터를 개발할 수 있을 것으로 생각한다.

그런데 최근 미국의 한 연구진이 뇌의 모방이 아닌, 아예 살아있는 뇌 세포를 이용한 컴퓨터를 개발했다. 트랜지스터 대신 쥐의 뇌에서 얻은 2만5000여개의 신경세포가 정보를 처리하는, 일명 ‘뇌 컴퓨터’를 개발한 것이다. 이 컴퓨터는 가상공간에서 F-22 전투기를 조종하는 능력을 선보였다.

개발의 주역은 미 플로리다대 생의공학자인 토머스 드마스 교수 연구팀. 이들은 언젠가는 뇌 컴퓨터가 무인비행기를 조종하거나 수색구조 작업 또는 폭발물처리처럼 위험한 일을 사람 대신 할 수 있을 것으로 내다봤다.

뇌의 신경세포는 어떻게 F-22 전투기 시뮬레이터를 작동할 수 있을까? 기술의 핵심은 신경세포와 F-22 전투기 시뮬레이터를 잇는 전자장치에 있다. 연구팀이 특별히 고안한 이 전자장치는 60개의 전극으로 구성된 MEA(multi-electrode array)라는 전자판이다. 이 판에 쥐의 신경세포를 올려놓고, 시뮬레이터로부터 오는 전기신호를 신경세포에 전달하고, 이에 반응한 신경세포의 전기신호를 포착해 시뮬레이터로 보낸다. 이를 통해 신경세포는 F-22 전투기 시뮬레이터를 작동시킬 수 있는 것이다.



제각기 행동하던 신경세포들은 MEA에 올려진 후 마치 하나의 네트워크처럼 교류했다. 그에 따라 맑은 날은 물론 허리케인과 같은 폭풍우가 부는 악조건에서도 비행기를 성공적으로 조종할 수 있었다.

드마스 교수는 “뇌의 창조적이고 유연한 능력은 하나의 신경세포가 아니라 수십억 개의 신경세포를 통해 발휘된다”면서 “우리는 이 연구를 통해 신경세포들이 어떻게 하나의 네트워크로 작동하는지에 대해 좀더 깊이 이해하고자 한다”고 말했다.

한편 드마스 교수는 플로리다대로 오기 전인 2002년에 조지아공대에서 뇌 신경세포로 작동하는 로봇을 개발했다. 조지아공대 연구팀은 지난해 7월 미국 뉴욕에서 열린 예술과 로봇의 결합 작품을 선보이는 ‘아트보트’(artbots) 전시회에 신경세포로 작동되는 ‘그림 그리는 로봇’을 출품해 화제를 불러일으키기도 했다.