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[뇌-컴퓨터 상호 작용 및 바이오컴퓨팅의 미래] 오가노이드 온 칩 바이오컴퓨터에 연결된 살아있는 뇌 세포는 이제 MetaBOC라는 오픈 소스 지능형 상호 작용 시스템 덕분에 로봇을 운전하는 방법을 배울 수

박세훈 | 기사입력 2024/07/05 [00:06]

[뇌-컴퓨터 상호 작용 및 바이오컴퓨팅의 미래] 오가노이드 온 칩 바이오컴퓨터에 연결된 살아있는 뇌 세포는 이제 MetaBOC라는 오픈 소스 지능형 상호 작용 시스템 덕분에 로봇을 운전하는 방법을 배울 수

박세훈 | 입력 : 2024/07/05 [00:06]

 

뇌-컴퓨터 상호 작용 및 바이오컴퓨팅의 미래

오가노이드 온 칩 바이오컴퓨터에 연결된 살아있는 뇌 세포는 이제 MetaBOC라는 오픈 소스 지능형 상호 작용 시스템 덕분에 로봇을 운전하는 방법을 배울 수 있다. 이 획기적인 프로젝트는 인간의 뇌 세포를 인공 신체와 통합하는 것을 목표로 한다.

바이오컴퓨팅은 신흥 기술에서 가장 놀라운 개척지 중 하나이며, 뉴런이 컴퓨터와 동일한 언어인 전기 신호를 사용하여 통신한다는 사실에 의해 가능해졌다. 실리콘 칩에 대량으로 배양된 인간의 뇌세포는 컴퓨터로부터 전기 신호를 받아 처리하고 반응할 수 있다.

더 인상적인 것은 그들이 배울 수 있다는 것입니다. 이 개념은 호주 모나쉬 대학교(Monash University)의 디쉬브레인(DishBrain) 프로젝트에서 처음 시연되었다. 연구진은 약 80만 개의 뇌세포를 칩에 배양해 시뮬레이션 환경에 배치한 뒤 이 바이오컴퓨터가 5분 안에 퐁 게임을 하는 법을 배우는 것을 관찰했다. 이 프로젝트는 호주 군대의 신속한 자금 지원을 받아 Cortical Labs라는 회사로 발전했다.

코티컬 랩스(Cortical Labs)의 최고과학책임자(CSO)인 브렛 케이건(Brett Kagan)은 초기 단계에서도 인간의 뉴런 강화 바이오컴퓨터가 오늘날의 AI 머신러닝 칩보다 훨씬 더 빠르게 학습하고 훨씬 적은 전력을 사용한다고 밝히며 "더 많은 직관, 통찰력 및 창의성"을 보여준다고 밝혔다. 우리의 뇌는 단지 20와트를 소비하며, 자연에서 가장 강력한 컴퓨터를 작동시킨다.

케이건은 "우리는 강화 학습에 대한 테스트를 수행했다"며 "의미 있는 학습이 시작되기 전에 필요한 샘플의 수 측면에서 생물학적 시스템은 기본 형태에서도 최고의 딥 러닝 알고리즘을 능가한다는 것을 발견했다"고 설명했다. "정말 놀랍습니다."

윤리적 문제 외에도 한 가지 문제는 "습식기" 구성 요소를 활성 상태로 유지해야 하므로 영양, 수분 공급, 온도 제어 및 병원균으로부터의 보호가 필요하다는 것입니다. 2023년에 Cortical의 이러한 구성 요소 유지 기록은 약 12개월이었다.

뇌세포가 전극에 연결되기 전에 3차원 구조로 스스로 조직화하는 인디애나 대학의 '브레이노웨어(Brainoware)' 오가노이드, 뉴로플랫폼 바이오컴퓨팅 칩의 보상 메커니즘으로 도파민을 사용하는 스위스 스타트업 파이널스파크(FinalSpark) 등 유사한 프로젝트가 그 이후에도 등장했다.

MetaBOC 프로젝트는 상당한 진전을 나타냅니다. 톈진대학교(Tianjin University)의 하이허 뇌-컴퓨터 상호작용 및 인간-컴퓨터 통합 연구소(Haihe Laboratory of Brain-Computer Interaction and Human-Computer Integration)의 연구원들은 남부 과학 기술 대학교(Southern University of Science and Technology)의 팀과 함께 오픈 소스 소프트웨어 시스템을 개발했다. MetaBOC는 뇌 온 칩 바이오컴퓨터와 전자 장치 간의 인터페이스 역할을 하여 뇌 오가노이드가 전자 신호를 통해 세상을 인식하고, 상호 작용하고, 작업을 학습할 수 있도록 한다.

톈진 연구팀은 인디애나 대학의 접근 방식과 유사한 공 모양의 오가노이드를 사용하는데, 이는 3차원 구조가 복잡한 신경 연결을 용이하게 하기 때문이다. 이 오가노이드는 저강도 집속 초음파 자극 하에서 성장하여 인지 능력을 향상시킨다. MetaBOC은 또한 AI 알고리즘을 사용하여 뇌세포의 생물학적 지능과 통신한다.

연구진은 로봇 공학을 핵심 통합 대상으로 강조한다. 그들은 뇌 온 칩 바이오 컴퓨터가 이제 장애물 회피, 표적 추적, 로봇 팔과 손을 사용하여 물체를 조작하는 것과 같은 작업을 마스터하여 로봇을 운전하는 방법을 배울 수 있음을 보여준다. 뇌 오가노이드는 전기 신호를 통해 세상을 인식하기 때문에 시뮬레이션된 환경에서 훈련하여 생물학적 구성 요소에 대한 위험을 최소화할 수 있다.

로봇 이미지에 노출된 뇌 오가노이드는 실제 뇌 제어 프로토타입이 아니라 미래의 응용 분야를 설명하기 위한 모형이라는 점에 유의해야 한다. 이러한 바이오 컴퓨터에 대한보다 사실적인 표현은 Cortical Labs의 이미지에 의해 제공되며, 이러한 뇌 칩 시스템이 실제로 어떻게 보일 수 있는지 보여준다.   Impact Lab

 

 
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