‘스마트 호스피탈’의 최전선

 AI가 구하는 생명

일본 각지에서 ‘스마트 호스피탈’이 존재감을 높이고 있다. '스마트 호스피탈'이란 디지털 기술을 구사해 의료나 건강관련 데이터를 적극적으로 활용하는 병원을 말하며 질병의 예방 및 일상 생활과도 깊이 관련되어 있다. 스마트 호스피탈로 인해 사람들은 건강한 삶을 유지할 수 있으며 국가 재정의 지출 감소로 이어질 수 있다.

AI를 통해 난치병의 치료법을 찾아내어 환자의 생명을 구한 사례도  나오고 있다. 이번 특집에서는 건강을 뒷받침해 생명을 지키는 정보 플랫폼 구축의 최전선을 취재했다.

Part 1. 다가오는 ‘2025년 문제’
해결 방안은 데이터의 집적

헬스케어의 ‘2025년 문제’가 병원을 압박하고 있다. 일본의 의료 재정 악화에 따른 경영난과 저출산에 의한 인재부족이 그것이다. 해결 방안은 건강 및 생활 관련 데이터를 집적하는데 있다.

부상이나 병에 걸렸을 때뿐만 아니라, 건강할 때부터 병원에 다니는 것이 당연 시 된다---. 지금 일본의 병원이 변화하기 시작했다. 그 주역은 AI(인공지능) 등의 첨단기술을 구사해 병원 내에 축적한 의료∙건강 데이터를 적극적으로 활용하는 병원인 ‘스마트 호스피탈’이다. 기존의 ‘치료’뿐만 아니라, 지역 주민의 건강을 유지하는 ‘예방’의 거점이 되는 것을 목표로 한다.

비용 200분의 1의 절감 기술 개발

갈륨비소(GaAs)계 초고효율 태양전지는 지금까지 변환 효율이 Si계 태양전지의 2배 가까이 비싸지만, 제조 비용이 고가인 관계로 인공위성 등 한정된 용도로만 사용되고 있었다. 현재는 비용을 지금까지의 200분의 1로 절감하는 기술 개발이 진전되고 있다.

거리 주행용 EV가 필요로 하는 에너지의 대부분을 태양전지로 충당하는 등 에너지 문제에 있어서 게임체인저가 될 전망이다. 하루 수 십km의 거리 주행이라면 태양전지만으로 EV를 주행할 수 있다---. 그런 세상이 빠르게 현실로 다가오고 있다.

최근에 1㎾분 전후라는 대량의 갈륨비소계 초고효율 태양전지를 차체에 장착한 4인승 전후의 승용차 개발 사례가 급증하고 있다. 중국 Hanergy Mobile Energy Holding은 미국의 갈륨비소계 태양전지 제조사인 미국 Alta Devices를 2013년에 인수. 그 기술을 이용해 2016년에 4종류의 컨셉트카를 발표했다. 1일의 태양광 충전으로 80km를 달리는 자동차와 가동식 태양전지 패널로 되어 있어 주차 시에 앞 유리를 덮을 수 있는 일석이조의 자동차 등이 있다.

-- 2021년에는 실용화가 시작된다 --
실제 제품도 등장하기 시작했다. 원래는 대학발(發) 솔라카(태양 자동차) 팀이었던 네덜란드의 Lightyear은 2019년 6월에 고효율 태양전지를 탑재한 EV ‘Lightyear One’을 개발해 예약 판매를 시작했다. 자동차 납품은 2021년에 할 예정이다. 

잠재 능력을 이끌어내고, 생각만으로 로봇도 움직인다

2020년 과학기술의 진보로 인간의 육체적∙지각적인 한계를 초월한 ‘슈퍼맨’이 출현한다. 1988년에 개봉한 애니메이션 ‘AKIRA’는 2020년 도쿄올림픽 개막을 앞둔 수도 ‘네오 도쿄’가 무대다. SF영화 ‘블레이드 러너’의 설정 시기와도 겹친다.

인공지능(AI)과 달리 인간이 개입하는 ‘슈퍼맨’ 기술. 생각만으로 로봇이나 자신의 신체, 분신 등을 자유자재로 움직이게 할 수 있다. 애니메이션이나 영화에서 그려졌던 세계가 점점 현실이 되고 있다.

-- 잠재 기술 향상 --
헬멧을 쓴 여성이 판자를 양손으로 들고, 그 위에서 볼을 굴리고 있다. 그 판 위로 페트병을 내밀면 왼팔 외측에 설치된 ‘제3의 팔’인 로봇 팔이 천천히 움직이며 페트병을 잡는다. 여성의 표정에 변화는 없다.

뇌와 기계를 연결해 ‘움직여!’라고 생각만 하면 로봇 등을 조작할 수 있는 ‘브레인 머신 인터페이스(BMI)’가 진화하고 있다. 오사카대학의 니시오 교수 연구팀은 실험을 통해 지금까지 실현이 어려웠던 뇌가 복수의 작업을 동시에 하는 ‘멀티태스크’를 실현했다. 애니메이션 ‘공각기동대’에서 그려진 사이보그의 신체를 조종하는 능력이 현실에서도 재현 가능한 단계에 가까워지고 있다.

니시오 교수는 “기계나 AI는 진보했지만 인간은 거의 변하지 않았다. 앞으로는 BMI로 인간 자체가 진화할 것이다”라고 주장한다. 뇌파를 사용한 로봇 조작을 잘하는 사람과 그렇지 못한 사람이 있지만 

DeNA 상무감사역 고이즈미 신이지 씨

1. 머리말
본고에서는 제4차 산업혁명의 진전과 각국의 대응을 소개하고, 이를 성공시키기 위해 어떠한 조건이 필요한가 등에 대해 여러분이 생각하는데 도움이 될 힌트를 제시하고 싶다.

2. 제4차 산업혁명의 진전
(1) 산업혁명의 변천
증기기관의 발명으로 다양한 동력기관이 생산 현장에 투입된 제1차 산업혁명, 전기의 발명과 오토메이션 도입으로 동일한 품질∙규격의 제품을 대량 생산할 수 있게 된 제2차 산업혁명, 컴퓨터와 인터넷의 발전이 주도하며 제조 현장에 대한 로봇∙공작기계의 도입으로 가일층의 자동화가 진전된 제3차 산업혁명 등의 시대를 거쳐 디지털 이노베이션을 핵심으로 하는 제4차 산업혁명의 시대를 맞이하고 있다.

전세계의 디지털 데이터양은 급속한 기세로 증가하고 있어 2020년에는 약 40제타바이트까지 확대될 것이라는 예측도 있다. 그 중에서도 소셜미디어와 같은 비구조화 데이터가 증가하면서 이를 유효하게 활용할 수 있는가 여부가 산업의 경쟁력을 좌우하는 시대가 되었다.

(2) 디지털 이노베이션의 사례
① 제조공정에서 사이버 공간과 피지컬 공간의 융합

인프라 위기, 소프트웨어 기술로 해결

태풍, 지진 등의 재해나 자원 부족으로 인해 일본의 상하수도망의 존속이 위협을 받고 있다. 불필요한 부분이 많은 기존의 인프라 정비∙유지관리 방식을 버리고 발상을 전환할 필요가 있다. 관건은 하드에 대한 투자뿐 아니라 기계학습이나 데이터 공유와 같은 소프트 기술이다.

올 9월에 발생한 태풍 15호. 간토지방에 상륙한 관측사상 최대 규모의 세력으로 인해 지바현 남부의 일부 지역에서는 수도 시설이 정전돼 최대 약 9만 가구가 단수됐다. 전력 복구나 수도관 세정 등이 필요했기 때문에 지바현 전역에서는 단수 해소까지 2주일이 소요됐다.

하루에 필요한 음료수는 1인당 약 3리터 정도지만 입욕이나 세탁, 화장실 등의 생활용수는 그 10배 가까운 양이 필요하다. 급수 차량을 파견한다고 해도 이동수단이 없는 세대는 그 혜택을 받지 못하는 경우도 많다.

-- 기계학습으로 여과를 최적화 --
그러한 상황에서 지바현 훗쓰시, 교난초, 다코초 등의 지방자치단체가 지원을 요청한 곳은 물순환기술을 개발하는 WOTA(도쿄)다. WOTA는 소형의 배수 여과 시스템 ‘WOTA BOX’를 사용한 비상시용 샤워유닛을 지바현 내에 7기 설치. 약 300명이 샤워를 이용했다.

[Sexy Technology]
• 3차원 공간을 해석하는 딥러닝 기술
이미지에 이어 공간에도 ‘표현학습’, 심층생성 모델의 위력

• 튀김 등의 부정형 사물을 model-less로 고속 피킹
오므론이 2지 그리퍼(Gripper)용으로 경량의 파지 기술

• IBM이 로봇용으로 새로운 강화학습 방법
안전 제약을 충족하면서 양질의 학습으로 보수(報酬) 증대

[Cool Topic]
• PFN의 심층학습 베이스 외관 검사 제품, 40사 이상이 구입
CPU판 런타임 무상 제공으로 자사의 Menoh 이용

• Intel 등에 이어 Arm도 구글의 ‘bfloat32’ 채용

산업기술총합연구소

목차

■ 권두언 --- 패키징 정리학

■ 특집/산업기술종합연구소의 첨단 일렉트로닉스∙패키징 기술
- 특집에 대해
- 고신축성 전도 소재와 이것을 응용한 어플리케이션
- 임의의 형태를 가진 IoT센서에 관한 요소기술과 앞으로의 전망
- 후막(厚膜) 나노 인쇄 기술과 그 응용 전개
- 광반응 프로세스를 이용한 플렉시블 전자 세라믹스막 개발과 전자부품 응용
- 광표면 화학수식(修飾) 나노코팅 기술을 통한 표면∙계면(界面)기능 제어
; 5G를 위한 고강도 이종재료 접합기술로의 응용 전개
- MRAM 고성능화를 위한 스핀트로닉스(Spintronics)디바이스의 3차원 적층화 기술개발