미래기술/미래전망/첨단산업

Nikkei Electronics_2021.7 특집요약 (p20~73)

초(超)진화형 인간의 탄생
인간 확장(Human Augmentation), 정신적 확장으로 가속화

Part 1. 총론
AI와 융합해 새로운 능력 획득, 초 진화의 핫스팟은 뇌

기술혁신을 통한 혜택을 인간에게 피드백한 ‘초(超)진화형 인간’이 탄생을 눈앞에 두고 있다. 그 바탕이 되는 것은 인간 확장(Human Augmentation)으로 불리며 연구 개발되어 온 영역이다. 기존의 외골격과 같은 육체적 확장에서 뇌를 타깃으로 한 정신적 확장으로 가속화되고 있다. 핵심은 AI(인공지능)와의 융합을 통해 지금까지 인간이 갖지 못했던 능력을 획득할 수 있다는 것이다.

‘테크놀로지를 통해 진화하는 ‘인간 2.0’’. 세계 최초 휴대전화 IP서비스인 ‘i모드’ 탄생의 일등공신 중 1인으로 알려져 있는 ACCESS의 공동 창업자이자, 현재는 엔젤 투자가로서 활약하는 TomyK 대표이사 겸 Founder인 가마타(鎌田) 씨는 제품의 소비 경제에 큰 성장을 기대할 수 없게 된 지금, 투자가 향하는 곳은 인간, 특히 건강이나 장수가 될 것이라고 예측하고 있다. 22세기를 향해 인류는 테크놀로지를 통해 업데이트하여 여러가지 형태로 진화할 것으로 보고 있다(Interview-3).

여기서 말하는 진화란, 지금까지 인간이 획득하지 못했던 능력을 새롭게 갖추는 것을 말한다. 예를 들면, 초 단시간에 학습이 가능해지거나, 조금 앞선 미래를 예측하거나 또는 부상이나 병에 걸리는 것을 피할 수 있다.

인간 2.0이 갖게 되는 능력은 매우 광범위하고 이질적이다. 어떻게 보면 인간의 진화를 비선형적으로 추진해 나가는 것이며 이는 ‘초(超)진화’라고 할 수 있을 것이다. 가까운 미래에 그것을 뒷받침하는 것이 AI나 AR(증강현실)∙VR(가상현실), BMI(Brain Machine Interface)와 같은 테크놀로지이다.

-- 능력 특화로 초 진화 --
앞에서 말한 능력을 갖춘 ‘초(超)진화형 인간’에는 몇 가지 타입이 있으며, 그 예로 ‘하이브리드 휴먼(Hybrid human)’, ‘하이퍼 센스(Hyper sense)’, ‘딥 스킬(Deep skill)’을 들 수 있다.

하이브리드 휴먼은 인간과 AI가 융합해 실시간으로 데이터 분석의 능력을 갖추게 되는 유형이다. 웨어러블 기기 등으로 취득한 다종다양한 데이터를 바탕으로 만들어진 ‘인간의 디지털 트윈’이라 할 수 있는 분신(아바타)을 획득함으로써 부상과 질병의 회피, QoL(Quality of Life)과 생산성 향상, 디지털 아바타에 의한 변신과 신체 상의 변용 등이 가능해진다(Part 2. 하이브리드 휴먼 편).

하이퍼 센스는 오감(시각, 청각, 촉각, 미각, 후각)의 능력을 센서로 강화하는 타입이다. 인간의 감각기로는 취득할 수 없는 정보를 고감도 센서가 취득하는 것으로, 평상시에는 느낄 수 없는 것을 검지(檢知)할 수 있다. 계측 기술과 제시 기술을 사용할 경우, 원격지로 감각을 실시간 전송하거나, 자신이 보고 듣는 정보량이나 느끼는 감각의 크기를 자유자재로 조정하는 등도 가능하다(Part 3. 하이퍼 센스 편).

딥 스킬은 테크놀로지를 통해 인지 기능에 개입하여 능력을 최대한으로 높여주는 타입이다. 초 단시간으로 기능 습득을 가능하게 하거나 자신이나 타인 등의 움직임을 미리 예측할 수 있도록 하는 것 외에, 의욕 향상 및 평온한 감정 유지 등, 정신 상태를 컨트롤할 수 있게 된다(Part 4. 딥 스킬 편).

-- 기업의 잇따른 진출로 가열 영역 --
이러한 테크놀로지에 의한 인간의 능력 확장, 다시 말해 ‘인간 확장’의 분야에서는 이미 수많은 대학·연구기관이나 기업들이 연구 개발에 나서고 있다.

벤처 캐피털(VC)의 15th Rock Ventures가 작성한 인간 확장 영역의 카오스맵을 보더라도, 세계에서 다수의 기업들이 여러가지 대처를 하고 있다는 것을 알 수 있다. “생명 확장이 의료와 바이오, 게놈과의 융합 영역이 된다는 점은 흥미롭다. 이와 같은 분야에서는 각각의 전문 영역을 뛰어넘는 다양한 이노베이션(Innovation)이 일어남으로써 스타트업 기업이 진입하기 쉬운 영역이 될 것이다”라고 TomyK의 가마타 씨는 말한다.

대기업에서도 사업화를 위한 연구개발을 가속화하고 있다. 예를 들면 국내에서는 소니 그룹이나 파나소닉을 비롯해 교세라, KDDI, 돗판(凸版)인쇄 등, 복수의 기업들이 움직이기 시작했다.

-- VR이 진화에 크게 기여 --
연구 개발이 활발해지고 있는 배경에는 웨어러블 기기나 센서 등의 계측 기술과 인간에게 피드백하는 기술, 대량의 데이터를 분석하는 AI 기술 등, 여러가지 기술의 발전이 있다. 그 중에서도 크게 기여한 것이 VR기기의 진화이다. 값싼 VR용 헤드 마운트 디스플레이(HMD)가 등장해 개인이 쉽게 고품질 애플리케이션을 개발할 수 있게 되었고 실험에서 이용하기 쉬워졌다.

VR이 실험 환경에 준 임팩트는 크며, 주로 두 가지 역할을 해냈다. 하나는 실제 환경처럼 현실감 높은 영상으로 실험실과 같은 조건 통제를 실시할 수 있다는 점이며, 또 다른 하나는 현실에서 변경할 수 없는 ‘시간’과 ‘공간’과 같은 파라미터를 조건에 추가할 수 있도록 한 점이다.

-- 다음 타깃은 정신 영역 --
인간 확장이라고 해도, 확장하는 대상이나 실현을 목표로 하는 능력은 다양하다. 예를 들어, 산업기술종합연구소의 인간확장연구센터에서는 이 기술을 ’신체 기능’, ‘커뮤니케이션’, ‘감각 기능’, ‘인지 분석’의 확장이라는 4가지로 분류하고 있다. 단, 실현에 필요한 테크놀로지의 진전 정도 등에 따라 개발 단계는 각각 다르다. 아직 연구실 단계의 것도 있지만, 이미 제품화, 서비스화가 진행되고 있는 것도 많다.

지금까지의 개발에서는 로봇팔이나 외골격(엑소스켈레톤)을 이용한 신체 기능, 즉 ‘육체적 확장’이 중심이었다. 예를 들면 외골격인 어시스트 슈트는 사이버다인의 ‘HAL’ 시리즈를 시작으로, 복수의 기업들이 제품화를 통해 노동 집약형의 현장에서 신체 능력의 지원 뿐 아니라, 개호나 재활 용도로도 활용하고 있다.

향후에는 생체 정보의 탐사나 BMI를 이용한 뇌 활동 분석 등 인간 내면의 가시화가 진전될 전망이며, 그로 인해 ‘육체적 확장’에서 인지나 감각·감성 등 ‘정신적 확장’으로 개발의 중심이 바뀔 전망이다.

-- 가속화하는 뇌의 분석 --
이러한 정신적 확장의 열쇠가 되는 것은 미지의 부분이 많은 뇌기능에 대한 해명이다. “브레인테크(Brain-Tech)는 큰 변화가 예상되는 중요한 테마다”(노무라종합연구소의 후지요시(藤吉) 씨).

지금까지는 실험실에서 피험자에게 어떤 작업을 부과하면서 뇌파를 계측해 해석하는 활동이 많았지만, 최근에는 실제 활동 시의 뇌 상태를 비침습적으로 해석, 또는 뇌에 직접 전극을 삽입하거나, 뇌 표면에 시트 상태의 전극을 놓고 신경 세포의 활동을 직접 계측하는 등의 BMI 개발이 추진되고 있다(Part 5. 삽입형 디바이스 편).

-- 두뇌를 보면 승패를 알 수 있다 --
이 프로젝트에서 실시한 e스포츠를 대상으로 한 실험에서는 매우 흥미로운 결과가 나왔다. e스포츠는 일반 스포츠와는 달리, 의자에 앉은 상태에서 경합한다. 일반 스포츠에서는 경기 중 뇌 상태를 뇌파계로 계측할 수 없지만, e스포츠는 그것이 가능하다.

본 실험에서는 격투 게임 대회에서 플레이어의 뇌파를 측정했다. 그러자, 경합 개시 직전 등의 뇌파 변화가 승패 결과와 연관되어 있다는 결과를 얻을 수 있었다고 한다. 구체적으로는 3 라운드 2선승의 시합에서 시합 직전에 감마(γ)파가 커진 선수가 2연승해 승리했다. 라운드별로는 직전에 베타(β)파가 커져 심박수가 떨어진 경우에 그 라운드에서 승리했다. 즉, 게임 실력이 팽팽할 경우, 경합 직전의 뇌파 상태에서 승패를 예측할 수 있는 가능성이 보인 것이다.

-- 외적 요인으로 "뇌"를 바꾸다 --
산업기술진흥기구(JST)의 프로젝트로 ‘DATSURYOKU(탈력)’라는 연구를 추진하고 있다. 스포츠나 피아노 연주 등 실전에서는 긴장으로 인한 근육 수축으로 퍼포먼스가 떨어져 실패하는 일이 적지 않다. 그런데 인간은 의도적으로 힘을 빼는 것은 쉽지 않다.

이에 환경으로부터의 운동 개입을 통해 탈력(脫力; 힘이 빠지는) 상황을 만들어 냄으로써 “뇌의 프로그램을 개변해 무의식적으로 탈력 기술을 획득하는 것을 목표로 하고 있다”(산업기술 종합연구소의 모치마루 씨).

한편, 삽입형 BMI의 대표격은 일론 머스크 씨가 이끄는 뉴럴링크(Neuralink)이다. 이 회사가 2021년 4월에 공개한, 뇌직결형 BMI 장치를 삽입한 원숭이가 조이스틱을 사용하지 않고 본인이 원하는 비디오 게임을 ‘두뇌’로 플레이하고 있는 영상은 세간에 화제가 되었다.

삽입형 BMI는 기존 뇌파계에 비해 훨씬 상세한 뇌활동 정보를 얻을 수 있어 다양한 응용 가능성이 있지만 의료 분야에서 앞서고 있다. 뇌파계와는 달리, 취득할 수 있는 정보의 정밀도가 높은 반면, 뇌를 직접 손상시킬 위험성이 있기 때문에, 안전성이나 윤리적인 심사 등이 확립되어 있는 의료부터 응용되고 있다는 견해가 많다.

-- 본질은 인간과 AI의 융합 --
뇌와 생체, 동작 등의 방대한 데이터가 뒷받침된 초진화형 인간을 실현하기 위해서는 ‘인간과 AI의 융합’이 필수 조건이다. 인간 확장 기술 분야의 1인자인 소니컴퓨터사이언스연구소(소니CSL) 부소장 겸 도쿄대대학원 정보학환(情報學環) 교수인 레키모토 준이치(暦本純一) 씨는 “인간 안에 AI가 들어가 능력을 끌어올리거나 보완하게 된다. '휴먼 AI 인테그레이션(Human AI Integration)이라는 영역이 확대될 것이다”라고 미래를 예측하고 있다(Interview-1).

초진화형 인간에 있어서 AI의 역할은 다양하다. 몸에 부착한 센서가 수집한 수많은 정보를 해석해, 개개인에 필요한 정보만을 필터링해 제시하거나, 미래를 예측해 경고, 또는 인간의 뇌 정보처리를 대신하거나 한다.

실제로, 인간의 지적 능력을 확장하는 AI도 자체 진화를 목표로 하며, 주력 기술의 심층 학습(딥 러닝)에서는 기존의 한계를 뛰어넘기 위한 연구가 시작되고 있다. 그 열쇠가 되는 것이 인간의 ‘의식’인 것이다.

-- 미래는 스킬의 공유 --
“향후, 능력 확장 기술은 앱으로서 유통될 것이다”(레키모토 씨). 그는 스킬(능력)이 스마트폰의 앱처럼 전송되어 누구나 프로그래밍 할 수 있으며 누구나 사용할 수 있게 되는 미래를 그리고 있다.

산업기술 종합연구소가 연구하는 ‘컴피던스·셰어링’에서는 아바타나 로봇, 또는 타인의 신체에 빙의되어 작업할 때 조작자의 스킬을 원격으로 전송한다. 그 때 인간의 능력을 디지털화 한 ‘스킬 모듈’을 인터넷 상에서 주고받게 된다. “인간의 능력처럼 가치 있는 것을 디지털화해, 분석, 통계 모델화, 셰어링해 나가는 미래를 그리고 있다”(산업기술 종합연구소의 모치마루 씨).

Part 2. 하이브리드 휴먼 편
AI가 부상이나 질병을 미연에 방지, 데이터로 원치 않는 미래를 예측

AI와의 융합으로 탄생한 ‘하이브리드 휴먼’은 AI의 능력을 자신의 것으로 체득한 신인류이다. 예를 들어 자신의 미래 모습을 예측하고 상태 악화 등을 미연에 방지할 수 있다. ‘부상이나 병에 걸리지 않는 인간’으로 진화하는 것이다. 그 배경에는 탐사기술의 발전이나 생체정보, 행동습관 등 다양한 데이터를 분석해 실시간으로 처리하는 기술의 실현이 있다.

Part 3. 하이퍼 센스 편
맛과 냄새의 정량화가 가속화, 궁극의 퍼스널라이즈화

오감이 확장된 초진화형 인간 하이퍼 센스는 체성감각을 자유자재로 조절할 수 있다. 그 배경에는 센서의 소형화 및 고정밀화라고 하는 계측 기술의 진화와 AI 분석, 감각 제시 등의 재현 기술의 실현이 있다. 그 너머에는 개인의 취향 및 센서와 감성을 연결시킨 데이터베이스를 이용하는 궁극의 퍼스널라이즈화가 기다리고 있다.

Part 4. 딥 스킬 편
뇌를 단련하여 초고속 학습, 인지에 잠재된 확장의 새로운 경지

사물의 이해 및 인식, 판단과 같은 인지, 그리고 예측과 감정의 제어를 관장하는 곳이 뇌이다. 테크놀로지의 진화로, 지금까지 가시화가 어려웠던 뇌기능을 단련하는 여러가지 접근법이 등장하고 있다. 그것은 인류에게 있어서 새로운 능력, 즉 ‘딥 스킬’의 획득을 뒷받침하여 인간을 초진화로 이끌어 줄 것이다.

Part 5. 삽입형 디바이스 편
실용적으로 다가오는 삽입형 BMI, 의료에서 인간 확장의 도구로

생체 내에 삽입해 인간의 신체 활동 등을 보조하는 ‘삽입형 전자 디바이스’의 개발이 활발해지고 있다. 지금까지는 심장 페이스메이커 등 용도가 일부로 한정되어 있었지만, IoT나 BMI(Brain Machine Interface)와 같은 기술의 진화로, 보다 고도의 다양한 기능이 실현되고 있다. 시장은 의료용부터 활성화되고 있지만, 앞으로는 그 외의 시장으로도 확대될 전망이다.

Part 6. 운동선수 편
‘경합하는 뇌’에 진화를 위한 힌트 있어, 기능 해명으로 뒤집히는 상식

‘승리’라는 목표를 위해 평상 시에 몸과 마음을 단련하고 있는 운동선수에게는 인간의 진화를 위한 수많은 힌트가 쌓여 있다. 지금, 운동선수 세계에서 주목받고 있는 것이 ‘뇌’의 기능이다. 뛰어난 스킬, 순간의 상황 판단, 강인한 멘탈 등은 어떻게 만들어지는가? 테크놀로지의 진화가 그 미지의 영역의 수수께끼를 밝히려 하고 있다.

● Interview-1
인간과 AI의 융합으로 능력 향상, 확장 기술은 앱으로 유통된다
레키모토 준이치 씨 (소니 컴퓨터사이언스 연구소 부소장/도쿄대 교수)

인간의 능력이 인터넷을 통해 시공간을 뛰어넘어 확장해 나가는 개념 ‘IoA(Internet of Abilities)’를 제창하는 소니컴퓨터사이언스연구소(소니 CSL) 부소장이자 도쿄대학 대학원 정보학환교수 레키모토 준이치 씨. 인간 확장 기술의 분야를 이끄는 리더 중 한 사람인 그는 지금 어떤 연구를 하며 인간 확장 기술의 미래를 어떻게 생각하고 있는지를 확인한다.

● Interview-2
캐주얼하게 확장할 수 있는 미래를, 뺄셈 기술의 중요성을 깨닫는다
이나미 마사히코 씨 (도쿄대학 첨단과학기술연구센터 교수)

고도의 정보화 사회에서는 어떠한 ‘신체’가 최적화인가? 새로운 신체상(身體像)으로서 ‘자재화(自在化) 신체’를 제창하는 도쿄대학 첨단과학기술 연구센터교수 이나미 마사히코 씨는 스스로의 육체라고 하는 제약으로부터 해방되어, 물리 세계와 가상세계로 확장된 무수한 신체를 자유자재로 구사하는 미래를 그린다. 그 미래가 사회에 어떤 변화를 가져올 것인지 알아본다.

● Interview-3
‘인간2.0’으로 인생 120시대를, 융합 영역의 생명 확장을 기대
가마타 도미히사 씨 (TomyK 대표 도쿄대학 대학원 특임교수)

전자기기 전용의 소프트웨어를 개발하는 ACCESS의 공동 창업자로, 일찍이 화제가 되었던 ‘i모드’ 탄생의 일등공신 중 1명이기도 한, TomyK 대표이사&Founder의 가마타 도미히사 씨. 최근에는 엔젤 투자가로서 스타트업을 지원하고 있어, Google에 매수된 로봇 벤처 SCHAFT에 투자한 것으로도 알려져 있다. 그 가마타 씨가 주목하고 있는 분야 중 하나가 인간 확장 기술로, 관련 스타트업에도 투자하고 있다. 그에게 인간 확장 기술, 그리고 인간의 미래 전망에 대해 알아본다.

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