의료 AI가 생명을 구한다

코로나19로 진행되는 기술혁신

코로나19의 대책으로 의료 현장에 AI(인공지능)의 활용이 급속도로 확대되고 있다. 미지의 바이러스에 대한 지견을 빠르게 공유하여 감염 리스크가 적은 환경에서 환자를 트리아지(Triage, 치료의 우선순위를 결정)한다.

이는 인간과 AI가 분업을 통해 진단 및 치료, 신약 개발의 효율을 높이려는 취지이다. 의료 현장에서 AI의 활용은 오래 전부터 그 필요성이 주장되어 왔지만, 코로나 사태로 단숨에 진전되기 시작했다. 영상 진단 지원, 문진, 신약 개발의 장(場)에서 각각 진행되는 AI 활용의 현황과 과제를 파헤쳐 본다.

Part 1. AI 영상 진단 지원
잇따라 승인, 도입 가속화 / 중국 AI와 협업

코로나19 대책으로 AI(인공지능)을 사용해 폐 CT(컴퓨터단층촬영장치)의 이미지를 분석하는 시스템이 주목을 받고 있다. 후생노동성은 2020년 6월 3일, 코로나19에 관련된 의료기기로서 AI를 이용한 폐 영상 분석 프로그램의 제조 판매를 승인했다. 해당 분석 시스템은 AI를 탑재한 의료 진단 지원 기기의 연구 개발·제조·라이선스 사업을 전개하는 CES 데카르트(Descartes)의 상품으로서, 개발 자체는 2015년에 창업한 중국 AI 스타트업 인퍼비전(Infervision)이 담당했다.

좌절과 반성 끝에 이뤄낸 성과

일본의 슈퍼컴퓨터 ‘후가쿠(富岳)’가 성능 랭킹 4관왕을 달성했다. 전 세대기인 슈퍼컴퓨터 케이(京)의 상용화 실패에 대한 반성이 그 출발점이었다. 하지만 진짜 시련은 지금부터다. 실제 운용을 통한 실적 쌓기뿐 아니라, 세계적으로 격화되고 있는 개발 경쟁 등 넘어야 할 산이 많다. 후가쿠 개발의 발자취를 돌아보며 그 실력을 검증해본다.

“2위 하면 안 되는 겁니까?”---. 일본에서 유행한 이 말을 탄생시킨 정부의 사업구분(정부 또는 지자체가 공개적으로 예산 사업 실태를 파악하고 필요한지 등을 판정하는 것)으로부터 약 10년. 이화학연구소와 후지쓰(富士通)가 공동으로 개발한 슈퍼컴퓨터 ‘후가쿠’가 올해 6월, 세계 랭킹 4관왕을 달성했다. 가장 대표적인 랭킹 ‘Top500’에서 일본이 1위를 차지한 것은 ‘케이(京)’가 획득한 이래 8년 반만으로, 다른 3개 부분을 포함해 동시에 4관왕 달성은 세계 최초이다.

개발을 견인한 이화학연구소의 마쓰오카(松岡) 계산과학연구센터장은 “결과가 2위로 끝난다 해도 어쩔 수 없다라는 것이 후가쿠 개발 프로젝트의 스탠스였다”라고 말한다. 위대한 업적을 이룬 후가쿠 개발은 케이의 좌절과 반성에서 시작되었다.

-- ‘케이’의 산업 이용이 확대되지 않아 --
1년 전인 2019년 8월, 케이는 역할을 마치고 셧다운 되었다. 2012년 9월에 공용을 개시, 약 7년동안의 이용자는 총 1만 1,000명이었다.

TTES, 계측 가능 센서 개발

다리의 휨(Deflection) 상태의 상시 모니터링은 데이터의 축적 등 이점이 있지만 비용이 비싸다. 그래서 계측할 때만 센서를 이용하는 모니터링 기술을 개발하고 있다. 다리의 안전성과 직결되는 휨 현상은 중소 규모의 다리 점검에서 힘을 발휘한다.

모니터링 기술의 용도는 상시 계측에만 그치지 않는다. 계측 빈도가 1년에 1회라도, 다리의 움직임을 파악해 육안 점검을 보조하는 데는 효과적이다. 도쿄공업대학발 벤처기업으로 교량 모니터링을 전개해 온 TTES(도쿄)는 보도나 차도 옆에 두기만 하면 휨 정도를 계측할 수 있는 센서를 개발했다.

가로∙세로 15cm의 직방체 모양의 센서에 전원을 넣은 후에 교면(Bridge Surface)에 무게 8t의 차량을 주행시켜 다리 횡목(Bridge Girder)의 진동을 시각력 가속도로서 계측. 이를 휨 정도로 변환해 이동전화 회선으로 클라우드에 전송한다. 지방자치단체가 관리하는 단순 거더교가 주요 대상이다.

차량의 이동 시간을 포함해 한 다리 당 계측 시간은 15분 정도다. 요코하마시에서 실시한 시행에서는 산간부를 포함해 하루에 32개의 다리를 계측했다. 센서나 차량은 계측할 때 렌탈하면 되기 때문에 비용은 적게 든다.

스미토모고무공업, 양산 성공의 이유

“차세대 타이어 실현을 위한 첫 걸음이다”. 이렇게 말하는 사람은 스미토모(住友)고무공업의 가미사카(上坂) 재료개발본부장. 그가 말하는 첫 걸음이란 식물 유래의 미세섬유 ‘셀룰로오스 나노 화이버(CNF)’를 구성 재료로서 배합한 타이어 양산을 세계 최초로 성공한 것이다. 스미토모고무공업은 타이어의 질량 대비 수 % 미만의 CNF를 2019년 12월에 발매한 저연비 타이어 ‘ENASAVE NEXTⅢ’의 사이드월에 배합했다.

CNF는 식물의 세포벽 안에 존재하며 직경이 수 nm, 길이가 수 백 nm 정도의 섬유이다. 강도는 3GPa(철의 5배), 밀도는 1.5g/cm3(철의 1/5)에 달한다. 수지와 고무의 보강재로서 사용하면 완성품의 강도를 높일 수 있고 경량화할 수 있다.

현재 프론트 후드와 엔진커버 등 자동차부품 업계에서 CNF를 활용한 시작(試作)을 추진. 타이어로의 적용도 연구개발 베이스로 많은 기업들이 계속 추진해왔다. 스미토모고무공업이 다른 부품보다 먼저 타이어에서의 양산에 성공함으로써 다른 자동차부품으로의 CNF 적용도 단번에 추진될 가능성이 있다.

가시마와 다케나카 등이 조종석 증산, 20년 내에 본격 운용

가시마와 다케나카공무점은 건설기계 렌탈업체인 액티오(AKTIO), 카나모토와 공동으로 타워크레인을 원격 조작하기 위한 시스템 ‘TawaRemo’를 개발했다.
오사카에 준비한 조종석에서 나고야에 설치한 대형 타워크레인을 조작해 건재의 이동이나 적재, 적하와 같은 작업의 원격 제어가 가능하다는 것을 확인했다고 6월에 발표했다.

TawaRemo는 타워크레인의 운전석과 동일한 환경을 지상에 재현한 시스템이다. 운전석 주위에 설치한 복수의 카메라로 촬영한 영상을, 통신기지국을 경유해 조종석의 모니터에 전송한다. 하중의 동작 신호나 이상 신호를 표시하는 전용 모니터도 배치한다. 운전석에 장착한 자이로(각속도) 센서로 실제 진동이나 흔들림도 계측한다. 조종석에서 운전석의 상태를 체감할 수 있다.

통신 회선은 NTT도코모가 제공하는 4G ‘액세스 프리미엄’(폐역 네트워크)를 이용. 5G의 도입도 검토한다. 카나모토의 통신시스템 ‘KCL(Kanamoto Creative Line)’을 병용해 보안을 높이면서 저지연에서 조작하는 것을 가능하게 했다.

가시마와 다케나카공무점은 9월까지 양사의 현장 작업소에서 시험을 반복한다. 그리고 조종석의 증산과 타워크레인에의 시스템 탑재를 추진, 20년 내의 본격 운용을 목표한다.

IOWN에서 뇌정보통신까지

기대되는 네트워크의 미래가 2030년까지 보이기 시작했다. NTT가 2030년에 실용화하는 IOWN(아이온, Innovative Optical & Wireless Network)은, 향후 눈부시게 진화하여 갈 AI를 위한 네트워크이다. 사람의 지각을 뛰어넘는 능력을 갖추어 갈 AI를 압도적인 네트워크 성능을 지원하는 것으로, 인간사회를 풍요하게 한다.

또한 인간 자신의 능력도 네트워크의 힘으로 2030년대에 더 크게 진화할 가능성이 높아졌다. 뇌와 기계(Man-Machine) 그리고 뇌와 뇌가 직접 커뮤니케이션 하는 뇌정보통신의 기반이 2030년에는 가능하게 되기 때문이다. 그리고 Beyond 5G와 차세대 Wi-Fi, O-RAN, 우주통신 등, 미래를 변화시켜 갈 네트워크의 최첨단을 철저하게 분석한다.

Part.1 모든 광통신이 스마트 사회의 신경망으로 – IOWN이 목표로 한 지각을 넘어
Part.2 모바일과 Wi-Fi의 고속화의 향방 – 2030년에 100Gbps로
Part.3 도코모는 5G 네트워크의 전면 채용 – O-RAN으로 변화하는 휴대전화 통신망
Part.4 5G도 Wi-Fi 6도 자유자재로 변환 – 데이터 중심 네트워크로의 지름길
Part.5 지상에서 우주까지 연계되는 통신망, 35억명의 시장개척 – 위성통신은 B to B부터
Part.6 언어를 대신하는 새로운 커뮤니케이션 수단 – 뇌정보통신이 현실로