뇌를 단련시키는 ‘재활 혁명’

VR과 센서를 이용한 재활 트레이닝

질환이나 노화로 인해 저하된 몸의 기능을 회복시키는 ‘재활 치료’에 가속도 센서와 VR(가상현실) 등 첨단 기술을 이용하려는 움직임이 나오고 있다. 환자의 움직임을 수치화해 분석함으로써 효율적인 재활을 지원하는 것이다. 뇌 연구의 발전과 더불어 뇌 활동에 착안한 재활 기술도 발전하고 있다. 재활 효과를 높일 가능성이 있는 기술들을 취재했다.

의학의 발달로 뇌졸중 환자의 생존율이 높아진 반면, 마비 등 후유증에 직면하는 환자들이 늘어나면서 재활 치료 건수는 이전보다 증가하고 있다. 2019년의 ‘고령사회 백서’에 따르면 65세 이상의 고령자가 개호가 필요하게 되는 원인 중 2위는 뇌졸중으로, 최근 10년 간 증가하고 있다.

재활 치료의 수요가 늘어나고 있는 가운데, 주목을 받고 있는 것이 재활의 고효율화에 기여하는 첨단기술이다. 지금까지 재활 치료 효과는 재활 치료를 지원하는 측의 기술과 재활을 받는 측의 의욕에 크게 의존해왔다.

물리치료사는 마비 등 장애가 남아있는 환자의 손발을 직접 움직여 가동 영역을 확대해 근력 트레이닝을 실시하지만, 자신의 지식과 과거의 경험, 감각을 기반으로 하고 있다. 다르게 말하자면, 물리치료사 개인의 경험과 기량에 따라 재활 효과의 차이가 발생할 가능성이 있다. 한편, 재활을 받는 측의 의욕이 없다면 치료 효과를 높이는 것은 불가능하다. 환자의 의욕을 불러일으키는 것도 재활 효과를 높이는데 있어 중요하다.

새 정권은 코로나 사태로부터 교훈을 얻을 수 있을까?

"20년에 걸쳐 정부가 쌓아 온 IT 전략이나 IT 인프라는 코로나19 대책에서 전혀 도움이 되지 않았다. 그야말로 디지털 패전이다". 스가 총리가 주도하는 디지털청 창설에 도전하는 히라이 장관은 이렇게 잘라 말한다. 

사실, 마이넘버카드는 긴급현금지원 사업에서 제대로 힘을 발휘하지 못했으며 의료 정보화는 코로나19 확대에 대응하지 못했다. 국가의 구조부터 제도, 인재에 이르기까지 디지털 전환을 게을리해 온 대가를 치른 셈이다. 행정의 디지털화에 도전하는데 있어서 패전을 통해 무엇을 배워야 할 것인가? 총력 취재로 그 뒤를 쫓았다.

Part 1. ‘디지털 패전’의 고배를 삼킨다
국민을 기점으로 권토중래(捲土重來)

양질의 통신 인프라도, 과거의 IT 전략도 속수무책이었다. ‘패전’ 외에 아무것도 아니다---. 단독 취재에 응한 히라이 디지털개혁상(장관)은 코로나19 대책을 이와 같이 정리했다. 일본 정부가 IT활용에 있어서 세계적으로 뒤쳐진 것에 대한 반성을 기반으로, 디지털청의 기본 구상에 대해 설명했다.

Q. 코로나19의 대유행으로 IT를 이용한 감염 대책 및 행정 지원이 진전된 반면, 여러 가지 문제도 발생했다. 이것을 ‘디지털 패전’이라고 부르고 있나?

구글과 스타트업의 승산은?

지금의 양자컴퓨터는 양자비트의 오류 정정을 할 수 없는 불완전한 존재이다. 그렇다면 완전한 양자컴퓨터는 언제쯤 실현될 수 있을까? 일본의 보도에 따르면 20~30년 후라고 하는 전망이 일반적이지만, 미국 구글이나 스타트업 등은 5~10년만에 실현이 가능하다는 강한 자신감을 내비치고 있다.

향후 10년간 실용적인 오류 정정 양자컴퓨터를 개발한다---. 구글은 2020년 12월 8~10일(미국 시간)에 개최된 양자컴퓨터 이벤트 ‘Q2B’에서 양자컴퓨터의 개발 로드맵을 설명했다. 

구글은 2019년 가을에 양자비트를 54개 탑재하는 ‘시카모어(Sycamore)’를 사용해 기존의 컴퓨터에서는 도달 할 수 없는 능력을 가지는 것을 나타내는 ‘양자 우월성’을 실증했다. 그러나 시카모어는 양자비트의 수가 적고 오류 정정을 할 수 없는 ‘NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum Computer)’라고 불리는 존재이다. 현재 구글은 NISQ의 유용한 용도를 찾는 것과 동시에, 양자 계산에 빠뜨릴 수 없는 양자비트의 오류 정정이 가능한 하드웨어 개발을 추진하고 있다.

오류 정정이 가능한 양자컴퓨터는 ‘만능(유니버설) 양자컴퓨터’나 ‘내장애성(Fault Tolerant) 양자컴퓨터’ 등으로 불린다. 구글은 이 양자컴퓨터의 실현 시기에 대해 2029년이라는 로드맵을 세웠다.

Seamless 드론의 실증실험 성공

Earth Analyzer 등은 측위 위성에서 나오는 전파 신호가 도달하지 않아도 정확한 위치 정보를 취득하면서 자동 운행하는 ‘심리스 드론’의 실증 실험에 성공했다. 유사 GNSS 신호를 발신하는 센서를 사용해 드론에 위치 정보를 계속 부여한다. 다리 밑이나 터널 내 점검 등에서의 활용을 전망한다. 기체는 Earth Analyzer와 도쿠시마대학 이공학부 제어공학연구실, i시스템리서치(교토시)에서 공동 개발했다.

현장 주변에 설치한 전용 센서로 비행 중의 드론을 감지해, 그 위치를 현장 내의 국소 좌표계로 계측. 취득한 데이터를 컴퓨터 경유로 GNSS 신호와 같은 전체 좌표계로 변환해 드론에 전송한다. 센서에서 나오는 위치 정보의 발신은 NMEA라는 GNSS 신호와 같은 형식을 이용한다.

드론 상공에 장해물이 없는 경우는 GNSS 신호를 직접 수신한다. 드론은 옥내외를 불문하고 항상 같은 신호 형식으로 위치 정보를 취득할 수 있기 때문에 다리 밑에서도 움직임이 변하지 않는다. 사전에 정한 루트를 따라서 자동으로 운행할 수 있다. 통상은 GNSS 신호를 잃어버린 드론은 기체의 위치를 정확하게 파악하지 못하고 루트에서 벗어난다. 매뉴얼 조작으로 전환하지 않으면 안 되었었다.

센서는 공장 내에서 운행하는 화물 반송 로봇 등을 제어하기 위한 기존 제품을 개량했다. 

접수에 발매기, 엘리베이터 등

코로나19 사태의 수습이 보이지 않는 가운데, 상업시설 등에서 ‘비접촉 조작’을 도입하는 움직임이 확대되고 있다. 인공지능, 정전용량, 적외선 등등… 손이 닿지 않게 조작하는 기술을 실현하고자 하는 각 사의 노력과 기술혁신은 비접촉 조작으로 감염리스크를 저감하는 뉴노멀이 될 가능성을 가지고 있다.

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미국 발 비접촉의 뉴 노멀:
애프터 코로나(AC) 시대에 대응:
 

음향 처리/ 음성 합성/ 음성 인식/ 언어 처리/ 4D 디지털 기반

디지털 트렌스포메이션(DX) 추진 및 촉진에 있어서 AI 기술은 매우 중요한 역할을 맡고 있으며 그 연구개발은 크게 주목을 받고 있다. NTT 미디어 인텔리전스 연구소는 지금까지 쌓아온 미디어 연구를 핵심 역량으로 하여 ‘사람의 활동을 지원∙대체하는 AI기술’ 실현을 위한 연구개발을 추진하고 있다. 이번 특집에서는 이러한 활동에 대해 소개한다.

■ 미디어 연구를 통해 사람의 활동을 지원∙대체하는 AI기술 연구개발 추진
NTT 미디어 인텔리전스 연구소가 연구개발을 추진하고 있는 사람의 활동을 지원∙대체하는 AI기술 개발 활동에 대해 소개한다.

■ 궁극의 개인적 음향 공간을 실현하는 미디어 처리 기술
듣고 싶은 소리만을 들을 수 있고, 듣고 싶지 않은 소리는 들리지 않는 세계를 실현하는 Personalized sound zone을 위한 활동과 그 기술에 대해 소개한다.

■ 다양한 유스케이스에 적용할 수 있는 음성 합성 엔진 ‘Saxe’
보다 정확하고 풍부하며 다양한 목소리를 만들어내는 음성 합성 엔진 ’Saxe’의 기술 개요 및 적용 사례에 대해 소개한다.