뉴럴링크 칩 vs BCI 기술의 칩 비교

뉴럴링크의 기술은 BCI(Brain-Computer Interface) 기술에 속합니다. 생체 친화적인 칩을 사용하여 뇌와 컴퓨터를 연결하고 정보를 주고받는 기술이죠. 머스크가 세운 뉴럴링크는 BCI 기술을 한 단계 올렸다는 평을 받고 있습니다.

뉴럴링크 칩

• 뉴럴링크 칩 작동 방식 : 뇌파 감지 -> 신호 증폭 -> 필터링 -> 뇌파(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환 -> 샘플링 -> 노이즈 제거 -> 특징 추출 -> 패턴 인식 -> 무선통신 -> 컴퓨터 처리 및 피드백

뉴럴링크 칩은 일론 머스크가 설립한 뉴럴링크 회사에서 개발한 뇌 전극 칩입니다. 뇌 임플란트라고도 불리며, 미세한 전극을 뇌어 직접 삽입하여 뇌파의 신호 패턴을 분석하여 읽고 쓰는 것을 목표로 하죠. 비록 뉴럴링크에서 개발한 미세 전극의 정확한 사이즈는 공식적으로 공개된 적은 없지만 머리카락보다 더 작은 수준으로만 알려져 있습니다.

뉴럴링크 칩의 재료는 알려지지는 않았지만 인체에 친화적인 물질이어야 하며, 그중 몇 가지 재료로 추정하고 있습니다. 실리콘, 폴리머, 백금 등으로 사용될 것으로 추정되고 있으며, 재료의 기준은 기본적으로 인체에 안정성이 필수 있습니다.

그 이외에도 뇌 속에서 작동해야 하기 때문에 유연해야 하며, 뇌파 신호를 감지해야 하기 때문에 높은 전도성도 필요하고 머리카락보다 작아야 하는 필수 요소들이 있습니다.

뉴럴링크 칩의 기본적인 구조

미세 전극 배열

칩의 가장 중요한 부분으로, 뇌 조직에 직접 삽입되어 뇌의 뉴런에서 발생하는 미세한 전기 신호를 감지하고 필요에 따라 전기 자극을 가합니다. 이 전극은 머리카락 보다 가늘고 유연한 실 형태로 제작되어 인체학적으로 뇌 손상이 없도록 설계되었다고 알려져 있습니다. 뇌에 직접 수술을 해야 하기 때문에 정밀해야 하며 이때 로봇 팔을 이용한다고 알려져 있습니다.

즉 로봇 수술 시스템을 이용하여 매우 작은 구멍을 뚫는 방식으로 알려져 있죠.

신호 처리 칩

뇌파 신호를 추출하고 데이터화를 해야 하는데 이때 미세 전극에서 감지된 뇌파 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 역할을 하는 것이 이 신호 처리 칩입니다. 이 신호는 무선 통신 모듈을 통해 외부 기기로 전송되거나, 칩 내부에서 분석되어 특정 행동을 할 수 있게 해 준다고 알려져 있죠.

즉, 뉴런에서 발생하는 전기 신호는 아날로그 신호 형태를 띠며 매우 미세하여 증폭하는 과정이 필요합니다. 뇌파의 아날로그 신호란 물결 파동과 같은 신호로 이 신호를 0, 1과 같은 디지털 신호로 변환해야만 컴퓨터가 패턴 분석을 할 수 있습니다.

이때 아날로그 신호는 매우 약해서 신호 처리 칩에 내장된 전압 증폭기를 통해 수천 배에서 수만 배까지 증폭시켜 뇌파 신호를 정확하게 구별해 내죠. 이때 근육의 움직임이라던지 외부 전자기파 등의 노이즈가 발생되는데 이러한 노이즈도 걸러내서 최종적으로 증폭된 형태의 디지털 신호의 뇌파 패턴이 추출되는 것입니다.

이러한 뇌파 패턴을 무선 통신을 통해 데이터 정보를 주고받을 수 있습니다.

무선 통신 모듈

뇌 칩과 외부 기기 간의 무선 통신을 담당하는 부분이며, 블루투스와 같은 저전력 무선 통신 기술을 사용하여 실시간으로 데이터를 주고받을 수 있다고 알려져 있습니다. 칩에는 전력을 공급하는 배터리 또는 무선 충전 시스템이 있는데 뇌에 이식된 미세 칩은 오랜 시간 안정적으로 작동해야 하므로, 효율적인 전력 관리 시스템이 필수적입니다.

BCI 칩

BCI(Brain Computer Interface) 칩은 뇌와 컴퓨터를 연결하여 정보를 주고받는 더 넓은 개념의 기술입니다. 즉, 뉴럴링크 칩은 BCI 기술의 한 종류라고 볼 수 있습니다. BCI 칩은 뇌파, fMRI 등 다양한 방법을 통해 뇌 신호를 측정하여 컴퓨터에 전달하고, 컴퓨터의 명령을 뇌에 전달하는 기술을 모두 포함한다고 볼 수 있습니다.

결국, BCI 칩의 작동 원리도 뉴럴링크 칩과 동일한 원리를 가지고 있습니다.

1. 뇌파감지 : 칩에 부착된 미세 전극이 뇌 조직에 직접 접촉하여 뉴런에서 발생하는 미세한 전기 신호를 감지
2. 신호 증폭 : 감지된 뇌파 신호는 매우 약하기 때문에 칩 내부의 증폭기를 이용해 수천 배 이상 증폭됨
3. 아날로그(뇌파), 디지털 신호로 변환 : 증폭된 아날로그 신호는 컴퓨터가 처리하기 위한 디지털 신호로 변환
4. 신호 처리 : 디지털 신호는 노이즈 제거, 특징 추출 등의 신호 처리 과정을 거쳐 분석 가능한 데이터를 추출
5. 무선 통신 : 처리된 신호는 블루투스, 와이파이 등 무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기로 전송
6. 컴퓨터 처리와 피드백 : 외부 기기에서 신호를 분석하고, 필요한 작업을 하며 반대로 컴퓨터에서 생산된 신호를 다시 칩을 통해 뇌로 전달하여 뇌자극을 통한 사람의 움직임을 제어할 수 있음

칩의 종류는 침습형과 비침습형으로 나뉘며, 침습형은 뇌 조직에 직접 삽입하는 것을 말하며, 비침습형은 두피에 부착하여 뇌파를 측정하는 방법이기 때문에 침습형에 비해 뇌파 신호를 잡아내기는 상대적으로 불리합니다.

다만, BCI 기술이 좋은 점만 있는 것은 아닙니다. 사실 문제가 될 수 있을 만한 것들은 기술적인 문제와 윤리적인 문제가 있을 수 있죠.

뉴럴링크 칩과 BCI 기술에서 적용하고 있는 칩을 비교하면 아래와 같습니다.

특징	뉴럴링크 칩	BCI 칩
범위	BCI 기술의 한 종류	더 넓은 개념
방식	뇌에 미세 전극 삽입	침습형(뇌에 직접 삽입) 비침습형(두피에 붙임)
목표	질병치료, 인지능력 향상, 인간-AI 공생	의료, 게임 등

기술적인 문제

• 정확도 : 뇌파 신호는 매우 복잡하고 개인마다 다 다르기 때문에 정확하게 해석하고 활용하는데 어려움이 있습니다. 특히 비침습형 칩의 경우 뇌파 신호 이외에 다른 노이즈의 영향을 받아 정확하지 않을 수 있습니다.
  
• 안전성 : 뇌에 칩을 삽입하는 BCI의 경우, 혹여나 수술적 감염이라던지, 삽입이 성공적이었더라도 면역 반응에서 거부반응이 일어날 수 있기 때문에 장기적인 안전성에 대한 기술이 지속적으로 이루어져야 합니다.
  
• 속도 : 실제로 실시간으로 뇌파를 분석하고 반응하는데 기술적 한계가 있긴 합니다. 사람은 무의식적으로 무언가를 집거나 움직일 때 반응속도라는 단어 자체가 무의미합니다. 하지만 BCI 기술을 통해 복잡한 행동을 할 경우 처리 속도가 관건이 될 수 있습니다.

윤리적인 문제

• 인간의 정체성 : 가장 큰 윤리적인 문제로 인식하고 있으며, BCI 기술은 엄밀히 따지면 사람의 뇌를 조작하는 것이기 때문에 근본적인 문제에 직면할 수 있습니다.
  • 인지 능력을 향상한다거나, 기억력을 올려줄 것으로 보이지만 결국 사람의 능력을 인위적으로 조작하는 것이기 때문에 윤리적인 문제로 여겨질 수 있죠.
    
• 불평등의 기회 : BCI 기술을 고가에 속합니다. 따라서 이 기술의 혜택을 누리는 사람과 누리지 못하는 사람이 구별될 수 있습니다.
  • 일반적으로 의료 분야의 혁신이 있을 것으로 보이는데 뇌졸중, 파킨슨병 등의 신경계 질환 환자들에게 혜택이 갈 것으로 보이지만 부의 양극화로 인해 한정적인 사람들에게 영향이 미칠 것으로 보고 있습니다.
    
• 개인생각 노출 : 뇌파 데이터는 사람에게 매우 민감한 문제이기 때문에 혹시나 노출이 된다거나, 해킹이 되면 심각한 문제를 만들어 낼 수 있습니다.
  • 즉, 생각만으로 세상을 조종하는 시대가 가능할 것으로 보고 있습니다.
    

결과적으로, 뉴럴링크와 같은 BCI 칩의 역할은 사람 뇌에서 발생하는 미세 전기 신호인 뇌파를 감지하고 이를 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터에 전송하는 역할을 하며, 컴퓨터에서 생성된 신호를 다시 뇌로 전달하여 뇌를 자극하는 역할도 수행할 수 있습니다.

따라서, 뉴럴링크 칩이나 BCI 기술의 칩은 뇌와 컴퓨터를 직접 연결하여 정보를 주고받는 것이기 때문에 인간 삶과 사회 구조를 근본적으로 변화시켜 줄 수 있는 혁신적인 기술입니다. 즉, 인간과 컴퓨터, 인공지능의 경계를 벗어나서 새로운 형태의 인간 융합 시대가 올 것으로 예상하고 있습니다.