뉴럴링크 설명, 이것만 읽으면 이해 100% 완료!

오늘은 일론머스크가 창업한 뉴럴링크에 대해 말해보려고 한다. 그냥 내가 궁금해서 정리해봄ㅎ

뉴럴링크 요약

• 뉴럴링크는 전신마비 환자들의 뇌를 컴퓨터에 연결해 컴퓨터로 그들이 의사소통할 수 있도록 돕는다.(전신마비 환자는 그들이 생각하는 것만으로 컴퓨터의 키보드를 클릭할 수 있어 그들의 의사를 컴퓨터 화면으로 전할 수 있다).
• 뉴럴링크는 두개골에 구멍을 뚫고 뇌막을 제거한 후, 뇌에 직접적으로 칩을 심는다.
• 칩을 심는 것은 뉴럴링크가 자체 개발한 로봇이 담당한다.
• 현재 동물 실험을 끝내고 인간 임상 실험을 위해 FDA 심사 요청했으며(2022년 12월), 일론머스크는 6개월 후에는 인간 임상 실험을 할 수 있을 것이라고 말한다(2023년 6월경)

뉴럴링크란(웹사이트는 여기)

뉴럴링크는 일론머스크가

1. AI가 악하고 강력해질 때(=인간보다 똑똑해질 때)를 대비하여 인간의 뇌를 향상시키기 위해
2. AI가 악해지지 않더라도 AI와 빠르게 소통하기 위해(=인간과 컴퓨터를 연결해 빠르게 신호를 받기 위해)

만들었다.

일론머스크는 우리가 노트북, 휴대폰을 사용한다는 점에서 우리가 이미 ‘사이보그’와 같다고 말한다. 하지만 머스크는 우리가 노트북, 휴대폰으로부터 컴퓨터 신호를 전송하거나 받는 게 느리다고 뇌에 즉각 신호를 수신하고 전송하는 방식을 도입하는 게 필요하다고 주장한다.

하지만 그도 알고 있다. 뉴럴링크의 궁극적인 목표, 뇌에 칩을 이식해 컴퓨터와 우리의 뇌를 연결하는 방법은 달성하기 어려운 목표일 수 있다는 걸. 하지만 머스크는 이 목표를 이뤄볼 생각이고, 혹여나 이 목표를 이루지 못하더라도 그가 만든 뉴럴링크는 분명히 인류의 많은 질병(뇌질환, 척추질환 등)을 고치는데 이바지할 것이라고 말한다.

뉴럴링크 원리

뉴럴링크는 두개골에 구멍을 뚫고 뇌막을 제거한 후(오엠쥐😱), 뇌에 직접적으로 칩을 심는 구조이다. 이 칩을 심는 방법은 로봇을 사용하여 이루어지는데 여기선 뇌에 이식하는 칩과 칩을 이식하는데 사용되는 로봇에 대해 간단하게 얘기해보겠다.

뉴럴링크 뇌 수술 요약

1. 뇌에 칩을 이식하기 위해 피부 오픈
2. 두개골 뚫기
3. 뇌막(dura)제거
4. 뇌에 칩을 삽입 (R1 로봇을 이용해 칩의 실을 하나하나 뇌에 꼽음, 아래 참조)
5. 열어놨던 피부 다시 닫기

N1 implant(뇌에 이식되는 칩)

• 전극 수(channel): 1024개
• 특징: 체내 완전 이식, 무선, 집에서 사용 가능, 블루투스 사용
• 뇌에 이식되는 실(thread) 수: 64개
• 실마다 가진 전극의 수: 16개
• 크기: 미국 쿼터 주화(25센트)와 크기 비슷, 지름 약 2.4cm 추정

R1 robot(뇌에 칩을 심는 로봇, 뉴럴링크에서 자체 개발)

R1 로봇이 N1 임플란트의 실을 뇌에 꼽는 것은 상당히 정교한 작업을 필요로 한다. 그 이유는 뇌의 혈관에는 N1 임플란트의 실을 꼽으면 안되기 때문이다. 뉴럴링크는 R1 로봇이 안정적으로 N1 임플란트의 실들을 잘 꼽는다고 말한다. (photon magic, polarization을 이용해 혈관을 피해서 실을 꼽을 수 있다고 한다. 이 부분은 좀 더 전문적인 분야라 관심있는 분은 더 파보시는 걸 추천드립니다.)

뉴럴링크 현재 연구 성과

뉴럴링크는 Benchtop Testing, Accelerated Lifetime Testing(기계의 결함을 발견하기 위해 하는 테스트들)과 Fake Brain Simulator(가짜 뇌에 연결해서 기계가 잘 작동하나 시뮬레이션 하는 것) 등을 거친 후, 동물 실험에 들어갔다.

동물 실험 성과

1. 핑퐁 놀이

*핑퐁 놀이의 원리는 아래 참조

2. 키보드로 인간의 언어로 의사소통 가능

위 사진을 보면 원숭이가 생각하는 것만으로 키보드를 눌러 인간의 언어로 의사소통한다. 원숭이는 ‘can i please have snacks(간식 좀 줄 수 있나요?)’라고 의사소통하며 두번째 사진을 보면 실험 보조 인력(사람)이 원숭이에게 어떤 간식을 원하는지 선택하라고 태블렛을 갖다준다.

여기서 원숭이는 청포도를 선택하고, 결국 원숭이가 청포도를 획득하는 걸 볼 수 있다. 실험 보조 인력이 원숭이에게 청포도를 가져다줬다.

원숭이 핑퐁 놀이 원리

1. N1 임플란트는 뇌의 운동피질(몸의 움직임을 담당하는 대뇌피질)에 연결되어 그 뉴런의 활동들을 감지한다(그림 3).
2. 이런 뉴런들의 활동은 신경망 학습(그림 4)을 통해 원숭이가 컴퓨터와 원활히 상호 작용하도록 한다(= 원숭이가 생각하는 것만으로 컴퓨터의 마우스를 움직일 수 있게 한다.).
3. 원숭이가 놀이를 하다 제대로 목표물을 맞추거나 하는 행동을 보이면 원숭이에게 연결된 쇠 빨대로 바나나 스무디가 나온다(보상 차원으로 바나나 스무디 공급).

뉴럴링크의 의료 분야 목표

위에서 얘기했던 ‘AI가 악해지면 인간 지능을 올리기 위해 인간 뇌에 칩을 삽입해야한다’는 목표 말고 뉴럴링크가 가지고 있는 의학적인 목표는 장애를 가진 이들이 장애 없이 생활하도록 하는 것이다. 예를 들면

1. 선천적 장님의 시력 복구
2. 스티븐 호킹 같이 전신마비의 환자도 손을 쓰는 사람보다 훨씬 더 빨리 컴퓨터를 사용해 자신의 의사소통을 하고 그들이 일상생활을 무리 없이 하도록 하는 것(아래 참조)

등이 있다.

여기서 선천적 장님의 시력 복구 예시에 대해 좀 더 얘기해보자면, 뉴럴링크는 사람의 눈 근처에 카메라를 달아 그 카메라로 얻은 신호가 뇌에 심은 칩으로 들어가 칩에 연결된 전극으로 시각피질(visual cortex, 뇌에서 시각을 담당하는 부분, 뇌의 일부임)을 자극해 장님이 앞을 보게 하는 원리다.

뉴럴링크가 극복해야 할 기술적 한계

뉴럴링크가 극복해야 할 기술적 한계가 많이 있지만 그 중 몇 개만 나열해보자면

1. 마우스가 빨리 눌리도록: 뇌-컴퓨터 인터페이스에서 키보드를 마우스로 누르는 작업 수행 시 마우스가 빨리 눌리도록 개선해야
2. 뇌에 이식한 칩 제거 용이하도록: 뇌에 칩을 이식하고 시간이 지나면 칩에 뇌막 세포가 자라서 칩의 제거가 어려워지는데 이 부분 극복해야
3. 뇌에 이식한 칩이 계속 업그레이드 가능하도록: 뉴럴링크 소프트웨어가 업그레이드될 때마다 뇌에 이식한 칩을 꺼내 매번 새 걸로 다시 이식할 수 없으니 소프트웨어 업그레이드 시, 충돌/버그 없이 업그레이드 될 수 있도록 해야한다.

뉴럴링크 문제점

1. 뇌에 이식하는 칩이 사람에게 치명적일 수 있다. 과학자들은 감염, 조직 손상, 출혈 등을 가장 우려하고 있다.
2. 뇌에 이식하는 칩은 Class III 의료기기에 속한다(가장 높은 위험도를 가지는 의료기기). 지금까지 FDA는 뉴럴링크처럼 직접적으로 뇌에 칩을 이식한 의료기기를 승인한 적이 없다. 따라서 FDA가 뉴럴링크를 승인할 가능성이 있을지 없을지도 잘 모른다.
3. 뉴럴링크 팀은 ‘엔지니어링 원리를 생물에 적용한다’고 말하며 거의 실리콘밸리의 ‘move fast, break things(빨리 움직이며 주변의 것들을 무너뜨려라)’를 몸소 보여주고 있는데, 이렇게 빠르게 빠르게 뉴럴링크의 상용화를 진척시키는 것이 실제로 그들의 비젼을 현실화시키는데 도움이 될 지 모르겠다. 딥마인드(세계 제일의 인공지능 회사)의 창업자 데미스 허사비스도 ‘생물이 이 세상의 학문 중 가장 어려운 학문’이라고 말했을 정도로 생물을 제대로 이해하는 것이 어려운데 이렇게 복잡도가 높은 일을 너무 쉽게만 접근하는 게 아닌지 우려된다.

뉴럴링크 FDA 언제

일론머스크는 뉴럴링크 공식 유튜브에서 2022년 12월 2일 올린 영상에 ‘대부분의 FDA 문서를 이미 제출했다’고 말하며 6개월 후(2023년 중순)에는 인간 임상 실험을 해볼 수 있을 것이라고 말했다.

*FDA는 서류를 받으면 90일 동안 리뷰한 후, 그것이 임상실험 통과됐는지 거절됐는지 대답을 해준다고 한다. 만약 FDA가 임상실험을 통과시키면 그때 회사는 임상실험 대상자들을 모집할 수 있다.

뉴럴링크 학계 반응

Paul Nuyujukian는 지금까지 ‘체내에 직접 칩을 넣어 연구하지 않았고, 체외에서 뇌파를 읽어내려고 하거나, 뇌에 칩을 이식하더라도 칩을 체내에 완전히 넣지 않고 칩에 와이어를 연결하여 뇌파를 연구했다’고 말한다. 그는 뉴럴링크처럼 무선의, 블루투스를 사용하며 완전히 체내에 이식 가능한 칩은 이전에 실험한 적이 없었다고 말한다.

Paul Nuyujukian는 뉴럴링크가 성공한다면 간질, 마비 증상의 환자들 말고도 분명 다른 정신적인 뇌 문제들로 고통받는 환자들을 위한 해답을 찾을 수 있을 것이라고 말한다(파킨슨 병, 뇌전증, 알츠하이머 등).

그는 또한 ‘많은 기업들이 뉴럴 엔지니어링을 기반으로 사업을 시작하는 걸 보는 건 아카데미에서 정말 환영할 일, 연구에서만 끝나지 않고 사업화/상용화되었다는 게 정말 기쁘다’고 말하며 뉴럴링크를 응원하는 모습을 보였다.

그는 ‘우리는 아직 시작 단계에 있다’고 말하며 인류가 한 몇 십년 동안은 뇌와 뉴런의 활동이 어떤지 제대로 이해하는데 시간을 보내야 한다고 말한다.

뉴럴링크 팀

뉴럴링크는 2016년에 창립되어있으며, 본사는 캘리포니아 프리몬트에 위치한다. 뉴럴링크의 직원 수는 현재 약 300명으로 추정된다(2022년 12월 기준).

뉴럴링크가 사람들의 궁금증에 대답한 것들(Q&A)

Q(객석의 어떤 사람)- 오픈소스로 뉴럴링크 데이터 셋 올려줄 수 있냐, AI 연구에 큰 도움이 될 거 같다.

A(일론머스크)- 알겠다. 그러겠다.

Q(객석의 어떤 사람)- 칩 이식 후, 흉터 조직(scar tissue)이 자라면서 칩이 인식하는 뉴런 신호들이 작아질텐데 이 부분은 어떻게 할 거냐

A(뉴럴링크 팀)- 그 부분을 연구 중인데 면역 반응을 최대한 줄이기 위해 칩의 electrode가 붙어있는 실을 작게 만들 예정이다.

이 글 말고도 저번에 제가 뉴럴링크의 장,단점, 우려되는 점을 글로 정리해봤습니다. 그 글은 여기에서 볼 수 있으니 관심있으면 한번 읽어보세요^^.

*이 글은 뉴럴링크 공식 영상(2022.12.01 스트리밍)과 WIRED 뉴럴링크 영상(2022.03.09)을 참조해서 적었습니다.