조명스위치들, TV 리모트 컨트롤들 그리고 심지어 집 키들은 사용자들이 모든 일상 생활에서의 업무를 생각만으로 수행할 수 있게 해주는 두뇌 컴퓨터 인터페이스(brain-computer interface (BCI)) 기술 덕분에 과거의 유물이 될 것이다. 이 기술은 현재 유럽에서 개발 중이다.
3월에 Hannover에 CeBIT에서 시연되었던 이 기술은 군것질 식품을 먹으며 텔레비전 앞에서 몇 시간을 앉아있는 사람들뿐만 아니라 육체적으로 장애를 가진 사람들에게 향상된 자치권을 부여하여, 미래의 스마트 홈에 상주하게 될 서로 연결된 전자기기들을 제어하는 혁신적인 방법을 제공한다.
"BCI는 단지 생각을 함으로써 사용자들이 전등을 켜고, TV의 채널을 바꾸고 문을 열 수 있게 해준다"고 애플리케이션을 개발한 오스트리아 의료 공학 회사 g.tec의 CEO인 Christoph Guger는 설명한다.
g.tec은 BCI 기술을 가상 환경에 통합하기 위한 EU 기금을 받은 Presenccia 프로젝트의 일부로서, 다수 국제적인 대학교들과 연구 기관들로 팀을 구성했다. 프로젝트의 일부분으로서 모든 기능을 갖춘 스마트 홈이 가상 현실 속에 만들어졌다. "그것은 부엌, 욕실, 거실 등 일반적인 집이 가지고 있는 모든 것을 가지고 있다. 사람들은 가기 원하였던 곳에 대하여 생각함으로써 집안을 움직일 수 있다"고 Guger는 말한다.
뇌파(Electroencephalogram (EEG)) 장비는 두피에 부착된 전극들을 통하여 사용자의 두뇌에 전기 활성도를 모니터하기 위하여 사용된다. 훈련 기간 후에, 시스템은 사용자들이 앞으로 나오거나, 조명스위치를 조작하거나 라디오를 켜는 것을 상상할 때 발생되는 신경단위 활동 패턴의 차이를 확인한다.
장애인을 위한 자유로운 가능성들
생각의 힘만으로 가상 현실에서 물체를 움직이고 제어할 수 있다는 것은 신체적인 장애인들에게 새롭고 자유로운 가능성들을 제공할 수 있다. 가령 그것은 절단 수술을 받은 사람들이 의족이나 의수를 사용하는 방법을 도울 수 있고 Presenccia 연구원들에 의해 실시된 하나의 실험에서 보여주듯이 휠체어에 있는 사람들이 가상현실에서 걷기를 경험하게 해줄 수 있다.
"가상 환경은 장애인이 두뇌 컴퓨터 인터페이스를 통하여 전동 휠체어를 제어하도록 훈련하기 위하여 사용될 수 있었다"고 Presenccia 프로젝트의 관리자인 Mel Slater는 설명한다. "실수가 물리적인 결과로 나타날 수 있는 실제 환경보다 가상 현실에서 배우는 것이 훨씬 더 안전하다"고 그는 덧붙였다.
g.tec에 의해 개발된 애플리케이션은 사람들이 생각을 통해 작은 로봇을 제어할 수 있게 해준다. 이는 동일한 시스템이 휠체어를 제어하기 위해 쉽게 적용될 수 있다는 것을 의미한다. 작은 상자에 있는 다른 주파수에서 깜빡거리도록 설정된 4개의 불빛은 Steady State Visual Evoked Potentials(SSVEP)라고 알려진 방법을 이용해 제어 메커니즘을 제공했다.
"예를 들어 가장 위의 불빛은 10HZ에서 깜박거리도록 설정되었는데, 사용자가 그것을 응시할 때, EEG 장비는 사용자 두뇌의 특정 주파수를 등록하고 로봇이 앞으로 전진하도록 지시했다. 다른 주파수에서 깜빡 거리는 또 다른 불빛을 보면 로봇이 왼쪽으로 가게 하는 것 등을 구별할 것"이라고 Guger는 설명한다.
생각이 타자를 치게 하다
g.tec은 사람들이 그들의 생각을 가지고 타자를 치게 하기 위해 다른 접근방식을 채택하였다. 사용자들은 컴퓨터 스크린 상에 문자들과 숫자들의 배열 앞에 앉아서 그들이 입력하기를 원하는 문자들을 응시하게 했다. 시스템은 사용자들이 보고 있는 문자가 빛을 낼 때 그들의 뇌 활동을 등록한다(그림). "경험을 통해 사람들은 꽤 빠르게 타자를 치는 것을 배울 수 있다. 나는 1개의 손가락을 가지고 타이프 입력하는 것과 비슷한 속도인 8/10초 동안 한 개의 단어를 칠 수 있다"고 Guger는 말한다.
더 훌륭한 하드웨어, 소프트웨어 그리고 EEG 데이터에 대한 더 깊은 이해는 현재 사고력에 의한 타이핑을 실용적인 애플리케이션으로 만들고 있는데, 특히 거의 통신할 수 있는 수단이 없는 소위 고정 증후군으로 고생하는 사람들을 위해 실용적이다. "바로 2년 전에, 한 단어를 입력하기 위해 1분이 소요되었고 누군가에게 그것을 하도록 가르치는 것에는 하루가 걸렸다. 이제 대부분의 사람들은 그 시스템을 사용하는 방법을 5분 안에 배울 수 있다"고 Guger는 말한다.
BCI 기술의 정확성은 또한 매우 향상되었다. g.tec은 사람들의 82%가 100% 정확성을 이룰 수 있었던 것을 보여주었던 연구에 관여했다. "5년 전에는 그렇게 할 수 있는 사람은 단지 한 명에 불과했다"고 Guger는 언급한다.
그러한 신속한 진보는 어디로 이끌 것인가?
g.tec의 CEO는 초기에 BCI 기술이 장애인을 위한 그리고 가량 뇌졸중으로 고생하는 사람들이 그들의 사지를 사용하도록 하는 재활을 위한 의학용 애플리케이션 분야에서 기반을 얻기 시작할 것이라고 기대한다. 그러나, 그는 이 기술이 일상 생활에서 일반적인 것이 될 수 있다고 믿는다. 가상 현실에서 테스트가 수행되면서, g.tec의 스마트 홈 애플리케이션은 곧 SM4all 프로젝트의 일부로서 실제의 스마트홈에 도입될 것이다.
이 프로젝트는 EU의 Seventh Framework Programme의 기금을 받았다.
Graz University of Technology에서 분사로서 1999년 Christoph Guger와 Gunter Edlinger에 의해 설립된 g.tec은 55개의 국가에 회사들, 대학교들 그리고 연구소들에 기술을 판매한다.
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