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[신소재 신기술(101)] 버섯 곰팡이 전기 자극으로 바이오하이브리드 로봇 제어
- 코넬 대학교 연구진이 곰팡이 균사체를 배양해 여기서 나오는 전기 신호를 활용, 일반 로봇보다 환경에 더 잘 반응하는 '바이오 하이브리드' 로봇 제어 방법을 새로 발견했다고 테크익스플로러가 전했다. 로봇 제조에 시간과 기술, 재료 정도가 필요했다면, 이제는 곰팡이까지 더해질 수 있게 됐다. 로봇 제어 기술 개발은 코넬 대학교 롭 셰퍼드 교수가 이끄는 유기로봇연구실의 아난드 미슈라 박사팀이 주도했으며, 「곰팡이 균사의 전기 생리학적 측정을 통해 매개되는 로봇의 감각 운동 제어」라는 제목의 논문은 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 발표했다. 셰퍼드 교수는 "이 연구는 곰팡이가 내는 생체 전기를 사용해 로봇에 환경 감지 및 명령 신호를 제공, 자율성 수준을 향상시키는 첫 번째 성과"라며 "로봇의 전자 장치에 균사체를 배양함으로써, 바이오 하이브리드 로봇이 환경을 감지하고 이에 대응할 수 있도록 할 수 있었다. 이번에는 입력원으로 빛을 사용했지만, 미래에는 화학 물질이 될 것이다. 개발할 미래 로봇은 작물에서 토양의 화학적 성질을 감지하고 비료를 뿌릴 시기를 결정할 수 있을 것"이라고 말했다. 엔지니어들은 로봇을 설계하면서 동물계에서 많은 단서를 얻었다. 동물이 움직이는 방식을 모방하고, 환경을 감지하고, 심지어 땀을 통해 내부 온도를 조절하는 기계를 만들었다. 일부 로봇은 근육 조직 세포와 같은 살아있는 조직을 통합했지만, 이러한 복잡한 생물학적 로봇 시스템은 기능적으로 유지하기 어렵다. 로봇의 성능과 기능을 살리는 작업은 쉽지 않다. 균사체는 버섯의 지하 식물체이며, 여러 가지 장점이 있다. 혹독한 환경에서도 자랄 수 있다. 또 화학적 및 생물학적 신호를 감지하고 여러 입력에 반응할 수 있다. 미슈라 박사는 "기존의 수동 센서는 한 가지 목적으로만 사용되지만 살아있는 시스템은 촉각에 반응하고, 빛에 반응하고, 열에 반응하고, 신호와 같은 알려지지 않은 것에도 반응한다"면서 "미래 로봇 제작은 예상치 못한 환경에서 어떻게 작동할 수 있을까에 초점이 맞추어질 것이다. 우리 연구팀이 찾아낸 ‘살아있는 시스템’을 활용하면 알려지지 않은 입력이 들어와도 로봇이 그에 반응할 것"이라고 밝혔다. 그러나 버섯과 로봇의 통합에는 기술에 대한 지식 이상이 필요하다. 기계나 전자공학뿐 아니라 균류학, 신경 생물학, 신호 처리에 대한 배경 지식 등도 요구된다. 이 모든 분야가 모여야 시스템을 구축할 수 있다. 그래서 연구팀은 신경 생물학 및 행동 분야(브루스 존슨 연구원)의 자문을 구해 균사체 막의 뉴런과 같은 이온 채널로 전달되는 전기 신호를 기록하는 방법을 배웠다. 농업 및 생명 과학 대학의 통합 식물 과학부(캐시 호지 박사)는 균류에 전극을 붙일 때 우려되는 오염을 방지하기 위해 깨끗한 균사체 배양 방법을 전달했다. 미슈라가 개발한 시스템은 △ 진동과 전자기 간섭을 차단하고 균사체의 전기 생리학적 활동을 실시간으로 정확하게 기록하고 처리하는 전기 인터페이스 △ 일종의 신경 회로인 중앙 패턴 생성기에서 영감을 받은 컨트롤러로 구성되어 있다. 기본적으로 이 시스템은 원시 전기 신호를 읽고, 이를 처리하고, 균사체의 리드미컬한 스파이크를 식별한 다음, 해당 정보를 디지털 제어 신호로 변환해 로봇의 액추에이터로 전송한다. 이를 바탕으로 연구팀은 거미 모양의 소프트 로봇과 바퀴 달린 로봇 등 두 가지 바이오 하이브리드 로봇을 제작했다. 개발된 로봇은 세 가지 실험을 완료했다. 첫 번째 실험에서 로봇은 균사체 신호에서 자연스럽고 연속적으로 급증하는 스파이크에 대한 응답으로 걷고 구르는 동작을 시연했다. 그런 다음 연구팀은 자외선으로 로봇을 자극하여 보행 패턴을 변화시켜 균사체가 환경에 반응하는 능력을 입증했다. 세 번째로 연구팀은 균사체의 원래 신호를 완전히 무시할 수 있었다. 이는 로봇 공학과 균류학 분야를 훨씬 넘어섬을 의미한다고 연구팀은 전했다. 신호를 받아들이면 무슨 일이 일어나고 있는지도 이해할 수 있다는 점에서, 이는 로봇을 제어하는 것만이 아니라 생명체와 진정한 연결을 만드는 것이라는 지적이다. 사람이 시각화할 수 없는 신호를 로봇은 시각화하고 있다는 것이다. 한편, 이 연구에는 이탈리아 피렌체 대학교의 김재석 연구원도 참여했다.
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[신소재 신기술(101)] 버섯 곰팡이 전기 자극으로 바이오하이브리드 로봇 제어
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美 육군, 화생방 위험 대응 '청소 로봇' 개발
- 화학 및 생물학 무기는 군인들에게 심각한 위협이다. 위험한 생화학 물질에 노출된 차량 등 군용 장비의 오염을 제거하는 것은 위험한 작업이며, 시간도 많이 걸린다. 이 작업에는 완전한 보호 장비를 갖춘 대규모의 군인 팀이 투입된다. 미 육군의 전투역량 개발사령부 화학생물학 센터가 군 장비의 생화학 오염 물질을 제거할 수 있는 자율 청소 로봇 시스템을 개발했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 현재 미 육군은 4명의 군인을 투입, 유해 화학 물질에 노출된 군용 차량을 안전하게 청소하도록 설계된 로봇 시스템을 테스트하고 있다. 투입된 군인들은 4일 동안 로봇을 테스트하고 개발팀에 피드백을 제공했다고 한다. 테스트에 참여한 군인들은 로봇 시스템을 작동시키는 버튼이나 콘트롤 방식이 조작하기 쉽도록 되어 있다고 평가하고 로봇이 군인들을 화생방 위협으로부터 완전히 벗어나게 해 줄 것이라고 기대했다. 카메라가 장착된 로봇은 차량 등 군 장비 표면 전체를 스캔해 생화학 물질에 오염된 지점을 정확하게 식별한다. 그리고 안전한 거리에서 로봇을 작동하는 운영자에게 오염 정보를 무선으로 전달한다. 그 후 로봇 팔이 생화학 물질로 오염된 지점에 오염 제거 슬러리를 정확하게 분사해 청소한다. 현재 오염된 차량 한 대를 청소하려면 방독 장비를 착용한 20~30명의 군인이 최대 1시간 동안 작업해야 한다. 이 과정에서 차량당 500갤런(약 1890리터) 이상의 물과 50갤런의 오염 제거 화학 물질이 소모된다. 게다가 군인들은 위험 지역 근처에서 오염 제거 작전을 수행하기 때문에 적의 공격 위험에 노출된다. 뿐만 아니라, 핵, 화학 및 생물학 작용제는 인체에 매우 위험하며 미량만으로도 치명적인 피해를 입힐 수 있다. 군인들은 일반적으로 수동 오염 제거 과정에서 전신 보호 장비를 착용해야 한다. 개발팀은 테스트한 군인들로부터 받은 피드백을 검토, 로봇의 탐색 및 사용자 인터페이스를 개선할 계획이다. 테스트한 군인들은 로봇 플랫폼이 다양한 장비를 원활히 점검하고 청소할 수 있도록 상호 작용할 수 있는 기능을 개선할 것을 제안했다. 또한 컴퓨터 인터페이스의 마우스 오른쪽 버튼 클릭 옵션과 같은 사용자 친화적인 기능을 추가할 것도 권장했다. 또 자율 시스템이 놓칠 수 있는 영역을 청소할 수 있도록 로봇 팔에 대한 수동 제어 옵션도 권고했다. 군인들은 "화학 및 생물학 작용제는 작전을 심각하게 방해할 수 있는 무기이므로 이를 신속하게 처리할 수 있는 것이 임무를 완수하는 데 필수적"이라고 강조했다. 보고서에 따르면 핵무기, 화학무기, 생물학무기는 파괴적인 결과로 인해 1차 세계대전 이후 거의 사용되지 않았다. 그러나 생화학 무기의 지속적인 위협, 특히 악성 국가나 주요 갈등 지역의 경우 지속적인 대비가 필요한 실정이다.
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美 육군, 화생방 위험 대응 '청소 로봇' 개발
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[신소재 신기술(99)] 뇌파 읽는 로봇, 뇌졸중 환자 재활 돕는다
- 영국 스코틀랜드에서 로봇이 신경 활동을 감지하는 헤드셋을 사용해 환자와 소통하는 시스템을 개발 뇌졸중 환자의 재활 치료에 도움을 줄 전망이다. 뇌졸중에서 회복하는 과정은 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 마비된 팔다리의 기능을 회복하려면 수시간 동안 반복적인 훈련과 운동이 필요하다. 영국 스코틀랜드 에든버러에 있는 공립 종합대학 해리엇와트 대학교 연구팀 과학자들이 뇌파 감지 헤드셋을 통해 환자와 로봇이 소통할 수 있는 시스템을 개발했다고 과학전문매체 인터레스팅엔지니어링과 BBC 등 다수 외신이 전했다. 이 시스템은 '로봇 코치'가 환자의 뇌 신호를 해석하여 의도된 움직임을 이해하고 재활 운동을 돕는 역할을 수행할 수 있도록 한다. 연구팀은 AIT 오스트리아 기술연구소와 협력해 영국 국립로보타리움(National Robotarium)의 인간-로봇 상호작용(HRI) 팀이 주도하는 바이탈리스(VITALISE) 국제 파일럿 연구의 일환으로 이 시스템을 개발해, 오스트리아 수도 비엔나에서 성공적으로 시험된 바 있다. 이 로봇은 사용자의 뇌신호를 처리해 사용자의 의도된 움직임을 이해할 수 있다. 따라서 로봇 재활 코치 역할을 할 수 있다. 이러한 시스템은 노졸중 및 뇌 손상 환자의 팔다리 기능 회복에 활용될 수 있다. 연구진이 개발한 헤드셋은 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)기술을 사용해 수술 없이 뇌 활동을 읽을 수 있다. 뇌졸중 및 뇌 손상 환자의 약 80%가 팔다리 기능 장애를 겪는데, 이는 삶의 질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이 헤드셋은 일론 머스크의 뇌과학 스타트업 뉴럴링크의 BCI 기술과 달리, 수술 없이 사용할 수 있다는 점이 장점이다. 연구에 사용된 로봇은 인간 의료 종사자의 개입 없이 환자가 재활 루틴을 실행하도록 돕기 위해 프로그래밍됐다. VITALISE 연구팀은 3개월동안 뇌졸중 및 뇌 손상 환자 16명을 대상으로 로봇 코치 시스템을 시험했다. 6명의 치료사가 참여해 로봇이 홤자의 의도를 이해하고 동기를 부여하는 능력을 평가했다. 또한 환자들에게 로봇의 효과에 대한 설문 조사를 진행했다. 이 프로젝트를 진행한 연구원에 따르면, 급성 뇌졸중과 뇌 손상 생존자의 약 80%가 상지(upper limb, 어깨와 손목 사이의 부분) 장애를 겪는다. 이는 삶의 질에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 그러나 팔다리 운동의 재활에는 오랜기간 반복적인 운동을 해야한다. 뇌손상 환자들은 종종 건망증으로 고통 받으며, 그로 인해 환자 중 약 70%가 처방된 재활 루틴을 완료하지 못한다. 인간-로봇 상호작용을 위한 영국 내셔널 로보타리움의 학술 책임자인 린 베일리(Lynne Baillie)는 보도자료에서 "환자가 개인화된 맞춤형 로봇 코치를 이용할 수 는 미래를 상상한다. 이 코치는 임상의와 전문가가 더욱 성공적인 재활 여정을 제공할 수 있도록 지원한다"고 말했다. AIT 오스트리아 공과대학 기술 경험 센터의 과학자이자 에이에이엘 오스트리아(AAL AUSTRIA)의 부사장인 마르쿠스 가르샬은 보도자료에서 "특히 e헬스 분야에서 공동 설계 방법은 매우 유용하고 효과적이다"라고 말했다. 가르샬은 또한 "반신 마비 환자와 물리 치료사 모두에게 사용자 경험과 접근 방식의 타당성을 검토하는 것이 중요했다"며 "동시에 스코틀랜드 과학자들과 국경을 넘나드는 협력도 매우 고무적이었다. 특히 의료 분야에서 훨씬 더 많은 유럽 협력과 교류가 필요하다"고 밝혔다. 이번 연구는 로봇이 뇌파를 읽고 실시간으로 환자에게 필요한 운동을 제시하며 재활 과정을 돕는 가능성을 보여줬다. 향후 추가 연구를 통해 시스템의 효과와 안전성을 검증하고, 실제 재활 현장에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[신소재 신기술(99)] 뇌파 읽는 로봇, 뇌졸중 환자 재활 돕는다
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뉴럴링크, 두 번째 뇌 임플란트 성공...머스크 "매우 잘 작동 중"
- 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 이끄는 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크가 두 번째 환자의 뇌에 컴퓨터 칩 이식 수술을 성공적으로 마쳤다고 밝혔다. 4일(현지시간) 로이터 통신 등 외신에 따르면, 머스크 CEO는 과학자 렉스 프리드먼과 팟캐스트 인터뷰에서 두 번째 환자 역시 첫 번째 환자와 마찬가지로 척추 손상을 입은 환자라고 전했다. 그는 이식된 칩의 전극 1024개 중 400개가 작동 중이며, "매우 잘 작동하고 있다"고 강조했다. 머스크 CEO는 구체적인 수술 시점과 환자 정보는 공개하지 않았지만, 지금까지 잘 되고 있다면서 "두 번째 임플란트도 매우 성공적인 것 같다"고 덧붙였다. 뉴럴링크는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 통해 신체 마비 환자들이 생각만으로 각종 기기를 제어할 수 있도록 돕는 것을 목표로 한다. 지난 1월 첫 번째 환자 이식에 성공한 데 이어 5월에는 두 번째 환자 모집에 나섰다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 인간의 생각을 이용해 컴퓨터와 소통할 수 있게 하는 전자 장치로, 흔히 공상 과학 소설에서나 등장하는 개념처럼 보이지만, 실제로 수십 년 전부터 연구되어 온 기술이다. BCI의 원리는 간단하다. 뇌 활동 시 발생하는 전기 신호를 기계가 측정하는 방식이다. FM 라디오가 특정 FM 신호를 해석해 다양한 방송을 내보내는 것처럼, 컴퓨터도 서로 다른 전기 신호를 각각의 명령으로 해석할 수 있다. BCI는 이러한 신호를 측정하고 전달하는 장치다. 외부에 착용하는 방식과 뉴럴링크처럼 수술로 뇌에 이식하는 방식이 있다. 뉴럴링크의 첫 번째 임상 시험 참가자인 놀런드 아르보는 이 장치가 자신의 삶을 바꿨다고 여러 차례 밝혔다. 그는 2016년 다이빙 사고로 잔신마비 판정을 받았지만, 뉴럴링크의 칩을 이식한 후 생각만으로 마우스 포인터를 조작해 비디오임을 즐기고, 문자 메시지를 보내고, 인터넷 서핑을 할 수 있게 됐다. 아르는 인터뷰에서 "칩 이식은 삶에 큰 변화를 가져왔다"며 "마비 환자들에게 희망을 주는 다음 단계로 나아가는 것"이라고 소감을 밝혔다. 머스크는 두 번째 칩 이식 후 뉴럴링크가 인간이 생각을 통해 컴퓨터 인터페이스를 작동할 수 있게 하는 것 외에도 인간에게 뛰어난 능력을 줄 것이라고 말했다. 그는 프리드먼과의 팟캐스트 인터뷰를 통해 '사람들에게 초능력을 주자'고 농담처럼 말했다. 또한 머크스는 자신의 뉴럴링크의 뇌 임플란트가 미래에 인간이 고급 인공지능(AI)와 경쟁하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 프리드만과의 대화에서 머스크는 뉴럴링크 칩이 AI가 인간을 능가하고 '터미네이터' 스타일로 궤도를 벗어나는 것을 막는 가장 좋은 방법이 될 수도 있다고 말했다. 머스크는 뉴럴링크 기기가 결국 손상된 신경세포를 복구해 실명이나 마비와 같은 문제를 겪는 사람들을 도울 수 있을 것이라고 설명했다.
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뉴럴링크, 두 번째 뇌 임플란트 성공...머스크 "매우 잘 작동 중"
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애플, 아이폰용 iOS18 공개 베타 버전 출시…다양한 기능 개선 눈길
- 애플이 아이폰용 iOS18 공개 베타 버전을 선보였다고 CNBC, 더버지 등 외신이 대대적으로 보도했다. iOS18 공개 베타 버전은 올가을 새로이 출시될 아이폰 운영체제로, 애플 개발자들은 공식 출시되기 전에 이를 다운로드받아 최신 기능을 테스트하고 오류를 수정하게 된다. iOS18에서 단연 관심을 끄는 것은 애플이 내세우고 있는 인공지능(AI)인 애플 인텔리전스(Apple Intelligence)였다. 지난 6월, 애플은 일부 최신 기기에서 아이폰을 제어하고 이미지를 생성하며 사용자 질문에 지능적으로 답변할 수 있는 애플 AI 서비스가 가능하다고 발표했다. 그러나 애플은 애플 인텔리전스 탑재를 가을로 미루었다. 애플은 애플 인텔리전스가 올가을 베타 버전으로 출시될 예정이며 올여름 사용자들이 이를 시험해 볼 수 있을 것이라고 밝혔다. 다만 챗GPT 통합, 일부 시리(Siri) 업그레이드 등 애플 인텔리전스 기능 중 일부는 올해 말까지 출시되지 않을 것으로 예상된다. 그러나 이번 iOS18에는 아이폰에 많은 변화를 가져올 것으로 예상된다. 애플은 잠금 화면, 홈 화면, 제어 센터 등 아이폰의 여러 핵심 사용자 인터페이스를 업데이트했다. 사진과 같은 인기 앱이 새롭게 디자인되었으며, 메시지가 더욱 다채로워졌다. 사용자는 아이폰 아이콘을 홈 화면 어디에든 배치할 수 있다. 예를 들어, 배경 화면을 더 잘 볼 수 있도록 모든 앱을 화면 테두리 주위에 배치할 수 있다. 또 앱 아이콘을 다크 모드로 변경하거나 iOS에서 모든 앱 아이콘을 동일한 색상으로 변경할 수도 있다. 아이콘에 색조를 적용할 수 있게 되는 것이다. 애플의 제어 센터 메뉴는 여러 페이지의 화면으로 구성할 수 있으며 새로운 유형의 제어 기능을 제공한다. 사용자는 잠금 화면의 카메라 및 손전등 바로가기를 다른 앱으로 교체할 수 있다. 특히 애플이 강점으로 내세우는 사진 앱이 새로운 디자인으로 대대적으로 업데이트된다. AI를 사용해 사진을 여행이나 앨범으로 정리할 수 있다. 이들 사진은 앱을 열 때 첫 페이지에 표시된다. 최신 아이폰을 사용헤 iOS18을 내려받으면 와이파이나 이동통신 접속이 되지 않을 경우에도 위성을 통해 인터넷에 접속, 문자 등을 송수신할 수 있다. 보안 기능도 대폭 향상했다. 먼저 모든 비밀번호 관리 기능을 새로운 패스워드 앱에 통합했다. 사용자는 아이폰을 다른 아이폰에 탭해 디지털 화폐를 신속하게 이체할 수도 있다. 기타 아이폰에서 통화나 녹음 내용을 녹취록으로 기록할 수 있게 됐다.
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애플, 아이폰용 iOS18 공개 베타 버전 출시…다양한 기능 개선 눈길
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[신소재 신기술(76)] 그래핀 유래 신소재 EGNITE, 신경 보철 성능 강화
- 그래핀에서 파생된 신소재 EGNITE가 신경 보철 성능을 크게 향상시켰다는 연구 결과가 나왔다. 스페인 바르셀로나에 위치한 UAB 신경과학 연구소(INc-UAB) 연구팀은 그래핀 유래 소재인 EGNITE 전극의 말초 신경 자극과 기록 능력을 장시간 연구해 이같은 결과를 얻었다고 메디컬 익스프레스가 지난 10일(현지시간) 보도했다. EGNITE(Engineered Graphene for Neural interface) 전극은 그래핀 유래 신소재로 만들어진 차세대 신경 인터스페이스 기술이다. 기존의 금속 미세 전극보다 크기가 작고 유연하며, 우수한 전기적 특성과 생체 적합성을 가지고 있어 신경 자극 등의 효율을 높일 수 있다. 절단 또는 신경 손상 환자는 팔다리의 운동과 감각 기능을 상실해 일상 생활에 제약을 받는다. 이러한 기능 회복을 위한 유일한 방법은 신경 보철이다. 신경 보철은 특정 감각을 유도하기 위해 신경을 자극하고. 운동 신호를 기록해 생체 공학 보철물로 전송하는 전극으로 구성된다. 신경 보철 설계에서 전극은 신경 내 소수의 축삭과만 선택적으로 상호작용할 수 있도록 충분히 작아야 한다. 기존 신경 보철에는 금, 백금, 산화이리듐과 같은 금속이 주로 사용됐다. 그러나 더 작은 전극 접점을 만들기 위해 전도성이 향상된 새로운 소재 개발이 필요했다. 이러한 요구에 부응해 그래핀과 그 유도체는 탁월한 전기적 특성을 바탕으로 차세대 미세 전극 개발에 활용되고 있다. 연구팀은 그래핀 유래 소재인 EGNITE의 말초 신경 자극 및 기록 능력을 연구하고, 장시간 기능 유지를 위한 생체 적합성을 검증했다. 연구 결과는 '어드밴스트 사이언스(Advanced Science)' 저널에 게재됐다. 이번 연구는 자비에 나바로 교수가 이끄는 INc-UAB의 신경 가소성 및 재생 연구팀과 INC2의 호세 가리도 연구팀의 협력으로 진행됐다. INC2는 신경 인터페이스와 함께 EGNITE 개발을 담당했다. 연구팀은 쥐 실험을 통해 쥐의 좌골 신경에 이식된 EGNITE 전극이 최대 60일 동안 선택적인 근육 활성화를 유도하는 것을 확인했다. 팀은 EGNITE 전극이 기존 금속 미세 전극보다 근육 활성화에 필요한 전류가 현저히 감소했다고 설명했다. EGNITE 전극은 크기가 작아 신경 내 특정 부위만 선택적으로 자극할 수 있어, 신경 보철 장치의 정확도와 효율성을 향상시켰다. 또한 그래핀의 우수한 전기 전도성을 바탕으로 신경 신호를 효과적으로 전달하고 기록할 수 있다. INc-UAB의 박사후 연구원이자 이 논문의 제1저자인 브루노 로드리게스-메이나는 "근육 활성화를 생성하는 데 필요한 전류의 감소는 다른 대형 금속 미세 전극과 비교할 때 현저한 차이가 있었다"고 말했다. 또한 EGINITE 전극은 생체 적합성이 우수해 이식된 인터페이스로 인한 기능 변화나 염증 반응이 관찰되지 않았다. 나바로 교수는 "이 연구의 다음 단계는 EGNITE 기반 기술의 최적화외 미주 신경 또는 척수 자극 시스템에 대한 임상 전 연구에의 적용으로 구성될 것이다"라고 말했다. 연구팀은 아울러 생체 전자 의학 분야에서 임상 적용을 위한 연구도 병행할 계획이다. EGNITE 전극은 신경 보철뿐만 아니라, 뇌-컴퓨터 인터페이스 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 또한 팔다리 절단 환자나 신경 손상 환자의 운동 및 감각 기능 회복에 기여해 삶의 질을 높일 것으로 기대된다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(76)] 그래핀 유래 신소재 EGNITE, 신경 보철 성능 강화
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[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공
- 중국 연구진이 인공 칩 위에서 배양한 뇌세포를 로봇에 연결하여 로봇을 제어하는 획기적인 시스템인 '메타복(MetaBOC)' 개발에 성공했다고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 뉴아틀라스, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 이는 인간의 뇌와 기계를 연결하는 '뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)' 기술의 새로운 지평을 열었을 뿐만 아니라, 인공지능(AI)과 생물학적 지능의 융합 가능성을 보여주는 중요한 성과로 기록됐다. 메타복은 뇌세포를 이용하여 로봇을 제어하고 학습시키는 시스템으로, 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 한 걸음 더 다가섰다는 평가를 받는다. 텐진대학교와 남방과학기술대학교 연구팀이 개발한 메타복은 뇌-칩 생체 컴퓨터와 다른 전자 장치의 인터페이스 역할을 수행한다. 즉, 인공적으로 배양된 뇌 오가노이드(미니 뇌)가 전기 신호를 통해 외부 환경을 인지하고, 로봇을 제어해 특정 작업을 수행하도록 돕는 것이다. 이는 인간의 뇌세포를 인공 신체에 이식하는 것을 목표로 하는 '바이오 컴퓨팅' 분야의 혁신적인 발전을 의미한다. 바이오 컴퓨팅은 생물학적 시스템, 즉 뇌세포를 이용하여 정보를 처리하고 계산하는 기술이다. 기존의 실리콘 기반 컴퓨터와 달리, 바이오 컴퓨터는 뇌세포의 벙렬 처리 능력과 에너지 효율성을 활용하여 복잡한 문제를 해결할 수 있다. 메타복은 이러한 바이오 컴퓨팅 기술을 로봇 제어에 적용함으로써, 로봇의 학습 능력과 지능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기능성을 제시했다. 브레인 온 칩 기술, 로봇 학습 능력 향상:인간 뇌 기능 모방 연구팀은 '브레인 온 칩(Brain-on-chip)' 기술을 활용해 로봇의 학습 능력을 획기적으로 향상시켰다. 브레인 온 칩은 작은 칩 위에 살아있는 뇌세포를 배양하고, 이를 통해 뇌의 복잡한 구조와 기능을 연구하는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 통해 로봇이 물체를 잡고 장애물을 피하는 등 다양한 작업을 수행하도록 훈련시키는 데 성공했다. 특히, 뇌세포를 3차원 구형 오가노이드 형태로 배양해 더욱 복잡한 신경 연결을 형성하도록 유도했다. 또한 저강도 집속 초음파(LIFU) 자극을 통해 뇌 오가노이드의 지능적 기반을 강화해 뇌세포가 더욱 효과적으로 학습하고 정보를 처리할 수 있도록 했다. 이러한 기술적 진보는 로봇이 인간의 뇌처럼 학습하고 문제를 해결하는 능력을 갖추는 데 기여할 것으로 기대된다. 인공지능과 생물학적 지능의 융합: 새로운 지능 시스템의 탄생 메타복 시스템의 가장 큰 특징은 인공지능 알고리즘을 활용하여 뇌세포의 생물학적 지능과 효과적으로 소통한다는 점이다. 이러한 인공지능과 생물학적 지능의 융합은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 새로운 가능성을 제시하며, 인간과 기계의 상호 작용 방식을 혁신적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있다. 인공지능은 데이터 학습을 통해 스스로 문제 해결 능력을 향상시키는 반면, 생물학적 지능은 직관, 창의성, 감정 등 인간 고유의 능력을 발휘한다. 메타복 시스템은 이 두 가지 지능을 결합하여 새로운 형태의 지능 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이러한 시스템은 기존의 인공지능이나 인간의 지능만으로는 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 데 활용될 수 있다. 시뮬레이션 환경에서의 로봇 학습: 안전하고 효율적인 학습 환경 제공 메타복 시스템을 통해 뇌 오가노이드는 시뮬레이션 환경에서 로봇을 제어하고, 장애물 회피, 목표 추적, 물체 파지 등의 작업을 학습하는 데 성공했다. 시물레이션 환경에서의 학습은 실제 뇌세포 손상 없이 효율적인 학습을 가능하게 하며, 다양한 시나리오에서의 학습을 통해 로봇의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 시뮬레이션 기반 학습은 로봇이 실제 환경에 배치되기 전에 다양한 상황에 대한 경험을 쌓을 수 있도록 하며, 로봇의 안전성과 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 환경에서의 학습 데이터를 분석하여 로봇의 성능을 개선하고 새로운 기능을 추가하는 데 활용할 수 있다. 윤리적 문제와 기술적 과제: 인간 존엄성과 안전성 확보 하지만 이러한 뇌-칩 인터페이스 기술은 윤리적인 문제를 야기할 수 있다. 접시에서 배양되는 뇌세포는 과연 의식이 있는 것인가. 인공지능 또한 의식이 있다고 봐야 하는가. 생물학적 지능과 실리콘 기반 지능의 윤리는 다르다고 봐야 하는가 등의 의문을 제기한다. 이러한 시스템이 의식을 발달시킨다고 가정해 보면, 실제로 이 시스템으로 테스트 하는 것이 윤리적으로 옳은 일인지, 아닌지를 결정해야 할 수도 있다. 인공 뇌세포를 이용한 로봇 제어가 인간의 존엄성을 침해할 수 있다는 우려와 함께 뇌세포의 생존 유지 및 시스템 안정성 확보 등 해결해야 할 과제도 많다. 또한 뇌-칩 인터페이스 기술이 발전함에 따라 인공지능과 인간 지능의 경계가 모호해지면서 철학적인 논쟁도 불가피할 것으로 보인다. 따라서 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발 과정에서는 윤리적 문제와 기술적 과제를 충분히 고려해야 한다. 인공 뇌세포 사용에 대한 명확한 윤리적 지침을 마련하고, 뇌세포의 안전한 관리 및 시스템의 안정성 확보를 위한 기술 개발에 힘써야 한다. 또한 인공지능과 인간 지능의 한계에 대한 사회적 논의를 통해 기술 발전에 따른 잠재적 문제점을 예방하고 해결 방안을 모색해야 한다. 미래 사회 변화의 촉매제: 의료, 로봇 공학, 인공지능 분야의 혁신 그럼에도 불구하고, 이번 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전 가능성을 보여주는 중요한 성과다. 앞으로 메타복 시스템과 같은 기술은 의료, 로봇공학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어, 뇌졸중이나 착수 손상 환자의 제활 치료, 인공지능 로봇 개발, 뇌 질환 연구 등에 활용될 수 있다. 특히, 메타복 시스템은 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 새로운 가능성을 제시한다. 인간의 뇌는 정교한 정보 처리 시스템으로, 현재의 인공지능 기술로는 완벽하게 모방하기 어렵다. 하지만 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 통해 인간의 뇌 기능을 더욱 심층적으로 이해하고 이를 인공지능 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 인간과 기계의 융합이라는 새로운 시대를 앞당기는 중요한 발걸음이 될 것이다. 앞으로 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 어떻게 발전하고 우리 사회에 어떤 영향을 미칠지 주목된다.
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[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공
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뉴럴링크, FDA 허가로 6월 중 두 번째 환자 대상 뇌 임플란트
- FDA(미국식품의약국)의 공식 허가에 따라 일론 머스크의 바이오 칩 스타트업 뉴럴링크(Neuralink)가 두 번째 뇌 이식 수술을 시행할 예정이라고 월스트리트저널, ARS테크티카 등 외신이 21일(현지시간) 전했다. 뉴럴링크는 29세의 사지마비 환자 놀란드 아르보를 대상으로 첫 번째 브레인 칩을 뇌에 임플란트해 컴퓨터 커서를 움직이게 하는 등의 실험을 진행해 왔다. 최근 보도에서 아르보에 이식된 칩에 약간의 버그가 생겼으며, 뇌에 이식된 전극이 있는 실(스레드)의 15%만이 제대로 작동했던 것으로 알려졌다. 나머지 85%의 스레드는 상실되었으며, 외부 신호를 거의 또는 전혀 수신하지 못했다고 한다. 그러나 뉴럴링크는 뇌 신경계의 이상으로 신체 장애를 겪는 환자를 대상으로 칩 임플란트 실험을 계속한다는 방침이며, 이번에 FDA로부터 두 번째 환자를 대상으로 하는 칩 이식 수술 허가를 받았다. 이에 뉴럴링크는 공식 블로그를 통해 경추 척추 손상 또는 루게릭병으로 손 사용이 어려운 환자를 대상으로 칩 이식 신청을 받는다고 전했다. 뉴럴링크는 이달 초 블로그에서, 칩에는 머리카락보다 가는 64개의 스레드가 연결되며 각 스레드에는 16개의 전극이 달려 총 1024개의 전극이 탑재돼 신호를 전달한다고 밝혔다. 전극이 달린 스레드는 디코딩될 수 있는 신호를 기록하기 위해 뉴런 근처에 외과적으로 이식된다. 스레드가 연결된 칩은 현재는 거의 사용하지 않지만 50원짜리 동전 정도의 크기이며, 여기에는 선호처리, 전기공급, 통신 등의 기능이 집약돼 있다. 아르보에게는 이식된 칩의 경우 앞서 기술했듯이 전극의 85%가 수축하면서 자리를 이탈해 연결이 끊어졌다. 전극의 15%만 작동하면서 데이터 전송량이 크게 줄어든 것. 이상이 발생한 칩을 점검하는 과정에서 뉴럴링크는 신경 신호를 디코딩하는 전극 데이터의 손상 부분 알고리즘을 조정할 수 있었으며 현재는 안정화된 상태라고 밝혔다. 월스트리트저널은 뉴럴링크가 두 번째 시험 참가자에게 칩을 외과적으로 이식하기 위해 준비하고 있는 상황을 보도했다. 뉴럴링크는 6월 중 2차 수술을 실시한다는 계획이며, 대상자를 선정하면 곧바로 수술에 나설 예정이다. 뉴럴링크는 미세한 와이어를 환자의 뇌 조직 깊숙이 이식하기만 하면 스레드가 제자리를 유지할 수 있을 것이라고 예상했다. 이에 따라 뉴럴링크는 아르보의 뇌 이식에 사용된 3mm~5mm 깊이가 아닌 8mm의 스레드를 이식할 계획이며, 이 역시 FDA로부터 승인을 받은 것으로 알려졌다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 칩은 수년 동안 연구개발과 실험을 지속해 왔다. 2006년에는 사지마비 환자가 이메일을 열고, 장치를 작동하고, 의수와 로봇 팔을 제어하는 데 사용할 수 있는 ‘신경 커서’를 제어할 수 있는 첫 번째 브레인 칩 사례를 보고했다. 사용된 칩은 96개의 전극을 장착한 유타 어레이(Utah Array)였으며, 이는 뇌 조직에 최대 1.5mm까지 침투할 수 있었다.
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- IT/바이오
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뉴럴링크, FDA 허가로 6월 중 두 번째 환자 대상 뇌 임플란트
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일론 머스크의 바이오 스타트업 뉴럴링크, 뇌 임플란트 첫 오작동
- 일론 머스크(Elon Musk)의 스타트업인 뉴럴링크(Neuralink)가 최근 인간에게 임플란트(이식)한 바이오 칩 일부가 오작동, 뇌에서 캡처할 수 있는 데이터의 양이 줄어들었다는 사실을 밝혔다고 CNBC 등 외신이 보도했다. 뉴럴링크는 신체 마비 환자가 자신의 생각만으로 외부 장치, 즉 컴퓨터 커서를 제어할 수 있는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 구축했다. 뉴럴링크의 웹사이트에 따르면 링크(Link)라고 불리는 이 회사의 시스템은 인간의 머리카락보다 가는 64개의 ‘실’에 1024개의 전극을 사용하여 신경 신호를 기록한다. 임플란트는 두개골에서 잘라낸 비슷한 크기의 구멍에 심어진 4분의 1 크기의 작은 퍽(puck) 같은 용기 안에 프로세싱 칩, 배터리, 통신 기능 등을 삽입한다. 퍽은 64개의 실을 가지고 있는데, 각각은 16개의 전극을 갖는다. 마지막 몇 mm의 실을 뇌의 운동 피질에 삽입하는데, 여기서 전극은 사람의 의도를 추론하기 위해 해독될 수 있는 신경 신호를 읽고 중계한다. 지난 1월, 뉴럴링크는 안전성을 테스트하기 위한 연구의 일환으로 29세 환자 놀랜드 아르보(Noland Arbaugh)에게 이 장치를 이식했다. 회사는 아르보가 3월에 BCI를 사용하는 동안 라이브 비디오를 스트리밍했으며, 뉴럴링크는 4월 블로그 게시물에서 “수술이 매우 잘 진행됐다"고 밝힌 바 있다. 그러나 뉴럴링크는 최근 블로그 게시물에서 ”이후 몇 주 동안 아르보의 뇌에서 수많은 실이 오작동해 명령을 수행하지 못했다“고 적었다. 이는 유효 전극 수가 크게 줄어들어 링크가 커서를 움직이는 속도와 정확성 측정 능력이 떨어졌음을 의미한다. 뉴럴링크는 뇌 조직에서 얼마나 많은 양의 실이 용도 폐기되었는지 공개하지 않았다. 다만 임플란트의 성능이 저하되었음에도 불구하고 뉴럴링크는 아르보가 체스를 두는 모습을 실시간으로 시연할 수 있었으며, 이는 BCI 기술의 도약을 의미하는 것으로 해석됐다. 회사 측은 환자를 대상으로 한 첫 번째 테스트였기 때문에 어려움은 예상됐던 일이었다고 밝히고, 이 문제는 해결될 것이며 향후 임플란트가 더 많은 데이터를 가져오고 환자에게 더 큰 기능과 혜택을 제공할 수 있을 것이라고 자신했다. 블로그 게시물에서는 또 오작동에 대한 해결 방법으로, 회사가 녹음 알고리즘을 수정하고 사용자 인터페이스를 향상했으며 신호를 커서 움직임으로 변환하는 기술을 개선하는 데 주력했다고 소개했다. 뉴럴링크는 한때 임플란트한 시스템의 제거까지도 고려한 것으로 알려졌으나, 월스트리트저널에 따르면 발생한 문제가 아르보의 안전에 직접적인 위험을 초래하지 않았기 때문에 실행되지는 않았다. 뉴럴링크도 이 부분을 블로그 게시물에 언급했다. 뉴럴링크는 아르보가 뇌 조직에서 일부 실이 제거됐지만 주중에는 하루 약 8시간 동안 회사의 BCI 시스템을 사용하고 있으며 주말에는 하루 최대 10시간까지 사용하고 있다고 말했다. 아르보도 블로그에서 링크가 "명품 과부하"와 같으며, 링크가 "세계와 다시 연결하는 데 도움이 되었다”고 말했다. 한편 BCI 시스템을 구축하는 경쟁사는 뉴럴링크 외에도 여럿 존재하는 것으로 알려졌다. 이 기술은 사실 수십 년 전부터 학문적으로 탐구되어 왔다. 뉴럴링크의 경우 미국 식품의약국(FDA)의 기술 상용화 승인을 받기 전에 안전성과 효능 테스트를 거쳐야 한다. 회사는 FDA에 발생한 오작동 문제를 해결하고, 두 명의 환자에 대한 추가 이식을 희망했다고 부연했다. 올해 말까지 10명에게 시스템을 이식한다는 계획이다.
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일론 머스크의 바이오 스타트업 뉴럴링크, 뇌 임플란트 첫 오작동
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두산로보틱스, 최장 길이 다리 장착 협업 로봇 '프라임 시리즈' 출시
- 두산로보틱스가 북미 최대 규모로 열리는 자동화 기술·로봇 전시회에서 강력한 최신 협업 로봇 프라임 시리즈(P-시리즈)를 공개했다. 두산은 새로운 프라임 시리즈 'P3020'이 인공지능(AI)과 저전력 소모에 기반한 현존하는 가장 오래 지속되는 코봇(협업 로봇)이라고 말했다. 두산에 따르면 P3020 협업 로봇의 적재량은 최대 30kg이고 작업 범위는 2m다. 리프트 없이 고정된 위치에서 최대 2m 높이까지 팔레타이징(팔레트 쌓기 작업)할 수 있으며 약 20cm 높이의 상자를 최대 10겹까지 쌓을 수 있다. 두산로보틱스 윌리엄 류 대표는 프라임 시리즈 발표와 관련, "두산로보틱스는 모션 플랫폼 기업으로서, 협업 로봇이 날로 증가하는 사람의 작업을 대체해야 한다는 요구에 부응하고 있다"면서 "로봇 산업은 계속해서 기하급수적인 속도로 성장하고 있으며, 두산의 소프트웨어, 협업 로봇, AI 라인업은 '최대 성능, 최대 효율성, 최대 안전'을 갖춘 협업 로봇이라는 점에서 차별화됐다"고 강조했다. 회사는 자사의 로봇이 제조, 물류, 식음료, 건축, 영화 제작, 서비스 부문, 의학 등 여러 산업 분야에 적용할 수 있다고 밝혔다. 2022년 출시된 H-시리즈 코봇 라인은 버커코리아, 스키폴공항 등 여러 글로벌 기업에 공급됐다. 두산은 이를 통해 글로벌 시장 점유율을 72%나 높였다고 밝혔다. 두산에 따르면 P-시리즈 코봇은 비슷한 탑재량을 가진 로봇보다 소모 전력을 크게 줄였다. 중력 보상 메커니즘이 내장되어 있고, 손목 케이블이 장착돼 있다. 이 로봇은 가장 높은 안전 등급도 획득했다고 한다. 두산은 자사 시스템이 AI 기술과의 접목을 통해 복잡한 적재 작업을 능숙하게 할 수 있다고 주장했다. AI 모델을 업데이트하고 필요한 모듈을 자율적으로 다운로드함으로써 지속적으로 학습할 수 있다는 것이다. 올해 초 두산은 다트 슈트(Dart-Suite) 소프트웨어와 오토 매틱(Otto Matic) 팔레타이징 시스템 등 두 가지 신제품도 출시했다. 회사는 시스템을 구동하는 AI가 자동으로 모듈을 다운로드해 모델을 지속적으로 학습하고 업데이트한다고 설명했다. 개발된 다트 슈트 소프트웨어는 로봇의 활용을 고도화하고 자동화 접근성을 높이는 로봇 생태계라는 설명이다. 플랫폼에는 AI가 통합되어 사용자가 다양한 인터페이스를 통해 작업을 개발, 판매, 다운로드할 수 있다. 특히 IDE(통합 개발 환경)를 사용하기 때문에 고객은 이를 통해 모바일 장치 앱과 유사하게 고객의 요구에 맞는 모듈을 만들 수 있다. 오토 매틱은 구조화되지 않은 다양한 크기의 상자를 처리할 수 있다. 두산은 코봇에 딥러닝과 컴퓨터 비전 기술을 추가하기 위해 이 시스템을 개발했다고 밝혔다. 회사는 또 식료품 체인점을 위한 케이크 장식 로봇, 사용자의 기분을 인식하여 칵테일을 추천하는, 마이크로소프트 챗GPT를 사용하는 무디(Moodie) 음료 믹서, 드럼 연주 로봇도 선보였다.
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두산로보틱스, 최장 길이 다리 장착 협업 로봇 '프라임 시리즈' 출시
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[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발
- 미국 라이스 대학 엔지니어들은 인간 환자에게 시연된 가장 작은 이식형 뇌 자극기를 개발했다. 이 완두콩 크기의 뇌 임플란트 장치는 '오버 브레인 테라퓨틱(DOT, Digitally programmable Over-brain Therapeutic)'이라고 불리며, 경추막(두개골 바닥에 연결된 보호막)을 통해 뇌를 자극하는데 사용된다고 사이테크데일리가 22일(현지시간) 보도했다. 제이콥 로빈슨의 라이스 연구실과 신경 공학회사 모티프 뉴로테크(Motif Neurotech), 임상의 사미르 셰스(Sameer Sheth) 박사와 수닐 셰스(Sunil Sheth) 박사가 공동으로 개발한 혁신적인 장치 DOT는 선구적인 자기전기 전력 전송 기술 덕분에 외부 송신기를 통해 무선으로 전력을 공급받을 수 있다. 이 장치는 두개골 바닥에 부착된 보호막을 통해 뇌 자극에 사용될 수 있어 의료 분야에 큰 가능성을 보여주고 있다. 디지털 프로그래밍이 가능한 DOT 장치는 현재의 신경 자극 기반 치료법보다 환자의 자율성과 접근성이 뛰어나고 다른 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)보다 덜 침습적인 치료 대안을 제공함으로써 약물 내성 우울증 및 기타 정신과적 또는 신경학적 장애 치료에 혁명을 일으킬 수 있다. 이 연구는 최근 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)' 저널에 게재됐다. 이 뇌 임플란트 장치의 폭은 9mm(밀리미터)이며 14.5v(볼트)의 자극을 전달할 수 있다. 라이스 바이오테크 런치 패드를 통해 설립된 스타트업 모티프 뉴로테크의 설립자이자 CEO인 로빈슨은 "우리의 뇌 임플란트는 이 자기 전기 효과를 통해 모든 에너지를 얻는다"고 말했다. 모티프 뉴로테크는 신경 장애 치료법을 혁신할 수 있는 BCI의 잠재력을 연구하는 여러 신경공학 회사 중 하나다. 로빈슨은 "신경 자극은 약물 부작용과 효능 부족으로 적절한 치료 옵션이 없는 사람들이 많은 정신 건강 분야에서 치료를 가능하게 하는 핵심 기술"이라고 말했다. 연구팀은 이 장치를 인간 환자에게 일시적으로 테스트하여 운동 피질(운동을 담당하는 뇌 부분)을 자극하고 손의 움직임 반응을 생성하는 데 사용했다. 그 다음 연구팀은 돼지를 대상으로 30일 동안 이 장치가 뇌와 안정적으로 상호작용하는 것을 보여주었다. 향후에는 우울증이나 다른 질환을 가진 환자의 실행 기능을 향상시킬 수 있도록 이 장치를 전두엽피질과 같은 뇌의 다른 부위 위에 삽입할 수도 있다. 기존 삽입형 뇌 자극 기술은 피부 아래 다른 부위에 삽입되어야 하는 상대적으로 큰 배터리로 구동되며, 긴 전선을 통해 자극 장치에 연결된다. 이러한 설계상의 한계로 인해 더 많은 수술이 필요하며, 개인에게 더 많은 하드웨어 삽입 부담, 전선 파손 또는 고장 위험, 그리고 향후 배터리 교체 수술이 필요했다. 라이스대학 연구팀은 외부 송신기를 사용하여 무선으로 장치에 전원을 공급함으로써 배터리를 아예 없앴다. 임상 테스트 및 향후 연구 방향 우즈 박사는 "이전에는 이 정도 크기의 임플란트에는 무선 전력 전송이 불가능했기 때문에 경막을 통해 뇌를 자극하는 데 필요한 신호의 품질과 강도가 불가능했다"고 설명했다. 로빈슨 박사는 이 기술을 집에서 편안하게 사용할 수 있을 것으로 기대했다. 의사가 치료를 처방하고 장치 사용에 대한 지침을 제공하지만, 환자가 치료 방법을 완전히 통제할 수 있다는 것. 로빈슨은 "환자가 집에서 모자를 쓰거나 웨어러블을 착용하여 임플란트에 전원을 공급하고 통신하고, 아이폰이나 스마트워치에서 '이동'을 누르면 임플란트의 전기 자극이 뇌 내부의 신경 네트워크를 활성화할 것"이라고 설명했다. 이 장치를 이식하려면 뇌의 뼈에 장치를 삽입하는 최소 침습 30분의 시술이 필요하다. 임플란트와 절개 부위는 거의 보이지 않으며 환자는 수술 당일 퇴원해서 집으로 돌아갈 수 있다. 베일러 의과대학의 교수이자 연구 부의장, 맥에어 장학생, 컬렌 재단 신경외과 기부 석좌인 셰스 박사는 "심장 박동조율기는 심장 치료의 매우 일상적인 부분"이라면서 "신경 및 정신 질환의 경우 무섭고 침습적일 것 같은 뇌심부자극술(DBS)이 이에 해당한다"고 비유했다. 셰스 박사는 "DBS는 실제로 상당히 안전한 시술이지만 여전히 뇌 수술이며, 그 위험성으로 인해 이를 기꺼이 받아들이고 혜택을 받을 수 있는 사람의 수가 매우 제한적이다. 그래서 이런 기술이 필요한 것이다. 외래 수술 센터에서 피부 수술에 지나지 않는 30분 정도의 간단한 뇌 임플란트 시술은 DBS보다 훨씬 더 많은 사람들이 받아들일 가능성이 높다라고 설명했다. 그는 "따라서 이 치료법이 더 침습적인 대안만큼 효과적이라는 것을 보여줄 수 있다면 정신 건강에 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 예를 들어 간질과 같은 일부 질환의 경우 장치를 영구적으로 또는 대부분의 시간 동안 착용해야 할 수도 있지만, 우울증이나 강박증과 같은 장애의 경우 하루에 단 몇 분의 자극만으로도 표적 신경 네트워크의 기능에 원하는 변화를 가져올 수 있다. 로빈슨은 다음 단계에 대해 연구 측면에서 "임플란트 네트워크를 만들고, 자극하고 기록할 수 있는 임플란트를 만들어 자신의 뇌 신호를 기반으로 적응형 개인 맞춤형 치료를 제공할 수 있다는 아이디어에 정말 관심이 있다"고 말했다. 한편, 모티프 뉴로테크는 치료법 개발의 관점에서 사람을 대상으로 한 장기 임상시험에 대한 미 식품의약국(FDA) 승인을 받기 위한 절차를 진행 중이다. 이 연구는 로버트 및 제니스 맥네어 재단, 맥네어 의학 연구소, DARPA 및 국립과학재단의 일부 지원을 받았다. ※ 출처: "미니어처 배터리 없는 경막외 피질 자극기" Joshua E. Woods, Amanda L. Singer, Fatima Alrashdan, Wendy Tan, Chunfeng Tan, Sunil A. Sheth, Sameer A. Sheth 및 Jacob T. Robinson, 2024년 4월 12일, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adn0858
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[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발
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삼성전자, 업계 최초 '9세대 V낸드' 양산…290단 적층 구현
- 삼성전자가 업계 최초로 '1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 시작해 메모리 기술에서 리더십을 강화했다. 이 기술은 인공지능(AI) 시대의 고용량 및 고성능 낸드에 대한 수요 증가에 대응하기 위한 것이다. 삼성전자는 23일, '더블 스택' 구조를 적용한 최고 단수 제품인 9세대 V낸드를 양산한다고 발표했다. 이 제품은 현재 주력 제품인 236단 8세대 V낸드를 뒤이어, 약 290단 수준의 기술로 구현되었다고 한다. 더블 스택 기술은 낸드플래시 메모리의 각 레이어를 두 번의 '채널 홀 에칭' 과정을 통해 나누고 이를 단일 칩으로 결합하는 고난도의 제조 방식을 의미한다. 삼성전자는 이 채널 홀 에칭 기술을 통해 한 번의 공정으로 업계 최대의 단수를 달성하는 생산 효율성을 크게 향상시켰다고 설명했다. 채널 홀 에칭 기술은 몰드층을 순차적으로 쌓은 후 한 번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 형성하는 방식으로, 적층 단수가 높아질수록 한 번에 더 많은 채널을 생성할 수 있어 생산 효율이 증가한다. 이 과정은 높은 정밀도와 고도의 기술이 요구된다. 낸드 메모리의 적층 경쟁이 치열해지면서 적층 공정의 기술력이 더욱 중요해지고 있다. V낸드에서 원가 경쟁력은 가능한 적은 공정 단계로 높은 적층 단수를 달성하는 데 있어, 스택 수가 적으면 거쳐야 하는 공정 수도 줄어들어 시간과 비용을 절감할 수 있어 경쟁력을 높인다. 삼성전자는 업계 최소 크기 셀(Cell), 최소 몰드(Mold) 두께를 구현해 '1Tb TLC 9세대 V낸드'의 비트 밀도(단위 면적당 저장되는 비트의 수)를 이전 세대에 비해 약 1.5배 증가시켰다. 더미 채널 홀(Dummy Channel Hole) 제거 기술로 셀의 평면적을 줄이고, 셀 크기 축소로 인한 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술과 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품의 품질과 신뢰성을 향상시켰다. 9세대 V낸드는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 '토글(Toggle) 5.1'을 적용해 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps(초당 기가비트)의 데이터 전송 속도를 구현했다. 삼성전자는 이를 토대로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하며 고성능 SSD 시장을 확대하여 낸드플래시 기술의 리더십을 강화할 계획이다. 또한, 9세대 V낸드는 저전력 설계 기술을 적용해 이전 세대 제품에 비해 전력 소비를 약 10% 줄였다. 삼성전자는 올해 하반기에 'QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드'의 양산을 시작하는 등 AI 시대의 요구에 부응하는 고용량, 고성능 낸드 개발에 박차를 가할 예정이다. 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실장 허성회 부사장은 "낸드플래시 제품의 세대가 진화함에 따라 고용량, 고성능 제품에 대한 고객의 요구가 증가하고 있다"며 "극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 향상시켰다. 9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 적합한 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도할 것"이라고 말했다. 시장조사기관 옴디아의 보고에 따르면, 낸드플래시 매출은 2023년 387억 달러에서 2028년에는 1148억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 이는 연평균 약 24%의 성장률을 보일 전망이다. 이러한 성장은 AI 서버 시장의 확대와 직결되어 있으며, 높은 데이터 전송 속도와 성능을 요구하는 신규 AI 서버 설치가 증가함에 따라 SSD에 대한 수요도 증가하고 있다. 옴디아는 "AI 관련 작업에서의 훈련 및 추론 수요 증가와 함께, 대규모 언어 모델(LLM)과 추론 모델에 필요한 데이터 저장을 위해 더 큰 저장 용량이 요구되고 있다"고 말했다. 이러한 시장 수요 증가로 인해 낸드 적층 기술의 경쟁도 치열해지고 있다. 삼성전자는 작년 3분기 실적 발표에서 2030년까지 1,000단 V낸드 개발 계획을 발표했다. SK하이닉스는 작년 8월 미국에서 열린 '플래시 메모리 서밋 2023'에서 업계 최초로 300단을 넘는 '1Tb TLC 321단 4D 낸드' 샘플을 공개하며, 이를 2025년 상반기부터 양산할 계획임을 밝혔다. 마이크론은 2022년에 세계 최초로 232단 낸드를 양산하기 시작했다. 후발주자인 중국의 YMTC(양쯔메모리테크놀로지)도 지난해 232단 낸드 생산을 시작한 데 이어 올해 하반기에는 300단 이상의 제품 출시를 계획하고 있다. 한편, 삼성전자 주식은 이날 '9세대 V낸드' 양산 발표 이후 소폭 상승했다. 이날 23일 11시 27분 현재 삼성전자 주가는 전일 대비 0.26% 올라 7만6300원에 거래됐다.
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삼성전자, 업계 최초 '9세대 V낸드' 양산…290단 적층 구현
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LG전자·카카오모빌리티, '로봇' 배송 서비스 25일 선봬
- LG전자와 카카오모빌리티가 협력해 이달 25일부터 대형 오피스, 호텔, 아파트, 병원 등을 대상으로 로봇 배송 서비스를 시작한다. 이 서비스에서 LG전자의 인공지능(AI) 자율주행 배송 로봇인 '클로이 서브봇'이 카카오모빌리티의 로봇 배송 플랫폼 '브링'(BRING)에 통합되어 사용된다. 22일 LG전자와 카카오모빌리티는 오는 25일 서울 성동구 성수동 '누디트 서울숲'에서 첫 선을 보이는 로봇 배송 서비스는 기업간거래(B2B) 분야 사업 확대에서 본격적으로 속도를 낼 계획이라고 발표했다. LG전자는 AI 기반의 클로이 로봇과 함께 로봇의 배송 현황과 상태를 모니터링할 수 있는 관제 솔루션을 제공한다. 카카오모빌리티는 이를 자체 로봇 배송 서비스에 통합해서 운영한다. '브링온' 플랫폼, 배송 주문 자동 분류 서비스를 이용하는 고객은 애플리케이션(앱)을 통해 건물 내 상점에서 커피나 음식 등을 주문할 수 있으며, 주문된 항목은 로봇의 서랍에 실려 배송된다. 로봇은 독립적으로 엘리베이터를 호출하고 탑승하며, 자동문을 통과해 한 번에 최대 4곳까지 물품을 배달하는 시스템이다. 양사는 2022년 '미래 모빌리티 서비스 혁신을 위한 업무 협약'을 체결하고 AI 로봇 배송 서비스 사업화를 위해 기술적으로 협력해왔다. 이러한 협력을 바탕으로 카카오모빌리티는 자체 로봇 개방형 API(응용 프로그램 인터페이스) 플랫폼인 '브링온(BRING-ON)'과 로봇 배송 서비스 '브링(BRING)'을 출시했다. '브링온' 플랫폼은 카카오모빌리티의 인공지능을 활용한 최적 배차 및 수요 예측 등의 고급 모빌리티 기술을 집약적으로 활용한다. 이 플랫폼은 복잡한 배송 주문을 자동으로 분류하고 각 로봇에 최적화된 배차를 제공하여 관리자의 개입을 최소화하고 배송 효율성을 극대화하는 것이 특징이다. LG 클로이 서브봇, 최대 30kg 적재 LG전자가 제공하는 LG 클로이 서브봇은 양문형 디자인으로, 네 개의 서랍에 최대 30kg의 물건을 적재할 수 있다. 이 로봇은 일반적인 크기(약 350mL)의 커피를 최대 32잔까지 운반할 수 있으며, 위생을 고려해 항균 처리된 소재와 탈취 기능을 갖춘 환기팬을 적용했다. 로봇의 6개 바퀴에는 독립 서스펜션(충격 흡수 장치)이 적용되어 건물 내에서도 안정적으로 주행할 수 있다. 또한, 보안과 잠금 장치를 갖추고 있어 안전한 운용이 가능하다. 로봇 전면에는 10.1인치 디스플레이가 탑재되어 이동 중인 광고판 역할을 하며, 올해 '레드닷 디자인 어워드'와 'iF 디자인 어워드'에서 수상함으로써 디자인 우수성을 인정받았다. LG전자는 '2030 미래 비전'을 실현하기 위해 상업용 로봇 사업 분야에서의 배송과 물류 서비스를 강화하고 있으며, 이를 신사업 육성의 한 축으로 삼고 있다. 최근에는 AI 기반 자율주행 서비스 로봇 스타트업인 베어로보틱스에 6000만 달러(약 800억원)를 투자해 사업 영역을 확장하고 있다. LG전자는 여러 해에 걸친 로봇 사업 경험을 바탕으로, LG전자는 로봇 공급뿐만 아니라 최종 소비자에게 상품을 전달하는 '라스트 마일 배송'에 이르는 유통 단계 전반에 걸쳐 토털 솔루션을 구축할 계획이다. 미국의 시장조사기관 마켓앤마켓에 따르면, 글로벌 자율화 라스트마일 배송 시장은 지난해 약 9억 달러(약 1조 2100억원)에서 2030년까지 약 42억 달러(약 5조6600억원)로 성장할 것으로 전망된다. 연평균 성장률은 22.7%에 달할 것으로 예상된다. 시장조사기관 럭스리서치는 오는 2030년 전체 물류 중 20%가 로봇을 통해 이루어질 것으로 예측했다. 노규찬 LG전자 로봇사업담당은 "서비스 로봇은 다양한 환경에서 활용하기 위해 AI, 통신, 관제를 포함한 고도화된 플랫폼 기술력을 필요로 한다"며 "다년간 축적된 로봇 솔루션 역량과 노하우를 기반으로 새로운 고객 경험을 제공할 것"이라고 밝혔다.
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LG전자·카카오모빌리티, '로봇' 배송 서비스 25일 선봬
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[신소재 신기술(33)] 원자 1개 두께의 이상한 형태의 금
- 스웨덴 과학자들은 단일 원자층으로 구성된 아주 얇은 박막의 금 소재를 개발했다. 이 새로운 물질은 '골덴'이라고 명명되었으며 반도체 특성을 지니고 있다. 과학 전문매체 사이언스 얼럿은 스웨덴 린쇼핑 대학교(Linköping University) 연구원들은 금을 더 이상 얇아질 수 없는 원자 1개 두께의 납작한 박막 시트 형태로 만들어내는 새로운 방법을 개발했다며 지난 16일(현지시간) 이같이 보도했다. 재료 과학의 명명 관습에 따라 연구팀은 이 새로운 2차원 물질에 '골덴(goldene)'이라는 이름을 붙였다. 골덴은 3차원 형태의 금에서는 볼 수 없는 몇 가지 흥미로운 특성을 가지고 있다. 스웨덴 린쇼핑 대학교의 재료 과학자 슌 카시와야는 "그래핀처럼 물질을 매우 얇게 만들면 놀라운 일이 일어난다"며 "금도 마찬가지다. 아시다시피 금은 보통 금속이지만, 단일 원자층 두께로 만들면 금이 반도체가 될 수 있다"라고 설명했다. 금은 서로 뭉치는 경향이 있기 때문에 2차원 구조로 동축하는 것은 매우 어렵다. 이전의 시도는 몇 원자 두께의 얇은 시트를 만들거나 다른 물질 사이에 또는 그 위에 단층을 끼워 분리할 수 없는 결과를 낳았다. 카시와야와 연구팀은 금을 만들려고 시작한 것이 아니라 우연히 공정의 첫 단계를 발견하게 됐다고 전했다. 린쇼핑 대학교의 나노 공학 분야의 연구를 이끌고 있는 재료 물리학자 라르스 튈트만(Lars Hultman)은 "우리는 완전히 다른 응용 분야를 염두에 두고 기본 재료를 만들었다"면서 "우리는 실리콘이 얇은 층으로 이루어진 티타늄 실리콘 카바이드라는 전기 전도성 세라믹으로 시작했다. 그런 다음 이 소재를 금으로 코팅해 접촉을 만드는 것이 아이디어였다. 하지만 부품을 고온에 노출시켰을 때 실리콘 층이 기본 재료 내부의 금으로 대체됐다"라고 설명했다. 튈트만 교수는 금속 나노구조의 합성 및 특성 연구에 선구자적인 역할을 했다. 특히, 금속 나노입자, 나노선, 나노막 등 다양한 금속 나노구조를 합성하고, 그들의 광학적, 전기적, 촉매적 특성을 연구해 다양한 응용 분야에 활용 가능한 새로운 재료를 개발하는 데 기여했다. 앞서 연구팀은 단층 금을 만들려는 시도에서 중요한 단계에서 한계에 도달해 연구 과정이 중단됐다. 몇 년 동안 연구팀이 만든 인터칼레이티드 티타늄 금 카바이드는 티타늄과 탄소 층 사이에 있는 초박막 금 층을 추출할 방법이 없어 그냥 그 상태로 남아있었다. 이에 연구팀은 무라카미 시약이라는 에칭 용액에 기반한 기술을 사용해 지난 연구의 한계를 돌파했다. 무라카미 시약은 금속 가공에 사용되는 화학 물질의 혼합물로, 탄소를 에칭하고 강철을 얼룩지게 하여 일부 일본 칼에서 볼 수 있는 무늬를 만들어낸다. 연구팀은 혼합물의 농도와 에칭 공정이 금을 둘러싼 티타늄과 탄소를 부식시키는 시간대를 다르게 시도했다. 무라카미 시약의 에칭 효과는 페로시아나이드 칼륨이라는 부산물을 생성한다. 이 화합물은 빛에 노출되면 시안화물을 방출하여 금을 녹이기 때문에 연구팀은 에칭 공정을 완전히 어둠 속에서 진행해야 했다. 게다가 얇은 금 시트는 말리거나 뭉치는 경향이 있었다. 이에 연구팀은 층이 접히거나 달라붙는 것을 방지하는 계면활성제를 추가해 금의 단일 원자층의 무결성을 유지했다. 연구팀은 이론적 시뮬레이션에서 예측한 대로 이 까다로운 단계를 거쳐 마침내 안정적인 금을 형성하는 데 성공했다. 이번 연구는 학술지 '네이처 신티시스(Nature Synthesis)'에 게재됐다. 일반적으로 금은 우수한 전기 전도성 물질이다. 원소가 2차원 시트 형태를 취할 때 원자는 두 개의 자유 결합을 가지며 도체와 절연체 사이의 전도 특성을 가진 반도체로 변모한다. 이는 전도도를 조절할 수 있기 때문에 유용하다. 다시 말하면, 전기 전도성이 우수하고 부식에 강한 금은 반도체 소자의 접점, 연결 부품, 패키징 등에 사용된다. 금은 나노 크기의 입자로 제조될 수 있으며, 이러한 금 나노 입자는 차세대 반도체 소자의 제작에 활용될 수 있다. 예를 들어, 금 나노 입자는 트랜지스터의 게이트 전극, 메모리 소자의 저장 매질, 광전자 소자의 광 감지 소자 등으로 사용될 수 있다. 게다가 금은 생체 적합성이 우수하고 전기 전도성이 높기 때문에 생체 의료 분야에서 사용되는 뇌-컴퓨터 인터페이스, 심장 박동기 리드, 인공 근육 등의 전극 소재로 활용될 수 있다. 그러나 금은 높은 비용과 가공의 어려움, 제한된 반도체 특성 등의 단점도 존재한다. 금은 반도체 특성이 제한적이기 때문에 고성능 트랜지스터 제작에는 적합하지 않다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(33)] 원자 1개 두께의 이상한 형태의 금
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[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"
- 일본에서 희귀 금속이 필요 없는 종이 기반의 물로 활성화되는 배터리가 개발됐다. 일본 도호쿠대학(東北大學)의 재료연구소(AIMR) 연구진은 GPS 센서나 맥박 산소 측정기 센서에 사용할 수 있는 종이 기반의 고성능 마그네슘-공기(Mg-air) 배터리를 개발했다고 오일 프라이스가 14일(현지시간) 보도했다. 이변 연구는 종이의 재활용성과 가벼운 특성을 활용해 보다 환경 친화적인 에너지원으로 발전할 수 있는 가능성을 제시했다. 연구 보고서 논문 '희귀 금속이 없는 고성능 물 활성화 종이 배터리: 웨어러블 센싱 장치를 위한 일회용 에너지원'은 'RSC 인터페이스 응용(RSC Applied Interfaces)' 저널에 게재됐다. 종이는 지난 2000년 동안 인류 문명의 필수품이었다. 종이는 일반적으로 중국 후한 시대 105년 경에 채륜이 발명했다고 알려져 있다. 하지만 최근 중국에서 기원전 2세기 경으로 거슬러 올라가는 종이가 발견되기도 해 종이의 정확한 기원은 알 수가 없다. 글 쓰기를 통해 그동안 인류 역사를 기록해온 종이가 이제는 배터리에 활용돼 친환경적인 미래를 여는 중요한 역할을 하게 됐다. 가볍고 얇은 종이 기반 디바이스는 금속이나 플라스틱 소재에 대한 의존도를 낮추는 동시에 폐기하기도 더 쉽다. 이 연구의 교신 저자인 히로시 야부(Hiroshi Yabu) 교수는 "우리는 식물의 호흡 메커니즘에서 이 장치에 대한 영감을 얻었다"고 말했다. 야부 교수는 "광합성은 배터리의 충전 및 방전 과정과 유사하다. 식물이 태양 에너지를 이용해 땅의 물에서 설탕을, 공기에서 이산화탄소를 합성하는 것처럼, 우리 배터리는 마그네슘을 기질로 활용해 산소와 물에서 전력을 생성한다"고 설명했다. 연구팀은 배터리를 제작하기 위해 마그네슘 호일을 종이에 접착하고 음극 촉매와 가스 확산층을 종이 반대편에 직접 추가했다. 종이 배터리는 1.8V(볼트)의 개방 회로 전압, 100mA/cm²의 1.0V 전류 밀도, 103mA/cm²의 최대 출력을 달성했다. 야부 교수는 " 이 배터리는 인상적인 성능 결과를 보여줬을 뿐 아니라 독성 물질을 사용하지 않고 엄격한 평가를 통과한 탄소 음극과 안료 전기 촉매를 사용해서 작동한다"라고 덧붙였다. 연구팀은 맥박 산소 측정기 센서와 GPS 센서에서 이 배터리를 테스트해 웨어러블 디바이스에 대한 다용도성을 입증했다.
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[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"
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미세 플라스틱, 세포 분열 중에 딸세포로 전달
- 미세 플라스틱이 세포 분열 중에 전달된다는 충격적인 사실이 밝혀졌다. 케미스트리월드닷컴 뉴스는 지난 25일(현지시간) 오스트리아와 독일 연구진의 새로운 연구에 따르면 위암 세포가 흡수한 미세 플라스틱과 나노 플라스틱이 세포 분열 중에 전달된다고 보도했다. 또한 0.25μm(마이크로미터) 크기의 미세 플라스틱 입자는 세포의 이동 속도를 증가시키고 암세포의 전이 촉진 효과가 있는 것으로 추정된다. 0.25μm는 초미세먼지의 기준이다. 이 프로젝트를 공동 주도한 비엔나 의과대학의 병리학자 루카스 케너(Lukas Kenner) 박사는 "세포가 플라스틱을 흡수할 뿐만 아니라 세포 분열 후에도 플라스틱이 남아 있다는 사실이 매우 놀라웠다"고 말했다. 연구진은 4개의 위장암 세포주를 0.25, 1, 10μm의 다양한 농도의 폴리스티렌 입자에 노출시켰다. 위장관은 마이크로 및 나노 플라스틱에 매일 노출되는 주요 진입점 중 하나이기 때문에 이 세포들을 연구한 것. 연구팀의 분석에 따르면 0.25μm와 1μm의 작은 입자는 모든 세포주에서 흡수된 반면, 큰 입자는 세포층에 부착되지 않고 세포 주변에만 분포되어 있어 더 큰 미세 플라스틱이 세포에 덜 해로울 수 있다는 이전 연구 결과에 무게를 실어줬다. 연구팀은 또한 나노 플라스틱이 세포 과정에 어떤 영향을 미칠 수 있는지도 조사했다. 미세 플라스틱이 몸 전체에 퍼져 세포를 손상시킬 수 있다는 사실은 널리 알려져 있지만, 과학자들은 아직 그 메커니즘을 완전히 이해하지 못하고 있다. 의학자 푸야 욘템(Fulya Yöntem)은 "지금 우리는 그(미세 플라스틱) 영향을 보고 있고, 그 끝을 보고 있지만, 어떻게 그것이 거기에 도달하는지는 알지 못한다"라고 말했다. 케너의 연구팀은 폴리스티렌 입자가 세포 이동에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 세포 전이는 (암 세포)전이의 첫 단계이므로 케너는 이러한 플라스틱이 암 세포의 공격성에 영향을 미칠 수 있는지 알아보려고 했다. 연구팀은 0.25μm 입자가 나노 플라스틱에 노출되지 않은 세포에 비해 세포 이동 속도를 증가시킨다는 사실을 발견했다. 플라스틱이 세포 골격의 변화를 유도하고 이러한 변화가 세포 이동에 영향을 미칠 수 있다는 것이 연구팀의 이론이다. 또한 연구팀은 세포 분열 과정에서 나노 플라스틱 입자가 모세포와 딸세포 사이에 분포하는 것을 확인했다. 연구팀은 플라스틱 입자가 세포 분열을 가속화하고 모세포에서 딸 세포로 전달되기 때문에 이러한 플라스틱이 (암세포) 전이 촉진 효과를 가질 수 있다고 말했다. 이 아이디어는 암세포가 증식에 도움이 되는 물질을 보유하는 경향이 있다는 관찰에서 비롯됐다. 케너 박사는 "종양 세포는 항상 복제를 원하고 더 악성화되기를 원한다"라고 설명했다. 그는 "따라서 세포 내에 유지되는 모든 물질은 이론적으로는 이를 달성하는 데 도움이 된다"고 부연했다. 미국 빙엄턴 대학교의 유체-고체 인터페이스 전문가인 신 용(Xin Yong)은 이 연구가 귀중한 모델을 제공하지만 미세 플라스틱이 실험실 외부의 생물학적 세포와 어떻게 상호작용하는지에 대한 완전한 그림을 제공하지는 못한다고 지적했다. 그는 "이 결과는 매우 중요함에도 불구하고 이번 연구는 플라스틱의 주요 특성을 나타내지 않는 상업적으로 이용 가능한 폴리스티렌 나노 및 마이크로 플라스틱에 국한되어 있다"고 말했다. 환경 속의 마이크로 플라스틱과 나노 플라스틱은 플라스틱 물체가 분해되어 형성되거나 산업 제품에서 직접 방출된다. 신 용은 "결과적으로 이러한 입자는 매우 불규칙한 모양을 가지고 있으며, 연구자들은 이러한 다양한 형태가 플라스틱이 세포와 상호 작용하는 방식에 어떤 영향을 미치는지 이해해야 한다"고 설명했다. 그는 "우리는 이제 겨우 표면을 긁었을 뿐이다"라면서 "폴리스티렌은 다양한 입자 중 하나일 뿐이다. 실제 세계에서는 한 입자뿐만 아니라 여러 입자의 영향을 동시에 받는다"라고 지적했다. 미세 플라스틱과 나노 플라스틱이 세포 건강에 미치는 영향에 대한 욘템의 새로운 메타 분석에서도 미세 플라스틱에 대한 연구는 특정 유형의 플라스틱에만 집중하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 욘템은 플라스틱 종류와 플라스틱 농도 측면에서 실제 환경을 더 잘 모방하는 실험이 시급히 필요하다고 설명했다. 그녀는 "연구자들은 일상적인 플라스틱 병에서 나오는 미세 플라스틱과 나노 플라스틱을 사용해 연구를 시작해야 한다"고 말했다. 참고 자료: 브린작-슈라이버 외, 화학, 2024, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2024.141463 F D 옌템과 M A 아바브, 캠브리지 프리즘: 플라스틱, 2024, DOI: 10.1017/plc.2024.6
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- 생활경제
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미세 플라스틱, 세포 분열 중에 딸세포로 전달
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삼성·LG전자, 독일 'iF 디자인 어워드' 104개 부문 수상…디자인 탁월성 입증
- 삼성전자와 LG전자가 세계 3대 디자인상 중 하나인 독일 국제 디자인 공모전 'iF 디자인 어워드 2024'에서 104개 부분을 수상하며 디자인 우수성을 입증했다. 삼성전자는 OLED TV(모델명 S95C)와 갤럭시 Z 플립5 메종 마르지엘라 에디션 패키지로 금상을 수상하는 등 제품 부문에서 38개, 사용자 경험(UX) 및 사용자 인터페이스(UI) 부문에서 16개, 콘셉트 부문에서 10개, 커뮤니케이션 부문에서 9개, 패키지 부문에서 1개, 서비스 부문에서 1개 등 총 75개의 상을 수상했다고 29일 발표했다. 극도로 얇은 두께를 가진 금상 수상 OLED TV는 벽면에 매립된 듯한 설치를 통해 빈틈없는 결합을 이루고, 이는 감각적인 몰입감을 극대화하는 경험을 제공한다. 콜라보레이션의 새로운 장을 여는 갤럭시 Z 플립5 메종 마르지엘라 에디션은 프랑스 패션 브랜드 '메종 마르지엘라'와 두 번째로 협업한 제품으로 특별 제작된 패키지 박스를 통해 마치 수납함에서 옷을 꺼내는 듯한 언박싱(Unboxing) 경험할 수 있다. 패브릭 질감의 종이와 브랜드의 정수를 담은 디자인은 고급스러운 촉감과 함께 감각적인 경험을 제공한다. 혁신적인 세탁·건조 시스템을 갖춘 올인원 솔루션 '비스포크 AI 콤보', 예술과 기술의 조화로운 결합을 보여주는 액자형 스피커 '뮤직 프레임', 혁신적인 커버 스크린 사용 경험을 제공하는 폴더블 스마트폰 '갤럭시 Z 플립5'와 '갤럭시 Z 폴드5' 등이 수상했다. 사용자 중심의 지능형 서비스 플랫폼 '삼성 나우 플러스', AI 기반 최적화된 몰입형 사운드 시스템 'Q 심포니', 리뉴얼된 사용자 친화적인 인터페이스의 '디자인삼성 웹사이트' 등이 우수 디자인에 선정됐다. 노태문 삼성전자 디자인경영센터장(사장)은 "제품의 본질적인 가치를 드러내는 디자인을 최우선으로 생각한 결과"라고 밝히며 "끊임없는 디자인 발전을 통해 소비자 중심의 디자인 철학을 실천하고, 감성적인 가치를 더하는 디자인으로 소비자의 변화하는 라이프스타일과 조화를 이루고 의미있는 고객 경험을 제공하겠다"고 강조했다. LG전자, 29개 부문 수상 LG전자는 2024년 iF 디자인 어워드에서 제품 부문 22개, UX 부문 7개 등 총 29개의 상을 휩쓸며 디자인 경쟁력을 다시 한번 입증했다. 국내 최초 히트펌프 방식 올인원 세탁건조기인 'LG 시그니처 세탁건조기'는 제품 부문과 UX 부문에서 모두 상을 받으며 혁신적인 디자인과 사용자 친화적인 경험을 인정받았다. 이 외에도 제품 부문에서는 LG 본보야지, LG 마이크로 LED TV, LG 스탠바이미 고, LG 클로이, LG 전기차 충전기 등이 디자인 우수성을 인정받았다. UX 부문에서는 LG 아트쿨 에어컨 등이 사용자 중심의 디자인으로 돋보였다. 1953년부터 시작된 iF 디자인 어워드는 세계 3대 디자인상 중 하나로, 제품, 패키지, 커뮤니케이션, 콘셉트, 인테리어, 건축, 서비스 디자인, UX, UI 등 총 9개 부문에서 디자인 차별성과 영향력을 종합적으로 평가한다. 삼성전자와 LG전자의 이번 수상은 끊임없는 디자인 혁신을 통해 사용자에게 최고의 가치를 제공하려는 노력의 결과다.
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삼성·LG전자, 독일 'iF 디자인 어워드' 104개 부문 수상…디자인 탁월성 입증
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비탈릭 부테린, 블록체인에 AI 융합 시 '주의' 촉구
- 가상화폐(암호화폐) 이더리움의 공동 창립자 비탈릭 부테린이 블록체인과 인공지능(AI)을 융합을 우려했다. 암호화폐 전문매체 코인텔레그래프는 31일(현지시간) 이더리움의 공동 창립자 비탈릭 부테린은 개발자들에게 인공 지능(AI)과 블록체인 기술을 융합할 때 "조심해야 한다"고 경고했다고 전했다. 이더리움은 비트코인에 이어 세계에서 두 번째로 큰 암호화폐다. 1일 비트코인 시가총액은 8251억달러를 기록했고, 이더리움 시총은 약 2720억달러였다. 이날 비트코인(BTC) 1개당 가격은 전일 대비 2.07% 하락해 약 4만2105달러였고, 이더리움(ETH)은 2.95% 급락해 2268달러에 거래됐다. 부테린은 지난 1월 30일 블로그 게시물에서 AI에 대한 가장 시급한 우려를 분류하며, 특히 가치가 높고 위험성이 높은 상황에서 새로운 애플리케이션을 배포할 때는 "신중하게 접근해야 한다"고 개발자들에게 말했다. 그는 "예를 들어 누군가 AI 오라클을 사용하는 예측 시장이나 스테이블코인을 구축했는데 그 오라클이 공격 가능한 것으로 밝혀지면 엄청난 금액이 한순간에 사라질 수 있다는 점을 주의해야 한다"고 말했다. 부테린은 AI의 활용 가능성이 가장 높은 분야 중 하나는 예측 시장과 같은 메커니즘에 AI가 참여할 수 있도록 하는 것으로, 인간에게는 불가능한 마이크로 스케일이라고 설명했다. 또한 부테린은 AI가 사용자를 위한 암호화폐 지갑 인터페이스에 사용되어 거래와 서명을 설명하거나 사기를 탐지함으로써 사용자가 암호화폐를 이해하고 안전하게 상호작용할 수 있도록 도울 수 있다고 말했다. 그는 "제 개인적인 의견으로는 순수한 AI 인터페이스는 다른 종류의 오류의 위험을 증가시키기 때문에 현재로서는 너무 위험할 수 있지만, 기존 인터페이스를 보완하는 AI는 매우 실용화되고 있다"고 말했다. 전문가들은 암호화폐 시스템의 규칙이나 거버넌스를 시행하기 위해 AI를 활용하는 것을 부테린은 가장 위험한 시도로 보고 있는 것 같다고 지적했다. 오픈소스 AI 모델은 공격자의 공격에 취약할 수 있기 때문이다. 오픈소스 AI는 악의적인 공격자가 코드를 검사하고 이에 대한 공격을 최적화할 수 있기 때문에 공격에 더 취약하다. 부티린은 "클로즈드 소스 AI는 '모호함을 통한 보안'을 제공하지만, 이러한 모델은 작동 방식에 대한 투명성이나 편향되지 않았다는 보장을 제공하지 않는다"고 말했다. 그는 오픈AI에 인접한 암호화폐 스타트업 월드코인이 폐쇄형 AI의 한 예라고 설명하며, 이 회사는 "누구도 AI 모델을 단순히 호출할 수 없도록" 하고 대신 "신뢰할 수 있는 하드웨어"를 사용하고 있다고 설명했다. 블록체인 기술을 기반으로 하는 암호화폐 중 하나인 월드코인(Worldcoin)은 챗 GPT로 유명한 오픈AI의 샘 올트먼 최고경영자(CEO)가 주도하고 있다. 이 프로젝트는 모든 인간에게 고유한 디지털 신원을 부여하고, 이를 통해 암호화폐를 보다 폭넓게 배포하려는 비전을 가지고 있다. 월드코인의 특징 중 하나는 신원 확인 과정에서 사용자의 독특한 생체 인식 정보를 활용하려는 시도다. 이를 위해 특수한 하드웨어 장치를 사용해 개인의 독특한 눈(홍채)을 스캔하고, 이를 통해 각 사용자가 유일한 개인임을 확인한다. 월드코인의 이러한 접근 방식은 프라이버시와 보안에 대한 우려를 불러일으켰다. 개인의 생체 정보를 사용래 디지털 신원을 생성하고 관리하는 과정에서 개인정보 보호, 데이터 보안, 그리고 이러한 정보의 오남용 가능성에 대한 우려가 있다. 프로젝트 측은 이러한 우려를 해소하기 위한 조치를 마련한다고 주장하지만, 이에 대한 공개적이고 투명한 논의가 필요하다. 부테린은 암호화폐와 블록체인을 사용해 다른 애플리케이션이 활용할 수 있는 탈중앙화된 AI를 만드는 것이 가장 큰 과제라고 설명했다. 그는 "블록체인과 암호화 기술을 사용해 '싱글톤', 즉 일부 애플리케이션이 특정 목적을 위해 의존하는 신뢰할 수 있는 단일 분산형 AI를 만들려는 애플리케이션이 가장 어려운 과제다"라고 지적했다. 이러한 애플리케이션은 "기능적인 측면과 해당 문제에 대한 주류 접근 방식과 관련된 중앙 집중화 위험을 피하는 방식으로 AI 안전성을 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있다"고 그는 말했다. 그는 이러한 가정이 실패할 수 있는 방법도 여러 가지가 있다고 덧붙였다. 한편, 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)은 암호화폐와 블록체인 기술 분야에서 가장 영향력 있는 인물 중 하나다. 1994년 러시아에서 태어난 그는 이더리움(Ethereum)의 공동 창립자이며, 프로그래머이자 작가로도 활동하고 있다. 특히 분산형 애플리케이션(dApps)과 스마트 컨트랙트의 개발 및 구현에 크게 기여했다. 부테린은 어린 시절부터 수학과 프로그래밍에 대한 강한 관심을 보였고, 이후 암호화폐에 대한 그의 관심은 그를 이 분야의 선구자 중 한 명으로 만들었다. 그는 2013년에 이더리움을 처음으로 제안했으며, 이는 비트코인의 블록체인 기술을 기반으로 하면서도 더 광범위한 애플리케이션을 지원할 수 있는 플랫폼을 목표로 했다. 이더리움은 특히 스마트 컨트랙트를 사용하여 자동으로 실행되는 계약을 가능하게 함으로써, 금융, 게임, 사회적 네트워킹 등 다양한 영역에서 새로운 형태의 애플리케이션 개발을 촉진했다. 이더리움의 성공은 부테린을 암호화폐 커뮤니티뿐만 아니라 기술 산업 전반에 걸쳐 인정받게 만들었다. 부테린은 또한 그의 기술적 통찰력과 이더리움 생태계에 대한 지속적인 기여로 암호화폐 커뮤니티에서 존경받고 있는 인물이다. 그는 여러 컨퍼런스와 포럼에서 주요 연사로 활동하며, 블록체인 기술의 미래와 그것이 사회에 미칠 영향에 대해 논의하고 있다. 부테린은 또한 오픈 소스 프로젝트와 기술 혁신을 지원하기 위해 다양한 기부 활동에 참여하고 있다.
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- IT/바이오
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비탈릭 부테린, 블록체인에 AI 융합 시 '주의' 촉구
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신한카드, LG CNS·LG AI연구원과 금융 AI 공동연구 착수
- 신한카드는 29일 LG CNS, LG AI연구원과 함께 인공지능(AI) 공동연구를 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 3사는 이번 협약을 통해 신한카드의 3100만 고객 및 300만 가맹점 데이터를 기반으로 AI 연계형 개인화 검색·추천 관련 고객 서비스 상용화, AI 어시스턴트 시스템 구축 등 다양한 과제를 수행할 예정이다. 신한카드는 결제·금융·플랫폼 등 비즈니스 경쟁력을 보유하고 있으며, LG CNS와 LG AI연구원은 생성형 AI 원천기술을 산업별 특화 서비스로 구축하는 역량을 갖추고 있다. 3사는 상호 협력을 통해 금융 영역에 최적화된 시너지를 만들어 나갈 계획이다. 문동권 신한카드 사장은 "빅데이터와 AI 분야에서 우위를 점하는 세 기업의 공동 작업으로 상호 강화 효과가 예상된다"며, "앞으로 AI 생태계에서 금융 분야의 특화된 역량을 구축하여 AI 분야에서의 성공 모델을 계속해서 만들어 나갈 것"이라고 말했다. 현신균 LG CNS 대표이사는 "신한카드가 생성형 AI를 포함한 다양한 디지털 전환(DX) 기술을 이용하여 고객에게 독특한 가치를 제공할 수 있게, 사업 파트너로서의 역할을 강화해 나갈 것"이라고 밝혔다. 배경훈 LG AI 연구소장은 "신한카드의 금융 분야 선두주자로서의 입지와 LG CNS의 AI 사업화 경험, 그리고 LG AI 연구소의 혁신적 AI 기술을 기반으로, 더욱 발전하고 다양한 AI 기반 비즈니스 성공 사례를 창출해 나갈 것"이라고 말했다. 한편, 신한카드가 AI 어시스턴트 시스템 구축을 위해서는 데이터 인프라스트럭처와 AI 및 머신러닝 모델, 고급 분석도구, 사용자 인터페이스(UI) 및 사용자 경험(UX) 디자인, 보안 시스템 강화, AI 규제 준수 등이 필요하다. 먼저 대량의 데이터를 처리하고 저장할 수 있는 강력한 데이터 인프라가 필수적이다. 이는 고객의 행동 패턴, 거래 내역, 사용자 선호도 등 다양한 데이터 소스를 포함한다. 또한 고객의 요구를 예측하고 개인화된 서비스를 제공하기 위한 고급 AI 알고리즘과 머신러닝 모델이 필요하다. 데이터를 분석하고 인사이트를 추출하기 위한 고급 분석 도구가 필요하다. 이를 통해 고객 경험을 최적화하고 맞춤형 서비스를 제공할 수 있다. 아울러 사용자가 쉽게 상호작용할 수 있는 직관적인 인터페이스와 효과적인 사용자 경험 디자인이 중요하다. 특히 고객 데이터의 안전을 보장하고 개인정보 보호 규정을 준수하기 위한 철저한 보안 시스템이 필요하다. 금융 서비스 제공자로서 신한카드는 관련 법률 및 규제 기준을 준수해야 합니다. 이는 AI 시스템의 설계 및 운영에도 적용된다.
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신한카드, LG CNS·LG AI연구원과 금융 AI 공동연구 착수
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이모티브, 뇌파 기반 AI 연구 강화 위해 벨파스트에 연구소 개설
- 미국 기반의 뇌파검사(EEG) 헤드셋 제조 기업 이모티브(Emotive Inc)가 영국 벨파스트에 새로운 연구소를 설립한다고 발표했다. 미국 샌프란시스코에 본사를 두고 있는 이 회사는 호주의 시드니, 베트남 하노이와 호치민시로 사업을 확장했다. 이모티브는 개인이 자신의 뇌를 이해하고 전 세계적으로 뇌 연구를 촉진하는 것을 자사의 주요 미션으로 삼고 있다. 이를 위해 벨파스트에 연구소를 설립하는 것은 이 회사의 글로벌 영향력 확대와 연구 역량 강화에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 영국 매체 아이리시뉴스(irishnews)에 따르면, 이모티브는 퀸즈 대학교 인근에 부지를 매입한 것으로 보이며, 방문 전문가를 위한 숙소와 1층에 커피숍을 설치하는 계획 허가를 확보했다고 한다. 이는 해당 지역에서의 업무 홍보 및 네트워킹을 강화하기 위한 조치로 보인다. 또한, 보타닉 애비뉴(Botanic Avenue)와 유니버시티 로드(University Road) 사이에 위치한 7 로우어 크레센트(7 Lower Crescent)에 등록된 건물에 대한 계획 신청서가 지난해 제출된 것으로 알려졌다. 이 계획은 더블린대학교(UCD) 전직 교수였던 스콧 리카드(Scott Rickard) 박사가 진행했다. 그는 2023년 4월에 이모티브의 수석 인공지능(AI) 과학자로 임명됐다. 이 연구소의 설립은 뇌파 기반 AI 연구의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 수학, 컴퓨터 과학, 전기 공학 분야의 전문가인 스콧 리카드 박사는 세일즈포스(Salesforce)와 다국적 헤지 펀드 씨타델(Citadel)에서의 고위직 경력을 가지고 있다. 또한, 더블린에 기반을 둔 기술 회사를 운영한 경험도 그의 이력에 포함된다. 이모티브의 대리인은 계획 프로세스에 제출된 지원 성명에서 이 회사를 "인베스트 NI(Invest NI)의 지원을 받아 벨파스트에 연구 및 관리 시설을 설립하려는 미국 인공지능 연구 회사"로 설명했다. 이는 이모티브가 지역 경제에 기여하고자 하는 의지를 보여주는 것이다. 신청서에는 '이모티브 AI & 커피 회사(Emotiv AI & Coffee Company)'에 대한 언급도 포함되어 있으며, 이는 연구소 내의 커피숍 설치 계획을 시사한다. 제안된 개발 계획의 일환으로, 이모티브는 내부 관리자 플랫폼을 만들 계획인 것으로 알려졌다. 이 플랫폼은 Invest NI 기술 개발 지원 프로그램을 통해 방문하는 외부 전문가들이 직원들을 교육하고 멘토링할 수 있도록 지원하는 데 사용될 예정이다. 성명서에서는 "이모티브의 '인공지능 개발 회사' 프로젝트의 추가적인 측면으로, 고객들이 기존 상업 지역에서 로컬 서비스를 이용하면서 동시에 회사의 AI 개발을 경험할 수 있는 커피숍 시설을 설치할 계획"이라고 적혀 있다. 한편, 이모티브는 뇌파검사(EEG)를 사용하여 인간 두뇌에 대한 이해를 증진시키는 생물정보학 기업으로, 개인이 자신의 뇌를 이해하고 전 세계적으로 뇌 연구를 가속화하는 것을 목표로 한다. 이 기술은 BCI(Brain Computer Interface·뇌 컴퓨터 인터스페이스)의 범주에 속하며, 인지 성능 추적과 감정 모니터링 및 이 두 가지를 조절하는 것을 목표로 한다. BCI는 MMI(Mind Machine Interface·마음-기계 인터스페이스), DNI(Direct Neural Interface·직접 신경 인터스페이스), BMI(Brain Machine Interface·뇌 컴퓨터 인터스페이스) 등으로도 불린다. 이모티브 기술 및 인터페이스의 응용 프로그램은 게임에서 대화형 TV, 일상적인 컴퓨터 상호 작용, 핸즈프리 제어 시스템, 스마트 적응 환경, 예술, 접근성 디자인, 시장 조사, 심리학, 학습, 의학에 이르기까지 다양한 잠재적 산업 및 응용 프로그램에 걸쳐 있다. 이모티브의 기술 및 인터페이스 응용 프로그램은 게임, 대화형 TV, 일상 컴퓨터 상호작용, 핸즈프리 제어 시스템, 스마트 적응 환경, 예술, 접근성 디자인, 시장 조사, 심리학, 교육, 의학 등 다양한 잠재적 산업 및 응용 분야에 걸쳐 있다. 이러한 다양한 적용 가능성은 이모티브의 기술이 갖는 광범위한 영향력과 혁신성을 보여준다.
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이모티브, 뇌파 기반 AI 연구 강화 위해 벨파스트에 연구소 개설
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